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1、第31卷第6期测绘科学Vol131No162006年11月ScienceofSurveyingandMappingNov1联合卫星重力和卫星测高数据确定稳态海洋动力地形①②①②②王正涛,党亚民,姜卫平,赵小阳(①中国测绘科学研究院,北京100039;②武汉大学测绘学院,武汉430079)【摘要】新一代卫星重力探测任务GRACE大大提高了地球重力场模型中长波分量的精度,使得联合卫星测高平均海面分离更精细稳态海洋动力地形成为可能。本文利用T/P(1994年～2003年)和JASONO1(2003年～2005年)卫星测高数据确定
2、了全球30′×30′平均海面高;基于重力场模型WHUOGMO05,计算得到对应于海面高的GRACE海洋大地水准面格网值;利用“移去O恢复法”和高斯滤波求得全球稳态海面地形。与EGM96、Rio05、ECCO和GGM02模型进行比较,检验结果表明GRACE任务有效的改善了海洋大地水准面的精度,使得稳态海洋动力地形能够呈现更多细部。【关键字】卫星测高;卫星重力;海面动力地形;GRACE【中图分类号】P223【文献标识码】A【文章编号】1009O2307(2006)06O0040O03力地形的方法通常可以分为两类,一类称为“位域
3、法”,第1引言[6]二类称为“几何域法”。稳态海洋动力地形(MeanDynamicOceanTopography,位域法通过利用卫星测高观测数据计算平均海面处的MDOT)是指平均海平面相对于大地水准面的起伏,对于研重力位,地球重力场模型用来计算对应点的重力位(大地水究地球形状、确定全球统一的高程基准、大地水准面的求准面上的位),则两个位之差反映了平均海水面与大地水准定、地球重力场模型的精化和洋流、潮汐的确定以及海洋面之间的几何高差,最后利用Taylor级数的球谐/椭球谐展[1～2]环境的监测等都具有重要的意义和作用。目前,
4、由于开重力位差得到稳态海洋动力地形。采用数据和方法的局限,大地测量学家还不能期望海洋学[3]相比于位域法,几何域法更具有理解直观,易于计算家提供有效的海面地形模型。的优点。由于卫星测高的直接观测量是海面高,因此如果卫星测高技术的发展为人类提供了迄今为止最为丰富利用地球重力场模型计算得到海洋大地水准面,则两者之精细的海面高信息,但如何从海面高中分离出海面地形和差即为所求。设卫星测高平均海面高为H,由重力场模型大地水准面一直是大地测量学家面临的难题。虽然很多学确定的大地水准面为N,稳态海洋动力地形ζ可以由下式者经过不懈的努力提
5、出了整体求解法、海洋动力学法、利直接得的:用卫星测高数据和海洋观测数据联合求解法等,但由于这ζ=H-N(1)些方法本身存在理论缺陷或分离的海面地形精度不够,未[3]由于海面地形谱能分布为中、长波占优,为了分离海能得到实际应用。新一代重力卫星探测计划GRACE的成面地形中的高频信号,我们必须了解海面地形中的一些先功实施,使得人类揭示全球气候及其相关问题成为可能,验信息。这些信息可以帮助用来确定两种数据的最优的滤GRACE计划可以帮助人类更好地理解海洋动力洋流、热传波波长。对于数据噪声成分,本文利用Gauss滤波方法予输、海底
6、压力变化以及海洋质量、陆地水量变化及其机制,以平滑削弱。高斯滤波法的模型为:特别是可以提供更高精度的地球重力场中长波信息(270kmnn[4]空间分辨率1cm精度的大地水准面),使得分离海洋动hc=∑(wi×hi)/∑wi(2)力地形与平均海面高的研究成为目前大地测量学界的一个i=1i=1新热点。式中hc为要计算的残余海面地形的滤波值,hi为未经本文首先采用了由美国宇航局(NASA)和法国空间局滤波处理的海面地形值,wi=exp(-r/d)是格网点的权,(CNES)联合发射的测高卫星T/P及其后续卫星JASONO1n为给定
7、矩形范围内所有格网点的总数。的测高卫星数据,基于共线平差方法得到平均海平面高;3平均海平面的确定然后利用GRACE卫星重力场模型WHUOGMO05,使用“移去O恢复法”和高斯滤波得到全球稳态海洋动力地形。311测高数据描述本文采用了T/P测高卫星(1994年～2003年)及其后2数学模型继卫星JASONO1(2003年～2006年)的测高数据。两颗卫利用全球重力场模型和卫星测高数据确定稳态海洋动星均较好地考虑了时间和空间分辨率的关系,以10天的重复周期直接测定全球90%以上的海域的海面高,并且采用了多种定轨跟踪系统和精密的
8、地球重力场模型,定轨和测作者简介:王正涛(1976O),男,博士,高精度达3～5cm,是目前精度最高的测高卫星。主要从事卫星测高数据处理和卫星重力T/P数据是CNES公布的AVISO的第三版GDROM数据恢复重力场的相关研究。(MergedGeophysicalDataRecords)CDROM产品,以
