留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

利用最优插值法改正宽刈幅高度计对流层湿延迟

周茂,  金涛勇,  姜卫平

downloadPDF
文章导航 > 武汉大学学报 ● 信息科学版  > 优先出版
周茂, 金涛勇, 姜卫平. 利用最优插值法改正宽刈幅高度计对流层湿延迟[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版. doi: 10.13203/j.whugis20210008
引用本文: 周茂, 金涛勇, 姜卫平. 利用最优插值法改正宽刈幅高度计对流层湿延迟[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版. doi: 10.13203/j.whugis20210008
shu
Zhou Mao, Jin Taoyong, Jiang Weiping. The Wet Tropospheric Correction of Wide-swath Altimeter using Optimum Interpolation Method[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University. doi: 10.13203/j.whugis20210008
Citation: Zhou Mao, Jin Taoyong, Jiang Weiping. The Wet Tropospheric Correction of Wide-swath Altimeter using Optimum Interpolation Method[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University. doi: 10.13203/j.whugis20210008
shu

利用最优插值法改正宽刈幅高度计对流层湿延迟

doi: 10.13203/j.whugis20210008

  • 1 武汉大学测绘学院, 湖北 武汉, 430079;

  • 2 地球空间环境与大地测量教育部重点实验室, 湖北 武汉, 430079;

  • 3 武汉大学卫星导航定位技术研究中心, 湖北 武汉, 430079

基金项目: 

国家自然科学基金（41974020，41721003）；高分辨率对地观测系统重大专项（42-Y20A09-9001-17/18）。

详细信息
    作者简介:

    周茂,硕士生,主要从事卫星测高数据处理及应用研究。maozhou@whu.edu.cn

  • 中图分类号: P228

The Wet Tropospheric Correction of Wide-swath Altimeter using Optimum Interpolation Method

  • 1 School of Geodesy and Geomatics, Wuhan University, Wuhan 430079, China;

  • 2 MOE Key Laboratory of Geospace Environment and Geodesy, Wuhan 430079, China;

  • 3 GNSS Research Center, Wuhan University, Wuhan 430079, China

Funds: 

The National Natural Science Foundation of China (41974020, 41721003)

