利用南海石油平臺的衛(wèi)星雷達(dá)高度計(jì)定標(biāo)與檢驗(yàn)

葉小敏 ,林明森 ,宋慶君 ,蘭志剛

(1.國家海洋局國家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心,北京 100081;2.國家海洋局空間海洋遙感與應(yīng)用研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100081;3.中海油能源發(fā)展股份有限公司北京分公司,北京 100027)

衛(wèi)星雷達(dá)高度計(jì)是可同步提供海面高度、海面風(fēng)速大小和有效波高等海洋動力環(huán)境要素的微波傳感器。在近40年海洋衛(wèi)星發(fā)展過程中,經(jīng)歷了Seasat、Geosat、GFO、TOPEX/Poseidon、ERS-1/2、ENVISAT、Jason-1/2和HY-2等典型的衛(wèi)星雷達(dá)高度計(jì),目前衛(wèi)星高度計(jì)海面測高精度高達(dá)2.5 cm,海面風(fēng)速和有效波高觀測精度分別達(dá)到了1.5 m/s、5%或0.25 m[1-2]。

在高質(zhì)量定量化高度計(jì)遙感產(chǎn)品生產(chǎn)過程中,定標(biāo)與真實(shí)性檢驗(yàn)是必不可少的環(huán)節(jié)?，F(xiàn)今全球永久的高度計(jì)專業(yè)定標(biāo)與真實(shí)性檢驗(yàn)場有4個[3]: 希臘克利特島(位于地中海東部)的 Gavdos定標(biāo)場[3];法國的科西嘉島定標(biāo)場[4];美國加利福尼亞州的Harvest石油平臺[5];澳大利亞塔斯馬尼亞州的巴士海峽定標(biāo)場[6]。利用定標(biāo)場可對在軌的衛(wèi)星高度計(jì)進(jìn)行定標(biāo)和真實(shí)性檢驗(yàn),高度計(jì)定標(biāo)檢驗(yàn)方法主要包括3類: 有源定標(biāo)檢驗(yàn)法、星星交叉定標(biāo)檢驗(yàn)法和現(xiàn)場觀測定標(biāo)檢驗(yàn)法。有源定標(biāo)檢驗(yàn)即在高度計(jì)星下點(diǎn)安置微波異頻雷達(dá)收發(fā)器實(shí)施對高度計(jì)后向散射系數(shù)和測高的有源定標(biāo)檢驗(yàn);星星交叉定標(biāo)檢驗(yàn)法即利用已有的高質(zhì)量的衛(wèi)星雷達(dá)高度計(jì)進(jìn)行沿軌(對相同軌道的后繼衛(wèi)星)或交叉點(diǎn)進(jìn)行交叉定標(biāo)檢驗(yàn);現(xiàn)場觀測定標(biāo)法即利用專門的海上定標(biāo)場或現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)對高度計(jì)進(jìn)行定標(biāo)和檢驗(yàn)。

利用現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)對海面風(fēng)速和有效波高的檢驗(yàn)就是在一定的時空窗口內(nèi)對現(xiàn)場觀測值和高度計(jì)觀測值進(jìn)行比較[7-9],或者利用現(xiàn)場觀測的月平均值與高度計(jì)在一定空間范圍的觀測月平均值進(jìn)行比較[10-11]。高度計(jì)測高絕對定標(biāo)檢驗(yàn)方法可分為兩種。一是標(biāo)準(zhǔn)方法,比較衛(wèi)星和現(xiàn)場測量之間的海面高度,該方法需確?，F(xiàn)場觀測點(diǎn)在衛(wèi)星地面軌跡上。二是參考平均海平面法,比較衛(wèi)星和現(xiàn)場測量之間的海平面距平,該方法的現(xiàn)場觀測點(diǎn)可不在衛(wèi)星地面軌跡上,但仍需滿足無島嶼干擾的開放海域、大地水準(zhǔn)面和潮汐模型相對精確和風(fēng)浪環(huán)境要素均勻等條件[12-13]。

