【儀表網(wǎng) 行業(yè)聚焦點(diǎn)】近日，由武漢大學(xué)承擔(dān)的863計(jì)劃“高程基準(zhǔn)現(xiàn)代化實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)”課題順利通過(guò)中期檢查。成功建立的名為WHU2013 MSS平均海面高模型，為海域重力數(shù)據(jù)、海域大地水準(zhǔn)面、高程基準(zhǔn)統(tǒng)一、海平面變化、海洋環(huán)流等大地測(cè)量學(xué)和海洋學(xué)相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域提供了基礎(chǔ)海面高信息。
平均海面是大地測(cè)量學(xué)和物理海洋學(xué)重要的參考面，包括了大地水準(zhǔn)面和海面地形兩部分，廣泛用于分析大地水準(zhǔn)面差距、研究地殼形變和地球內(nèi)部動(dòng)力學(xué)機(jī)制等。如何聯(lián)合處理多代測(cè)高文行數(shù)據(jù)，成為計(jì)算高精度高分辨率平均海面高模型的關(guān)鍵技術(shù)。
高精度高分辨率平均海面高模型是研究海洋動(dòng)力環(huán)境變化的重要基礎(chǔ)，也是當(dāng)今地球科學(xué)和變化所關(guān)注的科學(xué)問(wèn)題之一。隨著測(cè)高數(shù)據(jù)的不斷獲取，平均海平面高模型的研究不斷向前推進(jìn)，模型的分辨率和精度不斷提高。衛(wèi)星測(cè)高提供了直接測(cè)量海面高的技術(shù)，極大地提高了海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)空分辨率。
自20世紀(jì)70年代成功獲取顆測(cè)高衛(wèi)星Geos-3觀測(cè)數(shù)據(jù)以來(lái)，利用衛(wèi)星測(cè)高觀測(cè)數(shù)據(jù)先后建立了一系列和區(qū)域平均海平面高模型。上先后推出了OSU95MSS、CLS_SHOM98.2、GSFC00.1、CLS01、CNES_CLS11、DTU13等多個(gè)平均海面高模型。
2014年11月15日，科技部國(guó)家遙感中心組織專(zhuān)家對(duì)由武漢大學(xué)承擔(dān)的863計(jì)劃“高程基準(zhǔn)現(xiàn)代化實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)”課題進(jìn)行了中期檢查。兩年來(lái)，課題組采用了1993至2012共20年所有T/P、Jason-1/2、ERS-1/2、ENVISAT、GFO、Cryosat2等多源測(cè)高數(shù)據(jù)，通過(guò)多源數(shù)據(jù)基準(zhǔn)的統(tǒng)一、大地測(cè)量任務(wù)數(shù)據(jù)海平面變化信號(hào)削弱等方法研究，以EGM08超高階重力場(chǎng)模型確定的大地水準(zhǔn)面為參考，利用移去-恢復(fù)方法，并選用小二乘配置格網(wǎng)化方法建立了緯度-80°~84°海域內(nèi)2′×2′分辨率的平均海平面高模型WHU2013 MSS。在-66°~66°緯度范圍內(nèi)，該模型與丹麥科技大學(xué)發(fā)布的新模型DTU13差異為1.9cm，與法國(guó)空間局發(fā)布的新模型CNESCLS2011差異為2.7cm；在-80°~84°緯度范圍內(nèi)，差異分別為4.5cm和5.3cm，達(dá)到先進(jìn)水平。
據(jù)了解，武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院一直致力于平均海面數(shù)值模型的研制。2002年，該院利用多年多種衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)，研制完成的WHU2000 MSS，是當(dāng)時(shí)上少數(shù)分辨率和精度極高的平均海面模型之一。
利用衛(wèi)星測(cè)高技術(shù)監(jiān)測(cè)海面變化是一項(xiàng)長(zhǎng)期的科學(xué)任務(wù)，后續(xù)測(cè)高衛(wèi)星的測(cè)量精度將繼續(xù)改進(jìn)，需要進(jìn)一步研究利用新的大氣和海洋環(huán)境衛(wèi)星探測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)精化測(cè)高數(shù)據(jù)的物理改正模型，將平均海面模型的精度再提高，進(jìn)而更地研究預(yù)測(cè)平均海面的變化趨勢(shì)，并作出地球物理和環(huán)境變化的解釋。
此次通過(guò)中期檢查的WHU2013 MSS成果為海域重力數(shù)據(jù)、海域大地水準(zhǔn)面、高程基準(zhǔn)統(tǒng)一、海平面變化、海洋環(huán)流等大地測(cè)量學(xué)和海洋學(xué)相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域提供了基礎(chǔ)海面高信息。
衛(wèi)星測(cè)高是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)空間測(cè)量技術(shù)。經(jīng)過(guò)幾十年的研究，大量的數(shù)據(jù)結(jié)果表明，該技術(shù)在研究海洋大地水準(zhǔn)面和重力異常與地球物理和海洋參數(shù)方面，都顯示出了巨大的潛力。作為一項(xiàng)高科技測(cè)量技術(shù)，衛(wèi)星測(cè)高以人造衛(wèi)星作為測(cè)量?jī)x器的載體，借助著空間技術(shù)、電子技術(shù)、光電技術(shù)和微波技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展，在空間大地測(cè)量領(lǐng)域產(chǎn)生了一場(chǎng)深刻的變革。
衛(wèi)星測(cè)高儀是一種星載的微波雷達(dá)。測(cè)高儀的發(fā)射裝置通過(guò)天線以一定的脈沖重復(fù)頻率向地球表面發(fā)射調(diào)制后的壓縮脈沖，經(jīng)海面反射后，由接收機(jī)接收返回的脈沖，并測(cè)量發(fā)射脈沖的時(shí)刻與接收脈沖的時(shí)刻的時(shí)間差。根據(jù)此時(shí)間差及返回的波形，便可以測(cè)量出衛(wèi)星到海面的距離。實(shí)際上，測(cè)高儀所測(cè)的距離是衛(wèi)星到星下點(diǎn)足跡(footprint)某一范圍內(nèi)的平均距離。根據(jù)海況的不同，該星下點(diǎn)足跡的直徑從214km到12km不等。星下點(diǎn)足跡內(nèi)海面的粗糙度可根據(jù)接收雷達(dá)脈沖的時(shí)間分布(波形結(jié)構(gòu))來(lái)推斷，并由此來(lái)定義有效波高SWH。另一項(xiàng)回波內(nèi)容是反射脈沖的強(qiáng)度，通常用自動(dòng)增益控制AGC來(lái)表示。
據(jù)悉，對(duì)過(guò)去100年驗(yàn)潮站數(shù)據(jù)及近15年衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出的海平面上升速率大致為1mm－2mm/年。我國(guó)海岸線長(zhǎng)17700km，海面上升對(duì)我國(guó)未來(lái)環(huán)境的影響不容忽視。因此，確定平均海面模型研究海平面變化，對(duì)地球科學(xué)和環(huán)境科學(xué)的發(fā)展都有重要意義。專(zhuān)家介紹，平均海面模型可為研究海平面變化特別是較短時(shí)間尺度內(nèi)的變化提供基準(zhǔn)面。