  • 摘要: 宽刈幅高度计仅在星下点携带微波辐射计，使得两侧刈幅内的对流层湿延迟只能采用水汽模型改正或采用星下点实测值替代，导致改正精度较低。本文提出使用最优插值法融合星下点辐射计实测的对流层湿延迟改正值，以提升两侧刈幅内的改正精度，并以SWOT （Surface Water and Ocean Topography）宽刈幅高度计进行了验证。在刈幅内，采用ERA5（ECMWF Re-Analysis 5th Generation）水汽数据计算湿延迟改正时，最优插值法融合改进后的残余湿延迟误差较采用星下点实测值替代方法减小约40%；采用辐射计实测湿延迟波数谱模拟计算湿延迟改正时，最优插值法融合改进后的残余湿延迟误差较采用星下点实测值替代方法在各纬度区域均减小达80%。此外，在水汽变化剧烈的情况下，最优插值法的改进效果远优于星下点实测值替代的效果。
    Abstract: Since there is only nadir radiometer onboard for the wide-swath altimetry, the wet tropospheric delay can only be corrected by models inside the cross-swath or substituted by the nadir radiometer measured data, which lead to the lower accuracy. In order to improve the accuracy of wet tropospheric correction (WTC) inside the cross-swath, an optimum interpolation method to fuse the nadir radiometer WTC is proposed, and it is verified by taken the SWOT (Surface Water and Ocean Topography) wide-swath altimeter as example. Inside the cross-swath, when the WTCs from ERA5 (ECMWF Re-Analysis 5th Generation) dataset are used, the residual of WTC after corrected by optimum interpolation can be reduced by 40% compared with the nadir radiometer WTC substituted. When the simulated WTCs from the spectrum of radiometer measured WTCs are used, the residual of WTC after corrected by optimum interpolation can be reduced by 80% in all latitude areas compared with the nadir radiometer WTC substituted. In addition, the optimum interpolation method has much better accuracy than the nadir radiometer WTC substituted in the case of high water vapor variability.
  • [1] Fernandes M, Lázaro C, Nunes A, et al. Atmospheric Corrections for Altimetry Studies over Inland Water[J]. Remote Sensing, 2014, 6(6):4952-4997.
    [2] Fu L-L, Rodriguez E. High-Resolution Measurement of Ocean Surface Topography by Radar Interferometry for Oceanographic and Geophysical Applications[M/OL]. Sparks R S J, Hawkesworth C J.//Geophysical Monograph Series. Washington, D. C. American Geophysical Union, 2004:209-224.
    [3] Rodriguez E, Pollard B, Martin J. Wide-Swath Ocean Altimetry Using Radar Interferometry[J]. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 1999, 1-52.
    [4] Fu L-L, Alsdorf D, Morrow R, et al. SWOT:The Surface Water and Ocean Topography Mission:Wide-Swath Altimetric Elevation on Earth[R]. Pasadena, CA:Jet Propulsion Laboratory, National Aeronautics and Space Administration, 2012.
    [5] Durand M, Andreadis K M, Alsdorf D E, et al. Estimation of Bathymetric Depth and Slope from Data Assimilation of Swath Altimetry into a Hydrodynamic Model[J/OL]. Geophysical Research Letters, 2008, 35(20):1-5.
    [6] Pavelsky T M, Durand M T, Andreadis K M, et al. Assessing the Potential Global Extent of SWOT River Discharge Observations[J]. Journal of Hydrology, 2014, 519:1516-1525.
    [7] Gaultier L, Ubelmann C, Fu L-L. The Challenge of Using Future SWOT Data for Oceanic Field Reconstruction[J]. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, 2016, 33(1):119-126.
    [8] Solander K C, Reager J T, Famiglietti J S. How Well Will the Surface Water and Ocean Topography (SWOT) Mission Observe Global Reservoirs?:SWOT OBSERVATIONS OF GLOBAL RESERVOIRS[J]. Water Resources Research, 2016, 52(3):2123-2140.
    [9] Wan X, Jin S, Liu B, et al. Effects of Interferometric Radar Altimeter Errors on Marine Gravity Field Inversion[J]. Sensors, 2020, 20(9):2465-2483.
    [10] Zhou M, Jin T, Li J, et al. Analysis on the Accuracy of Marine Gravity Inversion from the Wide-swath Altimeter Mission[C]//EGU General Assembly Conference Abstracts. 2020.
    [11] Ren L, Yang J, Dong X, et al. Preliminary Evaluation and Correction of Sea Surface Height from Chinese Tiangong-2 Interferometric Imaging Radar Altimeter[J]. Remote Sensing, 2020, 12(15):2496.
    [12] Chen G, Tang J, Zhao C, et al. Concept Design of the-Guanlan‖ Science Mission:China's Novel Contribution to Space Oceanography[J]. Frontiers in Marine Science, 2019, 6:194.
    [13] Steunou N, Desjonquères J D, Picot N, et al. AltiKa Altimeter:Instrument Description and In Flight Performance[J]. Marine Geodesy, 2015, 38(sup1):22-42.
    [14] Zhang S, Sandwell D T. Retracking of SARAL/AltiKa Radar Altimetry Waveforms for Optimal Gravity Field Recovery[J]. Marine Geodesy, 2017, 40(1):40-56.
    [15] Hersbach H, Bell B, Berrisford P, et al. The ERA5 Global Reanalysis[J]. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 2020, 146(730):1999-2049.
    [16] Bevis M, Businger S, Herring T A, et al. GPS Meteorology:Remote Sensing of Atmospheric Water Vapor Using the Global Positioning
  • [1] 高梦瑶, 许才军, 刘洋.  青藏高原西北缘时序InSAR对流层延迟改正方法评估 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, doi: 10.13203/j.whugis20210254
    [2] 张艺群, 孟小亮, 金适宽, 马盈盈, 龚威, 雷连发.  武汉地区大气特征的日变化及季节变化分析 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, doi: 10.13203/j.whugis20200439
    [3] 张文渊, 郑南山, 张书毕, 丁楠, 戚铭心, 王昊.  附加高水平分辨率PWV约束的GNSS水汽层析算法 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, doi: 10.13203/j.whugis20210055
    [4] 陈国良, 杨洲.  基于加速度量测幅值零速检测的计步算法研究 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, doi: 10.13203/j.whugis20150400
    [5] 徐曦煜, 王振占, 许可.  激光站在星载雷达高度计绝对定标中的应用 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, doi: 10.13203/j.whugis20140542
    [6] 刘宁, 张永志, 熊永良.  GPS参考站对流层湿延迟近实时估计的三步滤波算法 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, doi: 10.13203/j.whugis20130600
    [7] 王永前, 施建成, 刘志红, 冯文兰.  利用微波辐射计AMSR-E的京津冀地区大气水汽反演 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, doi: 10.13203/j.whugis20130530
    [8] 段苗苗, 马盈盈, 龚威, 王伦澈.  利用微波辐射计观测计算云衰减 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, doi: 10.13203/j.whugis20130820
    [9] 连懿, 陈圣波, 孟治国, 张莹.  利用嫦娥二号微波辐射计数据的全月亮温制图 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, doi: 10.13203/j.whugis20120571
    [10] 李凯锋, 欧阳永忠, 陆秀平, 吴太旗.  海道测量定位中对流层延迟差分估计技术研究 . 武汉大学学报 ● 信息科学版,
    [11] 毛健, 朱长青, 郭继发.  一种新的全球对流层天顶延迟模型 . 武汉大学学报 ● 信息科学版,
    [12] 高攀, 徐晓华, 张小红, 吕翠仙.  利用GPS掩星弯曲角确定对流层顶高度 . 武汉大学学报 ● 信息科学版,
    [13] 戴吾蛟, 陈招华, 匡翠林, 蔡昌盛.  区域精密对流层延迟建模 . 武汉大学学报 ● 信息科学版,
    [14] 李盼, 李星星, 王磊, 陈远.  对流层湿延迟估计方法对PPP数据处理的影响 . 武汉大学学报 ● 信息科学版,
    [15] 付秀丽, 施建成, 郭英, 蒋玲梅.  辐射计观测模拟系统的设计与误差分析 . 武汉大学学报 ● 信息科学版,
    [16] 朱庆林, 赵振维, 吴振森.  精密单点定位方法测量对流层天顶延迟的精度改善 . 武汉大学学报 ● 信息科学版,
    [17] 叶世榕, 张双成, 刘经南.  精密单点定位方法估计对流层延迟精度分析 . 武汉大学学报 ● 信息科学版,
    [18] 殷海涛, 黄丁发, 熊永良, 王贵文.  GPS信号对流层延迟改正新模型研究 . 武汉大学学报 ● 信息科学版,
    [19] 曲建光, 刘基余, 韩中元.  利用天顶对流层延迟数据直接推算水汽含量的研究 . 武汉大学学报 ● 信息科学版,
    [20] 李征航, 徐晓华, 罗佳, 朱智勤.  利用GPS观测反演三峡地区对流层湿延迟的分布及变化 . 武汉大学学报 ● 信息科学版,
  • 加载中
WeChat 点击查看大图
计量
  • 文章访问数:  401
  • HTML全文浏览量:  59
  • PDF下载量:  16
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2021-01-14