國內(nèi)外學(xué)者在不同海域?qū)υ谲壍男l(wèi)星高度計(jì)進(jìn)行了大量的定標(biāo)檢驗(yàn)工作。Christensen 等[14]利用Harvest石油平臺得到TOPEX和Poseidon高度計(jì)的測高絕對定標(biāo)結(jié)果分別為–14.7 cm±2.1 cm 和–2.9 cm±2.4 cm;Haines等[15]利用 Harvest石油平臺確定Jason-1衛(wèi)星高度計(jì)(2001～2003年)的測高絕對定標(biāo)結(jié)果為13.8 cm±1.8 cm,同時結(jié)果顯示T/P衛(wèi)星高度計(jì)于在軌的十多年間由于得到了很好的定標(biāo),其海面高度測量偏差幾乎接近零;Bonnefond等[4,16]在科西嘉島定標(biāo)場利用聲學(xué)驗(yàn)潮儀和 GPS浮標(biāo)對TOPEX/Poseidon、Jason-1和 Jason-2衛(wèi)星高度計(jì)進(jìn)行了定標(biāo)檢驗(yàn)得到測高絕對定標(biāo)結(jié)果分別為0.6 cm±0.3 cm(ALT-B)、12.0 cm±0.7 cm 和 18.3 cm±0.8 cm;Mertikas等[3]在Gavdos定標(biāo)場對Jason-2衛(wèi)星高度計(jì)第 2～60周期進(jìn)行了定標(biāo)檢驗(yàn),得到了Jason-2高度計(jì)Ku波段和C波段測高絕對定標(biāo)結(jié)果分別為18.67 cm±5 cm和17.99 cm±7 cm,而結(jié)合CLS01_MSS平均海平面模型對相同的Jason-2衛(wèi)星GDR數(shù)據(jù)進(jìn)行定標(biāo),得到的測高絕對定標(biāo)結(jié)果為15.98 cm±0.2 cm,并對有源定標(biāo)方法進(jìn)行了介紹;Dong等[12]利用英國驗(yàn)潮站和 GPS設(shè)備對 TOPEX/Poseidon衛(wèi)星高度計(jì)進(jìn)行了定標(biāo)檢驗(yàn),得到TOPEX和Poseidon高度計(jì)的海面測高絕對偏移量分別為2 cm和3 cm;Christopher等[6]在澳大利亞巴士海峽利用 GPS浮標(biāo),得到TOPEX/Poseidon衛(wèi)星高度計(jì)測高絕對定標(biāo)結(jié)果為–1.0 cm±1.9 cm,Jason-1衛(wèi)星高度計(jì)的測高絕對定標(biāo)結(jié)果為13.1 cm±2.1 cm(MOE軌道)和13.1 cm±2.1 cm(GPS軌道)。以上成果中,利用 Harvest石油平臺定標(biāo)場、科西嘉島和巴士海峽定標(biāo)場GPS浮標(biāo)的定標(biāo)屬于在高度計(jì)地面軌跡上的標(biāo)準(zhǔn)定標(biāo)方法,而利用驗(yàn)潮儀的定標(biāo)屬于比較現(xiàn)場和衛(wèi)星觀測點(diǎn)間海平面距平的定標(biāo)方法。本文以國家“863”計(jì)劃“海洋遙感定標(biāo)檢驗(yàn)技術(shù)研究”南海石油平臺定標(biāo)場的水位計(jì)和測波雷達(dá)儀器觀測數(shù)據(jù),對Jason-2衛(wèi)星高度計(jì)進(jìn)行測高絕對定標(biāo),對Jason-1有效波高產(chǎn)品進(jìn)行真實(shí)性檢驗(yàn)。

1 高度計(jì)測高絕對定標(biāo)方法與數(shù)據(jù)

