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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

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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
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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
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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.
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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
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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
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