CN110186423A - 一种卫星测高数据共线处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种卫星测高数据共线处理方法，涉及卫星测高数据处理技术领域，本发明以卫星测高数据为基础，利用二次多项式构建参考轨道，能够更加逼近离散数据；然后利用卫星沿轨采样间隔计算出参考轨道上正常点的经纬度，减少了数据的缺失；最后利用距离加权法确定各正常点的海面高，从而将同一编号不严密重复的多条轨道拟合成一条轨道。

Description

一种卫星测高数据共线处理方法
技术领域
本发明涉及卫星测高数据处理技术领域，具体涉及一种卫星测高数据共线处理方法。
背景技术
共线处理是卫星测高数据处理的首要步骤。在理想状态下，每个周期的卫星轨道都是严密重合的。但是由于轨道偏移、仪器、引力等因素的影响，卫星的重复轨道并不能精确共线，其轨迹之间的最大距离可达1公里。共线平差是根据具有重复周期卫星测高任务特点而设计的一种消除卫星轨道误差并确定平均海平面及其变化的方法。
使用传统共线处理方法时，首先在相同轨道编号中确定一条观测数据质量最好、数据量最多的轨道作为参考轨道。并把参考轨道上的观测点作为正常点，最后利用相同编号临近的观测值通过线性内插计算出正常点海面高。利用上述方法得到的参考轨道位置或许位于所有轨道的边缘，再进行插值计算误差较大，并且会忽略许多位置上的观测点。鉴于此，本发明利用二次多项式构建参考轨道，能够更加逼近离散数据。然后利用卫星沿轨采样间隔计算出参考轨道上正常点的经纬度，减少了数据的缺失。最后利用距离加权法确定各正常点的海面高，从而将同一编号不严密重复的多条轨道拟合成一条轨道，有利于后续卫星测高数据交叉点平差的进行。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为解决上述问题，本发明提供了一种卫星测高数据共线处理方法。
(二)技术方案
本发明包含以下步骤：
(1)对卫星高度计的GDR数据进行预处理得到卫星测高数据点；
(2)利用步骤(1)中在同一轨道不同周期的卫星测高数据点拟合出参考轨道；
(3)计算参考轨道上第一个正常点的经纬度；
(4)利用步骤(3)得到的参考轨道上第一个正常点的经纬度和卫星沿轨采样间隔S计算得到参考轨道上所有正常点的经纬度；
(5)以步骤(4)得到的各正常点为中心，每个正常点获取搜索半径S范围内的ω个卫星测高数据点，并分别利用距离加权平均法确定各正常点的海面高，实现卫星测高数据的共线处理。
其中，S为卫星沿轨采样间隔。
进一步，所述步骤(1)中从卫星高度计的GDR读取卫星测高数据点的经度、纬度和海面高，对经度和纬度预处理方法为：
以0度经线为基准，东经为正值，西经为负值，北纬取90减该位置纬度值，南纬取90加该位置纬度值。
进一步，所述步骤(2)中拟合方法为二次多项式拟合，具体如下所示：
式中，xi为各卫星测高数据点的经度，yi为各卫星测高数据点的纬度，a0、a1、a2为待求系数，f(x)是二次多项式拟合的公式。
进一步，所述步骤(3)中参考轨道上第一个正常点的纬度Y_1为卫星测高数据点中纬度最大值；经度X_1根据公式(1)计算得到。
进一步，所述步骤(4)中正常点经纬度的计算公式为：
式中，R为地球平均半径6371km，S为卫星沿轨采样间隔(单位为千米)，Xi为正常点的经度，Yi为正常点的纬度。
进一步，所述步骤(5)中若ω＝0则删除该正常点，若ω＞0则正常点的海面高计算公式为：
式中，xj为卫星测高数据点的经度，yj为卫星测高数据点的纬度，X为正常点的经度，Y为正常点的纬度，dj为搜索半径内各卫星测高数据点到正常点的距离，sshj为搜索半径内各卫星测高数据点的海面高，ssh为正常点的海面高。
(三)有益效果
本发明的优点体现在：
本发明以卫星测高数据为基础，能够利用二次多项式构建参考轨道，能够更加逼近离散数据。然后利用卫星沿轨采样间隔计算出参考轨道上的正常点的经纬度，减少了数据的缺失。最后利用距离加权法确定各正常点的海面高，从而将同一编号不严密重复的多条轨道拟合成一条轨道。
附图说明
图1为本发明实施的步骤流程图，
图2为拟合参考轨道示意图，
图3为正常点经纬度计算示意图，
图4为正常点海面高计算示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述：
参照图1，本发明的具体实施步骤为：
(1)对卫星高度计的GDR数据进行预处理得到卫星测高数据点；
其中，从卫星高度计的GDR读取卫星测高数据点的经度、纬度和海面高，对经度和纬度预处理方法为：
以0度经线为基准，东经为正值，西经为负值，北纬取90减该位置纬度值，南纬取90加该位置纬度值。
(2)参照图2，利用步骤(1)中在同一轨道不同周期的卫星测高数据点拟合出参考轨道；
其中拟合方法为二次多项式拟合，具体如下所示：
式中，xi为各卫星测高数据点的经度，yi为各卫星测高数据点的纬度，a0、a1、α2为待求系数，f(x)是二次多项式拟合的公式。
(3)计算参考轨道上第一个正常点的经纬度；
其中参考轨道上第一个正常点的纬度Y1为卫星测高数据点中纬度最大值；经度X1根据公式(1)计算得到。
(4)参照图3，利用步骤(3)得到的参考轨道上第一个正常点的经纬度和卫星沿轨采样间隔S计算得到参考轨道上所有正常点的经纬度；
其中正常点经纬度的计算公式为：
式中，R为地球平均半径6371km，S为卫星沿轨采样间隔(单位为千米)，Xi为正常点的经度，Yi为正常点的纬度。
(5)参照图4，以步骤(4)得到的各正常点为中心，每个正常点获取搜索半径S范围内的ω个卫星测高数据点，并分别利用距离加权平均法确定各正常点的海面高，实现卫星测高数据的共线处理。
其中，S为卫星沿轨采样间隔。若ω＝0则删除该正常点，若ω＞0则正常点的海面高计算公式为：
式中，xj为卫星测高数据点的经度，yj为卫星测高数据点的纬度，X为正常点的经度，Y为正常点的纬度，dj为搜索半径内各卫星测高数据点到正常点的距离，sshj为搜索半径内各卫星测高数据点的海面高，ssh为正常点的海面高。