1.1 高度計(jì)測高絕對定標(biāo)原理

衛(wèi)星高度計(jì)測高絕對定標(biāo)是通過比較現(xiàn)場和衛(wèi)星觀測的海面高度來獲得衛(wèi)星高度計(jì)測高的絕對偏差。對于南海石油平臺的定標(biāo)場,由于平臺并非處于衛(wèi)星觀測的地面軌跡上,需要比較兩者測量的海平面距平來獲得高度計(jì)的絕對偏差。

圖1為南海石油平臺對高度計(jì)測高絕對定標(biāo)原理示意圖,高度計(jì)海面高度測量絕對偏差計(jì)算公式為[3]

式中,B為絕對偏差,HSLA、hSLA分別為衛(wèi)星高度計(jì)觀測點(diǎn)和平臺處海平面距平;HMSS、hMSS分別為衛(wèi)星高度計(jì)觀測點(diǎn)和平臺處的平均海平面高。在計(jì)算偏差時,平均海平面高可用大地水準(zhǔn)面高代替[12]。

平臺處瞬時海面高度h由水位計(jì)高度減去水位計(jì)到海面的水位雷達(dá)測量距離r得到。平臺處海平面高度hSL可表示為

式中,hcorr為平臺處海面高度校正項(xiàng),僅包括平臺處逆壓校正hIB;htide為平臺處潮汐項(xiàng),包括海洋潮汐hO、地球固體潮hS和極潮hP。

衛(wèi)星觀測點(diǎn)處海面高度距平HSLA為

式中,Halt和R分別為高度計(jì)高度、高度計(jì)測距大小;Hcorr為高度計(jì)測高的校正項(xiàng),包括電離層校正HIono、大氣對流層延遲校正干分量HDry、對流層延遲校正濕分量HWet、海況偏差校正HSSB、逆壓校正HIB、海面地形高頻振蕩校正HHF;Htide為衛(wèi)星觀測點(diǎn)處的潮汐,包括海洋潮汐HO、地球固體潮HS和極潮HP。

圖1 南海石油平臺水位計(jì)對衛(wèi)星高度計(jì)測高絕對定標(biāo)原理示意圖Fig.1 Schematic diagram of the absolute calibration for the satellite altimeter using the sea level sensor fixed on the oil platform in the South China Sea

1.2 南海石油平臺及其所在海域概況

南海石油平臺位于南海北部(114°56′28.267"E,20°14′41.880"N),離岸約 220 km,所在位置為開闊海域。南海石油平臺位置偏離 Jason-1衛(wèi)星高度計(jì)pass012地面軌跡約2 km (2012年2月變軌前)。Jason-2衛(wèi)星距平臺最近的四條軌道為Pass012、Pass153、Pass190和 Pass229,距離在110～160 km。南海石油平臺與 Jason-1/2衛(wèi)星地面軌跡分布見圖2。

圖2 南海石油平臺位置及Jason-1/2衛(wèi)星地面軌跡Fig.2 The location of the oil platform in the South China Sea and the ground track of Jason-1/2 satellites

南海石油平臺處于南海大陸架上,當(dāng)?shù)厮罴s200 m。圖3為平臺所在的南海北部海域海底地形(英國海洋數(shù)據(jù)中心的 GEBCO_08水深模型,網(wǎng)格分辨率為 2′×2′)和平均海平面梯度場(法國空間中心的CLS_MSS11平均海平面模型計(jì)算得到)。由圖3可見,平臺附件海域水深較深(約200 m),平均海平面變化較平緩(梯度小于4 cm/km),且潮汐適用大洋潮汐模型,無對衛(wèi)星高度計(jì)觀測干擾的島嶼。

圖3 南海北部海底地形和平均海平面梯度場Fig.3 Bathymetric map and the grads field of mean sea surface in the northern South China Sea

