[發明專利]一種成像式高度計數據反演海洋重力場的方法

有效

• 申請號: 201911374590.3
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN111045099B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 金濤勇;張歡;周茂;姜衛平;任晶晶;賈宏;張慶君
• 申請（專利權）人: 武漢大學;北京空間飛行器總體設計部
• 主分類號: G01V7/06
• 分類號: G01V7/06;G01C13/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張宇

本發明公開了一種成像式高度計數據反演海洋重力場的方法，屬于海洋測量領域，針對衛星測高技術確定垂線偏差以及反演海洋重力場，考慮傳統星下點高度計數據的精度和分辨率相互制約，同時，由于軌跡間距離較大導致海洋重力場有效空間分辨率有限。利用成像式高度計衛星的高精度星下點高度計和高分辨率同步刈幅高度計海面高觀測數據，在濾除高頻噪聲后，通過將星下點和刈幅高度計觀測數據聯合交叉點平差提升整體海面高精度，然后進行差分計算得到豐富的垂線偏差信息并反演海洋重力場。通過本發明可以克服傳統星下點高度計對垂線偏差東向分量不敏感的缺陷，反演各方向精度較均勻的高分辨率海洋重力場。

技術領域

本發明屬于海洋測量技術領域，更具體地，涉及一種成像式高度計數據反演海洋重力場的方法。

背景技術

目前，由衛星測高數據反演海洋重力場的方法都是基于星下點高度計數據計算的垂線偏差。星下點高度計觀測數據為一維剖面，精度和分辨率相互制約，且確定的垂線偏差東向和北向分量精度差異大，限制了海洋重力場的反演精度，聯合多源多代衛星才能滿足高分辨率的需求，然而，不同衛星之間存在觀測時間和精度差異大等問題，導致垂線偏差精度有限，進而導致反演的海洋重力場精度存在局限。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提出了一種成像式高度計數據反演海洋重力場的方法，由此解決現有基于星下點高度計數據計算的垂線偏差精度有限，進而導致反演的海洋重力場精度存在局限的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種成像式高度計數據反演海洋重力場的方法，包括：

(1)濾除誤差改正后的成像式高度計數據的高頻噪聲影響，得到二維海面高數據；

(2)對所述二維海面高數據進行交叉點平差處理得到平差處理后的目標海面高數據；

(3)對平差處理后星下點和刈幅內的每個觀測點的目標海面高數據，利用海面地形模型移去海面地形得到每個觀測點的近似大地水準面高數據，基于海洋重力場反演的空間分辨率，聯合星下點和刈幅內每個觀測點的近似大地水準面高數據計算格網垂線偏差；

(4)將所述格網垂線偏差移去參考地球重力場模型確定的垂線偏差，得到殘余垂線偏差，采用拉普拉斯方程，由所述殘余垂線偏差反演得到殘余重力異常，然后由所述殘余重力異常恢復參考地球重力場模型確定的重力異常，得到最終反演的格網海洋重力異常模型。

優選地，步驟(1)包括：

利用譜相干性方法確定成像式高度計數據的有效分辨率，并以所述有效分辨率作為高斯濾波波長，濾除海面高的高頻噪聲，得到二維海面高數據。

優選地，步驟(2)包括：

(2.1)在一個觀測周期內，聯合星下點高度計和刈幅高度計海面高數據進行全組合式的交叉點計算得到目標交叉點；

(2.2)考慮靜態重力場反演目的，以所述目標交叉點處靜態海面高相等為原則，顧及星下點高度計與刈幅高度計的偏差、刈幅高度計基線長度誤差及刈幅高度計相位誤差，約束交叉點觀測時間差，得到星下點與星下點之間的數據交叉、星下點與刈幅之間的數據交叉以及刈幅與刈幅之間的數據交叉；

(2.3)固定星下點軌跡形成的交叉點海面高差，進行整體平差得到平差處理后的目標海面高數據。

優選地，步驟(3)包括：

(3.1)對平差處理后星下點和刈幅內的每個觀測點的目標海面高數據，利用海面地形模型移去海面地形得到每個觀測點的近似大地水準面高數據，在一個觀測周期內，聯合星下點和刈幅內每個觀測點的近似大地水準面高數據，基于海洋重力場反演空間分辨率，以每個近似大地水準面高數據為中心，以格網分辨率為半徑搜索其它近似大地水準面高數據，分別計算搜索到的近似大地水準面高數據與中心的近似大地水準面高數據形成的大地水準面梯度，依次獲得當前觀測周期內所有大地水準面梯度值；