[发明专利]一种时空分布不规则不均匀卫星高度计测高数据网格化处理方法

说明书

本发明属于卫星高度计测高数据处理技术领域，提供了一种时空分布不规则不均匀卫星高度计测高数据网格化处理方法，包括以下步骤：S1、分别对待处理卫星高度计和Jason‑3卫星高度计数据进行预处理和质量控制；S2、分别计算待处理卫星高度计和Jason‑3卫星高度计的沿轨海面高度异常数据；S3、以Jason‑3高度计为参考对待处理的测高数据进行数据统一；S4、以Jason‑3高度计为参考对待处理的测高数据进行轨道误差修正；S5、通过时空客观分析方法对待处理卫星高度计的测高数据进行网格化处理。本发明可以实现对时空分布不规则不均匀的卫星高度计沿轨测高数据的网格化处理，生成空间分辨率为0.25°×0.25°的每天的全球海洋海面高度异常网格数据。

技术领域

本发明涉及卫星高度计测高数据处理技术领域，具体涉及以一种时空分布不规则不均匀的卫星高度计测高数据网格化处理方法，用于将时空观测不规则的HY-2系列卫星高度计沿轨测高数据处理为时空规则的网格数据。

背景技术

卫星雷达高度计是一种通过发射雷达微波脉冲并接收其海面回波信号进行海洋观测的微波传感器。雷达高度计通过微波脉冲从卫星到海表面路径的时间延迟来计算卫星到海表面的距离，基于微波回波信号波形与后向散射特征提取海浪有效波高和海面风速。基于卫星雷达高度计的测量的卫星到海面的距离，结合卫星高度计轨道高度和各种距离校正值，计算得到海面相对于地球参考椭球的高度，即海面高度数据，也就是卫星高度计测高数据。卫星雷达高度计仅能获取卫星星下轨迹上的海面特征信息，其沿轨观测空间分辨率约为7km，卫星轨道间距与其重访周期有关，一般为几十公里到数百公里，因此卫星雷达高度计海面观测具有时空分布不均不规则的特点。

HY-2系列卫星是我国的海洋动力环境系列卫星，该系列卫星集主被动微波遥感器于一体，具有全天候、全天时和全球探测能力。2011年8月16日，我国发射了第一颗海洋动力环境卫星——HY-2A卫星。HY-2A卫星采用太阳同步轨道，倾角99.34°，降交点地方时为6:00am。雷达高度计是HY-2A卫星的主要载荷之一。HY-2A雷达高度计是一个双频雷达高度计，分别工作在Ku波段(13.58GHz)和C波段(5.25GHz)。为了满足雷达高度计海洋观测需求，卫星在寿命前期采用重复周期为14天的回归冻结轨道，轨道高度为971km，每圈运行周期为104.46min，每天运行13+11/14圈；在寿命后期采用重复周期为168天的回归轨道，卫星轨道高度为973km，每圈运行周期为104.50min，每天运行13+131/168圈，主要用于大地测量学的研究。2018年10月25日，我国发射了第二颗海洋动力环境卫星——HY-2B卫星，其上同样搭载了与HY-2A卫星一致的雷达高度计。

卫星雷达高度计观测得到的海面高度数据，可用于海洋中尺度涡、大洋环流、潮汐和海平面变化等的研究，同时可为海洋数值模式提供输入数据。用于海洋中尺度涡、大洋环流和海平面变化研究以及海洋数值模式输入数据的海面高度数据需是时空分布规则的网格数据，而卫星高度计的观测数据为时空不均匀不规则的数据。HY-2系列卫星高度计的测高数据是时空分布不规则不均匀的，因此需进行HY-2系列卫星高度计测高数据网格化处理。针对HY-2系列卫星雷达高度计海洋观测的时空不一致性，从海洋中尺度动力观测的时空尺度特征出发，发展基于沿轨数据的HY-2系列高度计测高数据网格化方法成为了HY-2系列卫星高度计数据海洋应用的重要研究方向之一。

发明内容

为了解决HY-2系列卫星雷达高度计海洋观测的时空不一致性的问题，本发明克服现有技术存在的不足，提供了一种HY-2系列卫星高度计测高数据网格化处理的方法，该方法实现基于HY-2A和HY-2B卫星高度计沿轨测高数据的海面高度异常网格数据生成，并可应用于后续HY-2系列卫星高度计的数据处理。该方法的特点是针对经数据预处理与质量控制以及基于Jason-3高度计数据的HY-2系列卫星高度计数据统一和轨道误差修正处理后的HY-2系列卫星沿轨测高数据，利用时空客观分析方法，构建HY-2系列卫星高度计测高数据网格化处理算法，该方法考虑了HY-2系列卫星不同高度计之间的数据差异，以国外主流卫星高度计Jason-3测高数据为基准参考进行数据处理。