圖4為南海石油平臺處近 3 a(2009～2011年)Jason-1衛(wèi)星高度計(jì)的風(fēng)浪觀測值。平臺處風(fēng)浪隨季節(jié)變化明顯,海面風(fēng)速大小分布在 0～16 m/s的范圍內(nèi),有效波高分布在0～5 m的范圍內(nèi);夏季風(fēng)浪相對偏小,而冬、春兩季風(fēng)浪相對偏大;海面風(fēng)速大小和有效波高變化趨勢一致。平臺所處的南海北部海域風(fēng)浪平面分布較均勻(分布示例見圖 5),不存在風(fēng)浪劇烈變化的海域。

圖4 南海石油平臺處近3 a (2009～2011年)海面風(fēng)速和有效波高變化曲線Fig.4 Variation of the sea surface wind speeds and significant wave heights at the oil platform in the South China Sea from 2009 to 2011

根據(jù)南海石油平臺所處海域的地理位置、海底地形、平均海平面梯度和風(fēng)浪時空分布特征。南海石油平臺具備高度計(jì)定標(biāo)檢驗(yàn)的海洋環(huán)境條件。

1.3 數(shù)據(jù)及其處理

1.3.1 水位計(jì)數(shù)據(jù)

圖5 南海北部2011年1季度(1～3月)平均海面風(fēng)場和有效波高分布(數(shù)據(jù)來源分別為MetOp-A/ASCAT散射計(jì)海面風(fēng)場和Jason-1/2衛(wèi)星高度計(jì)有效波高產(chǎn)品)Fig.5 Distribution of the sea surface wind field and significant wave heights in the northern South China Sea in the first quarter of 2011 (January–March)

南海石油平臺上裝載的水位計(jì)為挪威MIROS公司生產(chǎn)的SM-094型水位計(jì),工作于9.4～9.8 GHz微波波段,采用雙頻GPS PPP定位技術(shù)進(jìn)行高程定位,其水位測量頻率為 1 Hz,單次測量精度優(yōu)于 1 cm,多次測量平均處理精度優(yōu)于1 mm。

水位計(jì)數(shù)據(jù)時間跨度為2011年9月3月11: 00至2011年9月19日9: 00,2012年3月4日10: 00至2012年5月29日10: 00共約104 d的數(shù)據(jù)。水位計(jì)數(shù)據(jù)記錄形式為每小時記錄1次,整點(diǎn)記錄,每次記錄時間長度為5 min,水位測量頻率為1 Hz。對于高頻水位采樣數(shù)據(jù),采用某時刻前后一定時間長度下的水位測量值的平均作為該時刻的海面高度。隨機(jī)選取 1次水位記錄數(shù)據(jù),計(jì)算其不同平均時間長度下的平均海面高度值(見圖6)。

圖6 水位計(jì)不同平均時間長度下的平均海面高度Fig.6 The mean sea surface height measured by the sea level sensor at different average times

由圖6可見,對于南海石油平臺1 Hz采樣頻率的水位計(jì),在約150 s時間長度的水位測量值的平均值已經(jīng)基本穩(wěn)定,即連續(xù)觀測的時間長度大于 2.5 min,即可作獲得某一時刻的海面高度。本文采用5 min的高頻觀測值的平均值作為該時刻的海面高度值。

對2011年9月3月11: 00 至2011年9月19日9: 00時段的水位計(jì)海面高度觀測值與GOT00.2大洋潮汐模型潮位計(jì)算值進(jìn)行比較(見圖 7),兩者相關(guān)系數(shù)為0.98,差值的標(biāo)準(zhǔn)偏差為5.7 cm。海洋潮汐是瞬時海面高度變化的主要貢獻(xiàn)量,而平臺水位計(jì)海面高度的測量值和海洋潮汐模型潮高計(jì)算值具有高相關(guān)性,說明水位計(jì)測量數(shù)據(jù)能準(zhǔn)確地對海面高度進(jìn)行測量。

