第 6 章 卫星测高数据处理

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1、第6章卫星测高数据处理第6章卫星测高数据处理§6.1引言目前，国外已发射了GEOS-3、SEASAT、GEOSAT、ERS1/2、T/P、GFO、ENVISAT和JASON1/2等测高卫星，这些卫星收集了一个非常庞大的全球、近实时、全天候数据，为科学研究，由其是为海洋学、大地测量学、气象、环境等相关学科提供了非常廉价和丰富的信息源。因此，这些数据的处理是一项非常重要的工作。在目前的科学研究中，用得最多的是地球物理学数据，即GDR数据，然而，测高的原始数据——传感器数据对于测高数据的处理显得更为重要。我们所使用的GDR数据，一般也叫作1Hz数据，也就是说数据的组织是一

2、秒钟采集一个数据记录。而20Hz（或18Hz）数据，表示的是每秒钟采集20（或18）个数据。通常，1Hz数据是将20Hz（或18Hz）数据平均（或者内插得到），可以沿着轨道进行计算内插。对于原始的传感器数据，其数据量庞大、数据结构复杂、数据处理算法实施相对困难，需要具备高性能计算机和快速处理算法。根据使用目的和数据格式的要求，对传感器数据数据处理之后，可以生成SGDR、IGDR、GDR等一级二级产品。不管是计算海洋大地水准面、重力异常、海洋潮汐，还是求全球平均海面，主要使用的数据都是1Hz的GDR产品。由于定轨技术和地球重力场模型精度的限制，卫星轨道误差（特别是径向

3、轨道误差）一直是影响测高卫星观测精度最主要的因素之一。为解决这一问题，先后出现了多种数据处理方法，如：交叉点平差法、共线平差、整体求解法等。§6.2卫星测高数据格式卫星测高收集了全球非常密集的观测数据，其存储管理对数据的使用具有非常重要的意义。根据卫星测高重复周期特性，一般测高数据按pass存储，每个pass存储一个文件，这种存储方式便于测高数据后续的管理和使用。通常，每个弧段文件存储时，除了存储数据本身之外，还需要存储该弧段相关的信息，例如：弧段文件名、数据处理软件及版本、处理机构、文件生成时间、数据获取站点、数据的起止时间、起止经纬度、过赤道经度、数据总记录数，

4、有效记录数等。1武汉大学雷达高度计观测及应用基础理论“现代大地测量技术”丛书§6.2.1常规二进制格式测高数据一般按二进制格式存储，例如GEOSAT、ERS1/2、T/P、GFO、JASON1、ENVISAT。这些测高卫星数据在存储当中，都是在文件起始部分存储基本的文件信息，这部份通常以文本形式给出。之后才存储科学数据记录，这部分以二进制形式存储。一般情况下，科学数据记录中元素的类型整型1字节、2字节和4字节比较多，如果该参数由于其他原因造成数据无效，将存储其为默认值。表6.1测高数据存储类型及大小数据存储大小最小值最大值备注类型（字节）（默认值）7有符号整型1-1

5、282-1=1278无符号整型102-1=2558位字段102-1=25515有符号整型2-327682-1=3276716无符号整型202-1=6553516位字段202-1=6553531有符号整型4-21474836482-1=214748364732无符号整型402-1=4294967295§6.2.2NetCDF格式NetCDF中文译为“网络通用数据格式”，其英文全称为networkCommonDataFormat。NetCDF是一种在气象、海洋科学中广泛使用的数据存储格式，目前已成为许多数据处理和采集软件广泛使用的文件格式类型，例如ArcGIS等许多GI

6、S软件也支持这种数据格式，在卫星测高数据存储中，从JASON2开始，主要使用NetCDF格式，JASON1除了传统的二进制格式外，也同时提供了NetCDF文件格式。实质上，对于一般的程序员来说，NetCDF和zip、jpeg、bmp文件格式类似，都是一种文件格式的标准。从数学上来说，NetCDF存储的数据就是一个多自变量的单值函数。用公式来说就是f(x,y,z,...)=value，函数的自变量x,y,z等在NetCDF中叫做维(dimension)或坐标轴(axix)，函数值value在NetCDF中叫做变量(Variables)。而自变量和函数值在物理学上的一些

7、性质，比如计量单位(量纲)、物理学名称等等在NetCDF中就叫属性(Attributes)。2第6章卫星测高数据处理NetCDF格式比较灵活，具有自描述特性。在JASON-2的数据中，一个NetCDF文件包含维、变量和属性三个部分的内容。维可以用来表示实际的物理尺寸大小，例如时间、经纬度、高的个数。维还可以用来作为其他量的索引（例如波形）。在JASON-2（OSTM）产品文件中使用的维参见下表。表6.2JASON-2/OSTM采用的维SSHAGDRSGDR维名值数据集数据集数据集Time文件中观测值个数√√√Meas_ind20（基本观测数，20Hz）√√Wvf