基于高度角的GNSS-R测高精度及反射事件数量研究

胡长江1，王磊2

(1.常德市国土资源规划测绘院,常德 415000;2.立得空间信息技术股份有限公司,武汉 430070)

摘要：从现有的GNSS-R(GNSS Reflectometry)测高理论出发,得出了测高精度会随高度角的减小而降低的结论,并分析了优于4 m的测高精度需要满足高度角大于31°的条件;在一组实际实验数据中,优于4 m的测高精度需要满足高度角达到38°,考虑到实际情况受到海风、海面粗糙度等因素的影响,实验结论与理论值是一致的。 以高度角需要满足的该条件为基础,对测高事件数量进行了研究,并将其与其他学者采用的截止高度角(15°、20°)进行了对比,得出高度角提高到38°后,事件数量将减少50%左右的结论。

关键词：GNSS-R测高;高度角;反射事件

doi:10.13442/j.gnss.1008-9268.2015.05.005

中图分类号：P228

文献标志码：A

文章编号：1008-9268(2015)05-0025-05

收稿日期：2015-07-07

作者简介

Abstract:Based on the present theories of GNSS-R(GNSS Reflectometry)altimetry, the conclusion that the precision of GNSS-R altimetry declines with the decrease of elevation angle is achieved. Furthermore, the elevation angle needs to meet the condition of over 31° if a result of better than 4-m-precision wants to be obtained. In a set of actual experimental data, elevation angle needs to be at 38° for better than 4-m precision. Given that actual data is detrimentally affected by factors, such as ocean wind; sea surface roughness and so forth, the experimental result is in line with theoretical conclusion. By employing the condition elevation angle meets, the impact of elevation angle on the amount of reflection events is studied. In comparison with cutoff elevation angle used by other researchers (15°and 20°), the mount of data will decrease by some 50% in this paper..

0引言

从GNSS-R测高这一概念的提出到现在已有20多年[1],这一领域的学者和专家在理论和实验方面都做了大量的工作,取得了很多突破性的成果。在岸基和机载实验中,已经获得了厘米级的测高精度[2,3],在星载方面,虽然目前缺乏这方面的数据,但西班牙空间科学研究所的Cardellach等通过对观测量的残差进行建模,预测了星载测高可获得空间分辨率为65 km、测高精度为22 cm的结果[4]。在理论方面,Hajj和Wagner等研究了星载GNSS-R测高中反射事件的分布、密度等问题,研究表明星载测高事件的密度比卫星测高的事件密度要高一个数量级[5-6]。

在GNSS-R测高中,虽然目前已经获得了厘米级的测高精度,但经常是通过增长非相干积分时间(损失空间分辨率)或挑选较高高度角的事件(剔除大量数据)得到的[4,7]。……