圖7 南海石油平臺水位計(jì)海面高度觀測值與GOT00.2海洋潮汐模型潮位計(jì)算值比較Fig.7 Sea level comparisons measured by the sea level sensor fixed on the oil platform in the South China Sea and calculated from the GOT00.2 ocean tide model

1.3.2 測波雷達(dá)數(shù)據(jù)

南海石油平臺上裝載有挪威MIROS公司生產(chǎn)的C波段波浪和海流測量雷達(dá),型號為SM-050 MKIII。測波雷達(dá)有效波高測量精度為±5%或0.2 m (0～30 m范圍內(nèi)),數(shù)據(jù)記錄格式為 3 min提供一個有效波高觀測值。本文利用的測波雷達(dá)數(shù)據(jù)時間跨度為 2011年2月1日至2011年6月7日,2011年8月4日至2012年2月15日,測波雷達(dá)有效波高值隨時間變化見圖8所示。

圖8 南海石油平臺測波雷達(dá)有效波高觀測數(shù)據(jù)Fig.8 Significant wave heights measured by the wave radar fixed on the oil platform in the South China Sea

圖8所示的實(shí)測有效波高時間序列同樣顯示:在南海石油平臺處夏季風(fēng)浪相對偏小,而冬、春兩季風(fēng)浪相對偏大。

1.3.3 高度計(jì)數(shù)據(jù)

本文使用的高度計(jì)數(shù)據(jù)為美國國家航空航天局(NASA)和法國空間局(CNES)聯(lián)合發(fā)射的 Jason-1和Jason-2衛(wèi)星高度計(jì)觀測數(shù)據(jù)。Jason-1是 TOPEX/Poseidon(簡稱T/P)衛(wèi)星的后繼星,Jason-2是Jason-1的后繼星,分別于2001年12月和2008年6月發(fā)射升空,其上搭載的雙波段雷達(dá)高度計(jì),分別工作在Ku波段(13.6 GHz)和C波段(5.3 GHz)。覆蓋范圍為66°S～66°N,軌道高度 1 336.00 km,軌道傾角 66.039°,軌道周期112.47 min,重復(fù)周期為9.915 d。Jason-1/2衛(wèi)星1 Hz地面觀測點(diǎn)間的距離約5.8 km,GDR數(shù)據(jù)產(chǎn)品每周期包含254軌,升降軌各127軌,分別以奇偶數(shù)軌道號標(biāo)記。本文選用的高度計(jì)數(shù)據(jù)為2011年2月～2012年 2月的 Jason-1衛(wèi)星 GDR數(shù)據(jù)、2011年9月3月至9月19日和2012年3月4日至2012年5月29日的 Jason-2衛(wèi)星GDR數(shù)據(jù)。Jason-1/2衛(wèi)星高度計(jì)GDR數(shù)據(jù)于法國AVSIO/CNES數(shù)據(jù)中心獲取。

為了正確評估衛(wèi)星高度計(jì)的測高絕對定標(biāo)結(jié)果和有效波高精度,需對高度計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制。刪除陸地、冰上和降雨條件下的觀測數(shù)據(jù),同時保證后向散射系數(shù)不高于35 dB、有效波高處于0～11 m的范圍內(nèi),其余各觀測和地球物理量處于合理范圍和對應(yīng)的質(zhì)量標(biāo)識為正常。

1.4 平臺與高度計(jì)數(shù)據(jù)定標(biāo)檢驗(yàn)時空匹配

對衛(wèi)星高度計(jì)進(jìn)行測高絕對定標(biāo)和有效波高產(chǎn)品的真實(shí)性檢驗(yàn),均需對衛(wèi)星數(shù)據(jù)和現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)在一定的時空范圍內(nèi)進(jìn)行匹配,以確保現(xiàn)場觀測值可作為待檢驗(yàn)衛(wèi)星觀測值的真實(shí)值。