Claims (5)

1.一种卫星测高数据共线处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对卫星高度计的GDR数据进行预处理得到卫星测高数据点；
(2)利用步骤(1)中在同一轨道不同周期的卫星测高数据点拟合出参考轨道；
(3)计算参考轨道上第一个正常点的经纬度；
(4)利用步骤(3)得到的参考轨道上第一个正常点的经纬度和卫星沿轨采样间隔S计算得到参考轨道上所有正常点的经纬度；
(5)以步骤(4)得到的各正常点为中心，每个正常点获取搜索半径S范围内的ω个卫星测高数据点，并分别利用距离加权平均法确定各正常点的海面高，实现卫星测高数据的共线处理。
其中，S为卫星沿轨采样间隔。
2.根据权利要求1所述的一种卫星测高数据共线处理方法，其特征在于：所述步骤(2)中拟合方法为二次多项式拟合，具体如下所示：
式中，xi为各卫星测高数据点的经度，yi为各卫星测高数据点的纬度，a0、a1、a2为待求系数，f(x)是二次多项式拟合的公式。
3.根据权利要求1所述的一种卫星测高数据共线处理方法，其特征在于：所述步骤(3)中参考轨道上第一个正常点的纬度Y1为卫星测高数据点中纬度最大值；经度X1根据公式(1)计算得到。
4.根据权利要求1所述的一种卫星测高数据共线处理方法，其特征在于：所述步骤(4)中正常点经纬度的计算公式为：
式中，R为地球平均半径6371km，S为卫星沿轨采样间隔(单位为千米)，Xi为正常点的经度，Yi为正常点的纬度。
5.根据权利要求1所述的一种卫星测高数据共线处理方法，其特征在于：所述步骤(5)中若ω＝0则删除该正常点，若ω＞0则正常点的海面高计算公式为：
式中，xj为卫星测高数据点的经度，yj为卫星测高数据点的纬度，X为正常点的经度，Y为正常点的纬度，dj为搜索半径内各卫星测高数据点到正常点的距离，sshj为搜索半径内各卫星测高数据点的海面高，ssh为正常点的海面高。
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张胜军等: "基于多颗在轨高度计数据的中国近海平均海平面模型建立", 《海洋学报(中文版)》 *

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