天宮二號InIRA數(shù)據(jù)系統(tǒng)延遲改正估算方法①

陳嘉明 廖靜娟

(*中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院數(shù)字地球重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100094)(**中國科學(xué)院大學(xué) 北京 100049)

0 引 言

據(jù)估計(jì)，大約2.1%的陸地表面為面積大于1 hm2的湖泊和水塘所覆蓋[1]。湖泊是區(qū)域和全球范圍內(nèi)環(huán)境變化的關(guān)鍵因素[2]，探測湖泊的水位變化可以為水資源短缺或洪水預(yù)測提供早期預(yù)警[3]。雖然傳統(tǒng)的水文站觀測方式能夠獲取連續(xù)、高精度的水位數(shù)據(jù)，但是運(yùn)行成本高且站點(diǎn)數(shù)量有限，許多地方的水文站數(shù)據(jù)受地方政策限制不能公開使用[4,5]；全球水文站的數(shù)量在近年來也呈下降趨勢[6,7]，因此湖泊水位變化的長時(shí)間探測顯得極為迫切。從20世紀(jì)90年代開始，衛(wèi)星測高技術(shù)在湖泊水位變化監(jiān)測方面取得了廣泛的應(yīng)用[8-12]，但是對于中小型湖泊，雷達(dá)回波的波形受到周圍陸地表面污染，反演水位精度較低，Cryosat-2的出現(xiàn)在一定程度上解決了中小型湖泊水位的反演問題[12-15]，但是傳統(tǒng)星載雷達(dá)高度計(jì)受到地面分辨率和刈幅寬度的影響，觀測效率仍然較低。

2016年9月15日，中國天宮二號空間實(shí)驗(yàn)站中搭載的3維成像微波高度計(jì)(interferometric image radar altimeter，InIRA)[16]成功升空，打破了傳統(tǒng)星載雷達(dá)高度計(jì)只能沿星下點(diǎn)航跡方向進(jìn)行高度測量，以及測量刈幅寬度小而無法進(jìn)行大范圍觀測的局限，同時(shí)能夠提供地表水體高程變化的2維觀測[17]。與美國宇航局(National Aeronautics and Space Administration，NASA)2021年即將發(fā)射的SWOT(surface water ocean topography)搭載的Ka波段雷達(dá)干涉儀(Ka-band radar interferometers，KaRIn)[18]類似，InIRA利用雙天線干涉測量獲取高精度的地面回波干涉相位，結(jié)合波形跟蹤及合成孔徑使得InIRA 可在35～40 km的幅寬范圍內(nèi)以10 km×10 km的分辨率進(jìn)行觀測[19]，從而有效避免刈幅內(nèi)采樣時(shí)間的不一致，獲取高質(zhì)量水體2維觀測數(shù)據(jù)。……