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申请/专利权人：中国科学院国家空间科学中心;青岛海洋科技中心

摘要：本发明属于海洋测绘技术领域，具体地说，涉及一种基于干涉成像高度计的垂线偏差计算方法，该方法包括：步骤1对原始数据中的每个原始采样点进行重采样，同时计算每个重采样点的海面高度误差；步骤2对重采样数据中的每个重采样点的海面高度进行异常值剔除和低通滤波，得到多个重采样点的平滑海面高度；步骤3计算的每个重采样点的平滑数据；步骤4将每个重采样点的平滑数据作为一个数据点，合并组成数据集；步骤5对数据集进行空间划分，得到多个经纬度网格点；步骤6对每个经纬度网格点，采用小邻域窗口方法，得到每个经纬度网格点的挑选的所有数据点；步骤7利用最小二乘最优法则，计算每个经纬网格的垂线偏差分量。

主权项：1.一种基于干涉成像高度计的垂线偏差计算方法，该方法包括：步骤1对原始数据中的每个原始采样点进行重采样，得到由多个重采样点组成的重采样数据，同时计算每个重采样点的海面高度误差；步骤2对重采样数据中的每个重采样点的海面高度进行异常值剔除和低通滤波，得到多个重采样点的平滑海面高度；步骤3分别沿卫星轨道飞行方向、垂直于卫星轨道方向和倾斜于卫星轨道方向，根据步骤1得到的每个重采样点的海面高度误差和步骤2得到的每个重采样点的平滑海面高度，计算的每个重采样点的平滑数据；其中，上述平滑数据包括：每个重采样点的海面高度的海面坡度、海面方位角和海面坡度误差；步骤4将每个重采样点的平滑数据作为一个数据点，合并组成数据集；步骤5根据实际需求，确定均匀分布的经纬度网格的尺寸，对数据集进行空间划分，得到多个经纬度网格点；其中，每个经纬度网格点内包括多个数据点；步骤6对每个经纬度网格点，采用小邻域窗口方法，挑选出小邻域窗口内的所有数据点，得到每个经纬度网格点的挑选的所有数据点；步骤7利用最小二乘最优法则，使用每个经纬度网格点的挑选的所有数据点，计算每个经纬网格的垂线偏差分量；所述步骤3具体包括：针对沿卫星轨道飞行方向：假设步骤2中得到的每个重采样点的平滑海面高度中对应的重采样点为数据点，将沿卫星轨道飞行方向的两个数据点的平滑海面高度做差，将该差值除以两个相邻数据点之间的真实距离，得到两个相邻数据点之间的沿卫星轨道飞行方向的海面坡度SSSn： 其中，Hi,Hj分别表示两个相邻的数据点中的第i个数据点和第j个数据点的沿卫星轨道飞行方向的平滑海面高度；sij表示两个相邻数据点间的真实距离；在计算两个相邻数据点之间的海面坡度的同时，计算该两个相邻数据点之间的海面坡度的坡度方向的方位角α，记为沿卫星轨道飞行方向的海面方位角： 其中，是两个相邻的数据点中的第i个数据点的纬度；λi是两个相邻的数据点中的第i个数据点的经度；是两个相邻的数据点中的第j个数据点的纬度；λj是两个相邻的数据点中的第j个数据点的经度；此外，计算沿卫星轨道飞行方向的海面坡度误差σSSS： 其中，是两个相邻数据点中的第i个数据点的海面高度误差；分别是两个相邻数据点中的第j个数据点的海面高度误差；将沿卫星轨道飞行方向的海面坡度SSSn，沿卫星轨道飞行方向的海面方位角α和沿卫星轨道飞行方向的海面坡度误差σSSS作为沿卫星轨道飞行方向的每个重采样点的平滑数据；针对垂直于卫星轨道方向：计算两个相邻数据点之间的垂轨向的海面坡度SSSN： 其中，HI,HJ分别表示两个相邻的数据点中的第I个数据点和第J个数据点的垂直于卫星轨道方向的平滑海面高度；sIJ表示两个相邻数据点间的垂直于卫星轨道方向的真实距离；在计算两个相邻数据点之间的垂轨向的海面坡度的同时，计算该两个相邻数据点之间的海面坡度的坡度方向垂轨向的海面方位角αN： 其中，是两个相邻的数据点中的第I个数据点的垂轨向的纬度；λI是两个相邻的数据点中的第I个数据点的垂轨向的经度；是两个相邻的数据点中的第J个数据点的垂轨向的纬度；λJ是两个相邻的数据点中的第J个数据点的垂轨向的经度；此外，计算垂轨向海面坡度误差σSSSN： 其中，是两个相邻数据点中的第I个数据点的垂轨向的海面高度误差；分别是两个相邻数据点中的第J个数据点的垂轨向的海面高度误差；将垂轨向的海面坡度SSSN，垂轨向的海面方位角αN和垂轨向海面坡度误差σSSSN作为沿垂直于卫星轨道方向的每个重采样点的平滑数据；针对倾斜于卫星轨道135°方向：计算两个相邻数据点之间的倾斜于卫星轨道135°方向的海面坡度SSSM： 