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HY-2C卫星海面高度数据的质量分析

孟菊 于方杰 庄志远 齐娟娟 陈戈

孟菊,于方杰,庄志远,等. HY-2C卫星海面高度数据的质量分析[J]. 海洋学报,2022,44(x):1–9
引用本文: 孟菊,于方杰,庄志远,等. HY-2C卫星海面高度数据的质量分析[J]. 海洋学报,2022,44(x):1–9
Meng Ju,Yu Fangjie,Zhuang Zhiyuan, et al. Quality Evaluation of Sea Level Height Data of HY-2C Satellite[J]. Haiyang Xuebao,2022, 44(x):1–9
Citation: Meng Ju,Yu Fangjie,Zhuang Zhiyuan, et al. Quality Evaluation of Sea Level Height Data of HY-2C Satellite[J]. Haiyang Xuebao,2022, 44(x):1–9

HY-2C卫星海面高度数据的质量分析

基金项目: “观澜二号”(GL-2)敏捷编队高度计小卫星工程项目(2021WHZZB1602);“观澜号”海洋科学卫星校飞试验项目(2021WHZZB1705);基于人工智能的孪生海洋关键技术与应用示范项目(2022QNLM050301-4)。
详细信息
    作者简介:

    孟菊(1996-),女,山西省晋城市人,主要从事海洋卫星遥感研究。E-mail:2530511502@qq.com

    通讯作者:

    于方杰,男,山东省青岛市人,教授,主要从事卫星-无人移动平台协同海洋观测技术。E-mail:yufangjie@ouc.edu.cn

  • 中图分类号: P7

Quality Evaluation of Sea Level Height Data of HY-2C Satellite

  • 摘要: 卫星海面高度数据对于监测全球海面高度具有重要的意义,所以卫星高度数据的定标和检验变得至关重要。海洋二号C(HY-2C)卫星是继海洋二号B卫星的第二颗业务卫星于2020年成功发射升空。然而,目前对HY-2C卫星高度计的数据质量了解甚少,所以对HY-2C卫星的海面高度数据进行质量分析具有重要的意义。本文以同期观测的HY-2B卫星和Jason-3卫星的地球物理数据(GDR)为参考,对HY-2C卫星遥感地球物理数据(SGDR)的海面高度进行数据质量分析。结果显示:在星星交叉定标中使用三种常见的交叉定标插值方法对HY-2C卫星的海面高度异常数据进行自交叉点分析时,HY-2C卫星海面高度异常数据质量分析的结果不同。其中使用三次样条插值方法质量分析的结果最优,得到海平面高度异常差的平均值是0.03 cm,标准差6.17 cm。此外,对HY-2C卫星和HY-2B卫星互交叉点海面高度异常差异的平均值是-0.47 cm,标准差是5.32 cm;HY-2C卫星SGDR产品与Jason-3卫星GDR产品的海面高度异常数据进行互交叉点分析,得到海平面高度异常差的平均值是-0.3 cm,标准差是5.32 cm;这些数据表明HY-2C卫星的测高精度与HY-2B卫星、Jason-3卫星一致。因此HY-2C高度计产品数据质量稳定,能满足海洋应用和科学研究的需要。
  • 图  1  HY-2C卫星(a)、HY-2B卫星(b)和Jaosn-3卫星(c)不同周期轨迹缺失个数

    Fig.  1  Missing pass number of HY-2C(a), HY-2B(b)and Jason-3(c)

    图  2  HY-2C卫星、HY-2B卫星、Jaosn-3卫星(a)在无海深和纬度约束的数据编辑比例(b)在海深和纬度约束的数据编辑比例

    Fig.  2  Percentage of HY-2C、HY-2B、Jason-3 missing measurements(a)without sea depth and latitude constraints and(b)with depth and latitude constraint s