利用最优插值法改正宽刈幅高度计对流层湿延迟

doi: 10.13203/j.whugis20210008
  • 1 武汉大学测绘学院, 湖北 武汉, 430079;
  • 2 地球空间环境与大地测量教育部重点实验室, 湖北 武汉, 430079;
  • 3 武汉大学卫星导航定位技术研究中心, 湖北 武汉, 430079
    • 基金项目:

    国家自然科学基金（41974020，41721003）；高分辨率对地观测系统重大专项（42-Y20A09-9001-17/18）。

    作者简介:

    周茂,硕士生,主要从事卫星测高数据处理及应用研究。maozhou@whu.edu.cn

  • 收稿日期: 2021-01-14

  • 中图分类号: P228

摘要: 宽刈幅高度计仅在星下点携带微波辐射计，使得两侧刈幅内的对流层湿延迟只能采用水汽模型改正或采用星下点实测值替代，导致改正精度较低。本文提出使用最优插值法融合星下点辐射计实测的对流层湿延迟改正值，以提升两侧刈幅内的改正精度，并以SWOT （Surface Water and Ocean Topography）宽刈幅高度计进行了验证。在刈幅内，采用ERA5（ECMWF Re-Analysis 5th Generation）水汽数据计算湿延迟改正时，最优插值法融合改进后的残余湿延迟误差较采用星下点实测值替代方法减小约40%；采用辐射计实测湿延迟波数谱模拟计算湿延迟改正时，最优插值法融合改进后的残余湿延迟误差较采用星下点实测值替代方法在各纬度区域均减小达80%。此外，在水汽变化剧烈的情况下，最优插值法的改进效果远优于星下点实测值替代的效果。

English Abstract

周茂, 金涛勇, 姜卫平. 利用最优插值法改正宽刈幅高度计对流层湿延迟[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版. doi: 10.13203/j.whugis20210008
引用本文: 周茂, 金涛勇, 姜卫平. 利用最优插值法改正宽刈幅高度计对流层湿延迟[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版. doi: 10.13203/j.whugis20210008
shu
Zhou Mao, Jin Taoyong, Jiang Weiping. The Wet Tropospheric Correction of Wide-swath Altimeter using Optimum Interpolation Method[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University. doi: 10.13203/j.whugis20210008
Citation: Zhou Mao, Jin Taoyong, Jiang Weiping. The Wet Tropospheric Correction of Wide-swath Altimeter using Optimum Interpolation Method[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University. doi: 10.13203/j.whugis20210008
shu

    全文HTML

参考文献 (16)

目录

    /

    返回文章
    返回

    我要投稿

    投稿攻略

    联系我们

    二维码

    版权所有 © 2013 《武汉大学学报·信息科学版》编辑部

    地址：武汉大学文理学部本科生院楼北5楼邮政编码：430072

    电话：027-68778465,68778045E-mail:whuxxb@vip.163.com

    本系统由 北京仁和汇智信息技术有限公司 开发    百度统计