1.4.1 水位計(jì)與衛(wèi)星高度計(jì)海面測高數(shù)據(jù)匹配

本文使用的南海石油平臺水位計(jì)數(shù)據(jù)觀測期間,正處于 Jason-1衛(wèi)星變軌期,本文選用 Jason-2高度計(jì)作為待定標(biāo)高度計(jì)。Jason-2衛(wèi)星Pass012、Pass153、Pass190和Pass229離南海石油平臺最近,該4條地面軌跡上距平臺最近點(diǎn)可利用如下公式和方法獲得[14]:

式中,X和Y分別為高度計(jì)觀測點(diǎn)的經(jīng)度和緯度;x和y分別為平臺(水位計(jì))的經(jīng)度和緯度。當(dāng) f取得極大值時,對應(yīng)時間為衛(wèi)星過境時刻,對應(yīng)的經(jīng)緯度即為最近點(diǎn)的位置。

由于 Jason-2衛(wèi)星 Pass012、Pass153、Pass190和Pass229地面軌跡離南海石油平臺在110～160 km,且均處于開闊海域,可忽略南海平臺處和距平臺最近觀測點(diǎn)之間的極潮、地球固體潮和逆壓校正的差別,為了降低平均海平面誤差的影響,采用距離南海石油平臺水位計(jì)距離最近的5個連續(xù)觀測點(diǎn)的海面高度平均值作為與水位計(jì)海面高度比較的對比值。Jason-2衛(wèi)星高度計(jì)絕對偏差計(jì)算公式(1)可簡化為

式中,衛(wèi)星高度Halt、高度計(jì)測距R、電離層延遲校正HIono、大氣對流層延遲校正干分量HDry、大氣對流層延遲校正濕分量HWet、海況偏差校正HSSB、海洋潮汐HO和平均海平面HMSS為距平臺最近的連續(xù)5個觀測點(diǎn)的平均值,數(shù)據(jù)均由Jason-2衛(wèi)星GDR數(shù)據(jù)直接讀取;衛(wèi)星過境時刻的平臺處海面高度h通過每 1小時一次的平臺水位計(jì)海面高度測量值線性插值得到,平臺處海洋潮汐hO和平均海平面高度值hMSS分別使用 GOT00.2大洋潮汐模型和CLS_MSS01平均海平面模型計(jì)算得到。

1.4.2 測波雷達(dá)與衛(wèi)星高度計(jì)有效波高匹配

選擇距平臺不大于50 km的Jason-1觀測點(diǎn)的有效波高平均值作為待檢驗(yàn)的有效波高高度計(jì)觀測對比值。觀測點(diǎn)至平臺的地面距離計(jì)算公式如下:

式中,R0=6 371 km 為地球半徑,f為公式(6)的計(jì)算值。以衛(wèi)星過境時刻前后各15 min(共30 min)的測波雷達(dá)有效波高的平均值作為檢驗(yàn)的有效波高現(xiàn)場觀測對比值。

2 結(jié)果與分析

2.1 Jason-2高度計(jì)海面高度測量定標(biāo)結(jié)果

經(jīng)數(shù)據(jù)篩選和時空匹配處理后,共獲得36組對比數(shù)據(jù)。對該36組匹配對比數(shù)據(jù)利用公式(7)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算,獲得Jason-2高度計(jì)在南海平臺處相對于水位計(jì)海面高度測量的平均偏差為30.9 cm,差值標(biāo)準(zhǔn)偏差為7.8 cm;水位計(jì)和Jason-2高度計(jì)對海面高度測量值的相關(guān)系數(shù)為0.6。兩者對比關(guān)系見圖9。

圖9 南海平臺水位計(jì)與 Jason-2衛(wèi)星高度計(jì)海面高度距平比較Fig.9 Comparison of sea level anomalies between the sea level sensor and Jason-2 satellite altimeter in the South China Sea