    图  3  HY-2C卫星两条轨道星下点之间距离在1°范围内示意图

    图中黑色的点是卫星的星下点,红色的点是求出来的精确交叉点的位置

    Fig.  3  Two tracks of HY-2C within 1°

    The black dots are altimeter ground tracks, and the red dots are the precise crossover point of along-track

    图  4  临近点插值示意图

    Fig.  4  Diagram of the near observation point interpolation

    图  5  最近点插值示意图

    Fig.  5  Diagram of the nearest observation point

    图  6  三次样条插值示意图

    Fig.  6  Diagram of the optimal cubic spline interpolation

    图  7  HY-2C卫星(a)、HY-2B卫星(b)和Jason-3卫星(c)自交叉点海平面高度异常差的平均值(蓝色)和标准差(红色)

    Fig.  7  Mean error(blue dotted line)and standard deviation(red dotted line)of HY-2C (a), HY-2B (b) and Jason-3 (c)self-crossover SLA data

    图  8  海平面高度异常差异的平均值(蓝色)和标准差(红色)示意图HY-2C卫星和HY-2B卫星(a)、HY-2C卫星和Jason-3卫星(b)互交叉点

    Fig.  8  Mean error (blue dotted line) and standard deviation (red dotted line) of HY-2C and HY-2B(a), HY-2C and Jason-3 (b) cross-crossover SLA differences

    表  1  HY-2C和HY-2B、Jason-3卫星高度计和辐射计数据编辑的参数阈值

    Tab.  1  Main editing thresholds values of HY-2C、HY-2B、Jason-3 satellite altimeter and microwave radiometer

    观测量最小值最大值
    20 Hz测距数目10
    20 Hz测距标准差/mm0200
    轨道高度-测距值/mm−130 000100 000
    模型干对流层校正/mm−2 500−1 900
    辐射计湿对流层校正/mm−500−1
    Ku波段电离层校正/mm−40040
    Ku波段海况偏差/mm−5000
    潮汐校正/mm−5 0005 000
    固体潮校正/mm−1 0001 000
    极潮校正/mm−150150
    Ku波段有效波高/mm011 000
    Ku波段向后散射系数/db730
    风速/(m·s−1)−030
    Ku波段偏指向角平方/(°)2−0.20.64
    后向散射系数标准差/db1
    后向散射系数观测数10
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    表  2  HY-2C卫星自交叉点海面高度异常数据精度的比较

    Tab.  2  Comparison of accuracy in HY-2C self-crossover SLA data

    临近点插值选取最近点三次样条插值
    交叉点数量(SLA<20 cm)14 74614 69914 312
    mean0.03 cm0.03 cm0.03 cm
    std6.63 cm6.89 cm6.17 cm
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    表  3  HY-2B卫星自交叉点海面高度异常数据精度的比较

    Tab.  3  Comparison of accuracy in HY-2B self-crossover SLA data

    临近点插值选取最近点三次样条插值
    交叉点数量(SLA<20 cm)5 0055 0454 936
    mean0.01 cm0 cm0.01 cm
    std4.60 cm5.1 cm4.21 cm
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    表  4  Jason-3卫星自交叉点海面高度异常数据精度的比较

    Tab.  4  Comparison of accuracy in Jason-3 self-crossover SLA data.

    临近点插值选取最近点三次样条插值
    交叉点数量(SLA<20 cm)22 63922 61022 233
    mean−0.01 cm−0.01 cm0 cm
    std6.63 cm5.45 cm
    4.70 cm
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    表  5  HY-2C卫星和HY-2B卫星、Jason-3卫星互交叉点海面高度异常数据精度的比较

    Tab.  5  Comparison of accuracy in HY-2C and HY-2B, HY-2C and Jason-3 cross-crossover SLA data

    HY-2C和HY-2BHY2C和Jason-3
    交叉点数(SLA<20 cm)15 47015 799
    mean−0.47 cm−0.3 cm
    std5.32 cm5.32 cm
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-06-09
  • 修回日期:  2022-05-23
  • 网络出版日期:  2022-06-13

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