1185 / 2019-08-06 13:32:30

Tiangong-2 InIRA数据反演湖泊水位性能探究——以青海湖为例

7、地理与地理信息科学 > 专题9：天宫二号对地观测技术与应用

Tiangong-2 InIRA数据反演湖泊水位性能探究——以青海湖为例
陈嘉明1,2，廖静娟1
(1.中国科学院遥感与数字地球研究所，数字地球重点实验室，北京　100094；
2.中国科学院大学，北京　100049；)

摘要：
天宫二号（Tiangong-2）三维成像微波高度计（InIRA）是国际上第一个实现宽刈幅三维成像的微波高度计，它突破了传统星载高度计只能沿星下点方向测量、观测刈幅只有数公里的局限，对湖泊水位高精度反演具有重要意义。为探究该数据在内陆湖泊水位反演的性能，本研究以2016-2018年InIRA在青海湖获取的数据为基础，探究InIRA进行湖泊水位反演的性能。
研究中选取2016-2018年InIRA覆盖了6天获取的25景青海湖数据，利用欧洲中期天气预报中心（ECMWF）气象数据对对流层、电离层等大气时延改正量进行模型求解，对离岸3公里范围内的InIRA所有像素值进行系统时延、大气时延、地球物理和大地水准面改正及异常值去除，并采用高斯柯西混合分布模型进行沿轨均水位计算。
将所有反演的湖泊水位数据与青海湖实测数据进行比较，得到绝对水位偏差的RMS为0.528m，相对水位偏差的RMS为0.477m，水位偏差在分米级。在实验中发现部分同时间段，不同区域的青海湖影像数据所得到水位之间存在明显差异，而部分影像中不同像素点对应的单点水位在影像中也波动较大，这从一定程度上反映了InIRA数据不太稳定，从而导致实验数据的误差。在实验中还发现，10月6日的青海湖东北向区域的同一影像中影像像素点的水位相差最大达到10米，且所得到的均水位为3199.336米，与实测数据相差在米级范围，但同一天在其他区域所得水位数据与实测数据吻合程度良好，这在一定程度上表明InIRA在成像过程中受到周边环境因素影响较大，受区域因素的影响可能会造成部分数据的质量偏低的情况。在实验中对系统时延校采用的是固定值，但由于系统计时误差会随着时间的推移而产生变化，因此若根据不同时间对系统进行时延校正，可能会有进一步提高水位反演的精度，这将在进一步研究中验证。
关键词： 天宫二号；三维成像微波高度计；青海湖；湖泊水位