由圖9結(jié)果可見,南海石油平臺水位計(jì)和Jason-2高度計(jì)海面高度觀測值變化趨勢基本一致。對于少數(shù)異常值相差較大的對比值,這可能是由于南海北部存在較大的海流所造成的,圖10為美國NASA海表面流場近實(shí)時分析(Ocean Surface Current Analysis Real-time,OSCAR)產(chǎn)品在南海北部分布圖。

圖9中第9組對比數(shù)據(jù)差值異常偏大,該數(shù)據(jù)采集時間為2012年3月10日,對應(yīng)南海北部海流分布為圖10所示。由圖10可見,在南海石油平臺附近海域存在較強(qiáng)的中尺度渦。這可能是造成平臺水位計(jì)和Jason-2高度計(jì)海面高度距平相差較大的原因之一。

圖10 南海北部 OSCAR海表流場分布圖(2012年 3月5～10日)Fig.10 The distribution of the OSCAR ocean surface current in the northern South China Sea (March 5～10,2012)

南海石油平臺上水位計(jì)工作時間較短,本文僅獲得約104 d的觀測數(shù)據(jù),對比數(shù)據(jù)有限。在本文使用的水位計(jì)數(shù)據(jù)觀測期間,Jason-1衛(wèi)星正處于變軌期而無觀測數(shù)據(jù);Jason-2地面軌跡距南海石油平臺較遠(yuǎn),影響了海面高度高度計(jì)觀測值與水位計(jì)觀測值的對比結(jié)果。

2.2 Jason-1高度計(jì)有效波高檢驗(yàn)結(jié)果

對測波雷達(dá)和Jason-1高度計(jì)數(shù)據(jù)(Pass012)進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選和時空匹配處理后,共獲得29組對比數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)比較曲線見圖11)。

圖11 南海石油平臺測波雷達(dá)和Jason-1高度計(jì)有效波高比較曲線Fig.11 A comparison curve of significant wave heights between the wave radar and Jason-1 altimeter in the South China Sea

對匹配的對比數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),得到Jason-1衛(wèi)星高度計(jì)Ku波段和C波段有效波高的均方根誤差分別為0.43 m和0.45 m,平均偏差分別為–0.09 m和–0.13 m,與測波雷達(dá)有效波高測量值的相關(guān)系數(shù)分別為 0.92和0.90。Jason-1衛(wèi)星高度計(jì)有效波高檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示: 南海平臺測波雷達(dá)與Jason-1高度計(jì)有效波高觀測值具有較高一致性,測量精度滿足定量化應(yīng)用需求(精度優(yōu)于0.5 m)。

3 結(jié)論

南海石油平臺作為海上綜合定標(biāo)場,其所處海域的地理位置、海底地形、平均海平面梯度和風(fēng)浪時空分布特征滿足高度計(jì)定標(biāo)檢驗(yàn)的環(huán)境要求。利用南海石油平臺上水位計(jì)(雷達(dá))海面高度測量數(shù)據(jù),對Jason-2高度計(jì)進(jìn)行測高絕對定標(biāo)結(jié)果為30.9 cm±7.8 cm;利用測波雷達(dá)對Jason-1高度計(jì)有效波高進(jìn)行精度檢驗(yàn),Jason-1衛(wèi)星高度Ku波段和C波段有效波高相對于測波雷達(dá)有效波高測量值的均方根誤差分別為0.43 m和0.45 m。以上檢驗(yàn)結(jié)果表明,南海石油平臺滿足高度計(jì)海面高度和有效波高測量的定量化應(yīng)用精度要求(海面高度測量精度優(yōu)于 10 cm,有效波高測量精度優(yōu)于 0.5 m),南海石油平臺可作為衛(wèi)星高度計(jì)在我國南海海域定標(biāo)檢驗(yàn)的業(yè)務(wù)化運(yùn)行海上定標(biāo)場。

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