刘宗林， 王运华,2❋❋， 赵朝方,2

(1. 中国海洋大学信息科学与工程学院， 山东 青岛266100； 2. 青岛海洋科学与技术试点国家实验室， 山东 青岛 266237)

成像高度计海面测高数据所具有的高分辨、宽刈幅特征，使其在亚中尺度海洋现象观测领域具有广泛应用前景。成像高度计平台姿态误差是影响成像高度计海面测高数据精度的重要因素，主要包括平台高度误差和基线倾角误差。1973年，美国宇航局(NASA)发射的天空实验室(Skylab)搭载了首台传统雷达高度计(S-193)，其成功发射和运行验证了利用高度计观测海洋的可行性[1]。此后，卫星高度计不断发展,测高精度得到了显著提高。目前，高度计的类型有三种：传统雷达高度计、合成孔径雷达高度计和成像雷达高度计。其中，传统雷达高度计的测高精度可以达到厘米级，其数据产品能够满足中尺度(>100 km)的海洋现象的研究。与传统雷达高度计相比，合成孔径雷达高度计能获得更高的沿轨向分辨率和更多的有效观测视数，进而提高海面高度的测量精度[2]。但是，受限于一维采样特性，传统雷达高度计数据和合成孔径雷达高度计数据空间分辨率低于百公里，无法支持亚中尺度(<100 km)的海洋现象的研究[3]。海洋中约50%的营养物质垂直传输发生在亚中尺度(10～100 km)[4]。亚中尺度下，能量非线性传递对理解海洋环流的能量平衡具有重大意义[5]。为了实现亚中尺度海洋现象观测，Rodrigueze等于1999年提出了宽刈幅海洋高度计的概念[6]，其突破一维采样特性的局限，通过二维采样将空间分辨率提升至几公里。目前，国外对于成像高度计(Imaging Altimeter IA)的研究以NASA提出的SWOT任务为代表[7-8]，SWOT将搭载Ka波段的干涉成像雷达高度计[9-12]，其数据产品主要应用于内陆水体动态变化和亚中尺度海洋涡旋检测。国内对IA的研究以天宫二号搭载的Ku波段的三维成像微波高度计为代表，其成功运行验证了三维测高的可行性[13]。为了实现成像高度计数据化应用，青岛海洋科学与技术试点国家实验室提出了“观澜号”任务[14]。“观澜号”将搭载双频(Ka和Ku波段)成像高度计，计划获取亚中尺度海表高度数据。成像高度计作为一种新兴高度计，其观测数据空间分辨率高、覆盖范围广，对于误差的敏感度也更高，这些误差将会极大地影响测高精度。因此，为了获得高精度的测高数据，成像高度计需要严格的误差控制。

成像高度计的误差主要包括三大类：大气传输误差[15-16]、随机误差[17-18]和系统姿态误差[19-20]。其中，系统姿态误差对测高精度的影响十分严重，包括：基线倾角误差、基线长度误差、平台高度误差。成像高度计的误差补偿可以通过搭载辅助传感器(辐射计、陀螺仪等)来校正误差。因……