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科学通报 2020年第18期65卷 1888-1897页

作者：刘磊蒋星亮费建芳 Zhijin Li 国防科技大学气象海洋学院南京211101 Joint Institute for Regional Earth System Science and Engineering University of CaliforniaLos AngelesCA 90095-7228 USA 复旦大学大气与海洋科学系大气科学研究院上海200438 南京信息工程大学海洋数值模拟与观测实验室南京210044

卫星高度计在海洋环流观测、海平面变化分析和海洋环境预报等多个研究和业务领域得到广泛应用.当前在轨运行的高度计卫星已达5颗(Sentinel-3A、Jason-3、Cryosat-2、Saral/Alti Ka以及HY-2A),观测精度不断提高,但卫星高度计融合产品的... 详细信息

卫星高度计在海洋环流观测、海平面变化分析和海洋环境预报等多个研究和业务领域得到广泛应用.当前在轨运行的高度计卫星已达5颗(Sentinel-3A、Jason-3、Cryosat-2、Saral/Alti Ka以及HY-2A),观测精度不断提高,但卫星高度计融合产品的有效分辨率(可分辨海面涡旋的最小尺度)仍需进一步提升.本研究以变分原理为基础,改进背景场、背景误差协方差矩阵以及观测误差,建立一种新的多源卫星高度计资料融合方法.以南海及其附近海域为目标区域,在格距为0.08°的规则网格上,融合所有在轨运行的5颗卫星高度计的沿轨数据,得到逐日融合产品.评估分析表明:新方法得到的融合产品的有效分辨率达到125 km左右,与国际上广泛应用的AVISO产品相比(格距0.25°,有效分辨率240 km),有效分辨率提高近一倍,融合产品的精度进一步提高,可用于描述更小尺度的海洋环流结构.

关键词：多源卫星高度计融合产品有效分辨率变分方法最优估计

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基于多源卫星观测的矿区沉陷水体水位监测方法

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煤炭科学技术 2024年

作者：徐俣璠雷少刚孙永桥杨星晨王藏姣中国矿业大学矿山生态修复教育部工程研究中心

东部高潜水位矿区是我国重要的矿粮复合产区，采用井工开采方式造成其地表发生不均匀沉降，形成大量小面积、破碎化的沉陷积水区，沉陷水位的动态变化严重影响着矿区的生态和生产安全。精准监测沉陷水位对于东部高潜水位矿区开展湿地生... 详细信息

东部高潜水位矿区是我国重要的矿粮复合产区，采用井工开采方式造成其地表发生不均匀沉降，形成大量小面积、破碎化的沉陷积水区，沉陷水位的动态变化严重影响着矿区的生态和生产安全。精准监测沉陷水位对于东部高潜水位矿区开展湿地生态治理和水灾风险预测等工作至关重要。为此，在现有卫星测高技术的基础上，提出了一种基于多源卫星观测的矿区破碎化沉陷水体水位监测方法。以兖州矿区为研究对象，深入分析ICESat-2（Ice， Cloud and land Elevation Satellite-2）和GEDI（Global Ecosystem Dynamics Investigation）卫星观测数据集之间的相关性，并建立回归模型，利用该模型对GEDI观测数据集进行校正，通过融合多源卫星的观测数据集，实现矿区沉陷水位更高密度和更高精度的监测。结果表明：1）ICESat-2卫星高度计的水位监测精度更佳，可以作为评价和修正GEDI数据的基础，而GEDI在监测水体的数量方面具有更大的优势；2）ICESat-2与GEDI观测数据集之间存在显著的相关性，而地表交叉观测点数量的不足对于回归关系的拟合影响较小，借助回归模型能够有效地校正GEDI卫星的水位观测数据，使其水位测量的平均误差、平均绝对误差和均方根误差与校正前相比分别降低了69.74%、56.58%、50.56%；3）通过融合ICESat-2与GEDI观测数据集，在水位监测中，展现出了较高的覆盖率和监测精度，监测水体覆盖率达到总体的88.89%，水位测量的平均误差、平均绝对误差以及均方根误差分别为0.10m、0.17m、0.26m。总体而言，基于多源卫星观测的矿区沉陷水体水位监测方法能够满足矿区小面积、零散分布的水体水位监测的需求，并在其它需要高密度测量的问题中也具有应用潜力。

关键词：多源卫星高度计破碎化沉陷水体回归分析多源观测数据集水位监测

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基于近30a多源卫星高度计数据的东中国海潮汐信息提取

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海洋科学 2022年第8期46卷 1-14页

作者：李谦慧何宜军李秀仲南京信息工程大学海洋科学学院江苏南京210044 自然资源部空间海洋遥感与应用重点实验室北京100081 南京信大安全应急管理研究院有限公司江苏南京210044

我国HY-2B卫星已成功运行3 a多,本文首次将HY-2B测高数据用于计算潮汐。将HY-2B与相同时间段的Jason-3在东中国海分别进行潮汐信息提取,验证了其结果的一致性。建立了基于10颗国内外卫星高度计(TOPEX/Poseidon、Jason-1、Jason-2、Jaso... 详细信息