其中，HP,HQ分别表示两个相邻的数据点中的第P个数据点和第Q个数据点的倾斜于卫星轨道135°方向的平滑海面高度；sPQ表示两个相邻数据点间的倾斜于卫星轨道135°方向的真实距离；在计算两个相邻数据点之间的倾斜于卫星轨道135°方向的海面坡度的同时，计算该两个相邻数据点之间的海面坡度的坡度方向倾斜于卫星轨道135°方向的海面方位角αM： 其中，是两个相邻的数据点中的第P个数据点的倾斜于卫星轨道135°方向的纬度；λP是两个相邻的数据点中的第P个数据点的倾斜于卫星轨道135°方向的经度；是两个相邻的数据点中的第Q个数据点的倾斜于卫星轨道135°方向的纬度；λQ是两个相邻的数据点中的第Q个数据点的倾斜于卫星轨道135°方向的经度；此外，计算倾斜于卫星轨道135°方向海面坡度误差σSSSM： 其中，是两个相邻数据点中的第P个数据点的倾斜于卫星轨道135°方向的海面高度误差；分别是两个相邻数据点中的第Q个数据点的倾斜于卫星轨道135°方向的海面高度误差；将倾斜于卫星轨道135°方向的海面坡度SSSM，倾斜于卫星轨道135°方向的海面方位角αM和倾斜于卫星轨道135°方向海面坡度误差σSSSM作为沿垂直于卫星轨道135°方向的每个重采样点的平滑数据；针对倾斜于卫星轨道45°方向：计算两个相邻数据点之间的倾斜于卫星轨道45°方向的海面坡度SSSO： 其中，Hg,Hh分别表示两个相邻的数据点中的第g个数据点和第h个数据点的倾斜于卫星轨道45°方向的平滑海面高度；sgh表示两个相邻数据点间的倾斜于卫星轨道45°方向的真实距离；在计算两个相邻数据点之间的倾斜于卫星轨道45°方向的海面坡度的同时，计算该两个相邻数据点之间的海面坡度的坡度方向倾斜于卫星轨道45°方向的海面方位角αO： 其中，是两个相邻的数据点中的第g个数据点的倾斜于卫星轨道45°方向的纬度；λg是两个相邻的数据点中的第g个数据点的倾斜于卫星轨道45°方向的经度；是两个相邻的数据点中的第h个数据点的倾斜于卫星轨道45°方向的纬度；λh是两个相邻的数据点中的第h个数据点的倾斜于卫星轨道45°方向的经度；此外，计算倾斜于卫星轨道45°方向海面坡度误差σSSSO： 其中，是两个相邻数据点中的第g个数据点的倾斜于卫星轨道45°方向的海面高度误差；分别是两个相邻数据点中的第h个数据点的倾斜于卫星轨道45°方向的海面高度误差；将倾斜于卫星轨道45°方向的海面坡度SSSO，倾斜于卫星轨道45°方向的海面方位角αO和倾斜于卫星轨道45°方向海面坡度误差σSSSO作为沿垂直于卫星轨道45°方向的每个重采样点的平滑数据；所述步骤7具体包括：利用最小二乘最优法则，使用每个经纬网格的挑选的所有数据点，计算每个经纬网格的垂线偏差分量；其中，每个经纬网格的垂线偏差分量包括：每个经纬网格的垂线偏差北向分量ξ和每个经纬网格的垂线偏差南向分量η；SSSi+vi＝ξcosαi+ηsinαi,i＝1,2,…,n其中，SSSi表示第i个数据点的海面坡度；vi表示第i个数据点的残差项，αi是第i个数据点的海面坡度SSSi的方位角；基于最小二乘准则和间接平差方法，直接计算该经纬网格处的垂线偏差北向分量ξ和东向分量η；将上式改写成矩阵形式：V＝AX-L其中，因此，V的表现形式改写为： 假定卫星对地面的观测点都是独立观测，即不同观测点之间不存在互相影响，那么权重P的形式为： 其中，si是两个数据点之间的距离；σSSSZ是第i个数据点的海面坡度误差；该坡度误差是通过步骤3的四个方向的坡度误差整合得到的；其中，四个方向指的是沿卫星轨道飞行方向、垂轨方向、倾斜于卫星轨道45°方向和倾斜于卫星轨道135°方向；最终的第m个经纬度网格点的垂线偏差北向分量ξ和东向分量η为： 其中，ξm为第m个经纬度网格点的垂线偏差北向分量；ηm为第m个经纬度网格点的垂线偏差东向分量；使用第m个经纬度网格点的挑选出的所有数据点，计算得到该经纬度网格点处的垂线偏差分量；重复上述过程，计算每个经纬度网格点处的垂线偏差分量。

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