我国HY-2B卫星已成功运行3 a多,本文首次将HY-2B测高数据用于计算潮汐。将HY-2B与相同时间段的Jason-3在东中国海分别进行潮汐信息提取,验证了其结果的一致性。建立了基于10颗国内外卫星高度计(TOPEX/Poseidon、Jason-1、Jason-2、Jason-3、ENVISAT、ERS-1、ERS-2、Sentinel-3A、Sentinel-3B、HY-2B)数据的时间序列,得到东中国海近30 a时间序列的较高空间分辨率网格化海面高度。利用该数据提取了东中国海12个分潮(O1、K1、Q1、P1、M2、S2、N2、K2、SA、SSa、Mm、Mf)的潮汐调和常数,并将4个主要分潮M2、S2、K1、O1的调和常数与验潮站进行对比,均方根误差分别为6.74 cm、3.98 cm、2.37 cm、1.81 cm,总体均方根误差为8.32 cm;同时,采用除HY-2B之外的剩余9颗国外卫星高度计数据和TPXO9潮汐模型结果分别与验潮站对比,结果显示,加入HY-2B后的10颗卫星高度计反演潮汐结果准确度最高,与不使用HY-2B卫星数据相比,全日潮有较大改善,K1和O1向量均方根误差分别降低19.93%和17.35%,4个主要分潮总体均方根误差降低3.5%。此外,通过与FVCOM模式结果对比分析,4个主要分潮的调和常数与模式结果的总体均方根误差为8.86 cm。另一方面,空间分辨率也有所提高,达到了0.1°×0.1°。最后,给出了4个主要分潮同潮图。在潮差较大的朝鲜半岛西侧,加入HY-2B后的同潮图可显示出2.1 m的M2等振幅线与0.75 m的S2等振幅线,与该海域实际观测结果一致,说明HY-2B在近海潮汐信息提取中有相当重要的作用。

关键词：多源卫星高度计东中国海潮汐调和分析均方根误差

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基于多源卫星高度计数据融合的潮汐反演

基于多源卫星高度计数据融合的潮汐反演

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作者：李谦慧南京信息工程大学

学位级别：硕士

潮汐是重要的物理海洋现象,自古以来对人们的生产生活有着十分重要的影响,卫星高度计的出现为大面积观测和探索海洋潮汐提供数据支撑与技术保障。我国HY-2B卫星已成功运行三年多,本文首次使用HY-2B测高数据用于潮汐反演,证明了HY-2B在... 详细信息

潮汐是重要的物理海洋现象,自古以来对人们的生产生活有着十分重要的影响,卫星高度计的出现为大面积观测和探索海洋潮汐提供数据支撑与技术保障。我国HY-2B卫星已成功运行三年多,本文首次使用HY-2B测高数据用于潮汐反演,证明了HY-2B在潮汐信息提取方面可用性强且精度高。利用10颗国内外卫星高度计数据近三十年时间序列的海面高度,通过“先反演再融合”和“先融合再反演”两种方法分别对东中国海12个分潮的潮汐信息进行提取并验证结果准确性。“先反演再融合”方法为先对同一系列卫星测高数据进行潮汐反演,再将多源卫星反演结果进行插值融合网格化处理。通过计算卫星地面轨迹交叉点处升降轨调和常数的误差与相关系数,表明四个主要分潮相关系数均大于95%,从而证明结果具有可靠性。“先融合再反演”方法为先将不同系列卫星测高数据进行各项基准的统一,再融合插值成0.1°×0.1°的网格化时间序列,最后计算网格点处潮汐调和常数。两个方法均可得到高分辨率的网格化潮汐调和常数。为验证准确性,再与验潮站资料和经可靠性检验的数值模式结果进行对比,“先反演再融合”和“先融合再反演”两个方法计算得M、S、K、O分潮的均方根误差分别为7.52 cm、3.80 cm、2.84 cm、1.66 cm和6.74 cm、3.98cm、2.37 cm、1.81 cm,误差均较小,且与FVCOM模式结果存在很强的相关性,具有较高的准确度。同时,本文采用除HY-2B之外的剩余9颗国外卫星高度计数据与验潮站对比,结果显示加入HY-2B后的10颗卫星高度计反演潮汐结果准确度更高。最后将两种方法得到结果分别绘制同潮图,“先反演再融合”计算的分潮无潮点和等值线分布与实际情况更为相符。两种方法综合对比,“先融合再反演”采用测高数据网格化处理法,保留变轨过程,可有效增加数据量,提高计算精度;而“先反演再融合”的方法,基于潮汐混叠效应,得到的K和S分潮均来自仅T/P-Jason系列卫星,轨道稀疏,数据量与测量精度均比“先融合再反演”的结果稍差。

关键词：多源卫星高度计数据融合东中国海潮汐调和分析均方根误差

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