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卫星大地测量探测技术及应用 许厚泽 中国科学院测量与地球物理研究所 2009年10月  中国石油大学

卫星大地测量探测技术及应用 许厚泽 中国科学院测量与地球物理研究所 2009年10月  中国石油大学. 报告内容. 卫星大地测量探测技术在资源勘探、环境变化及灾害监测中的应用. 卫星大地测量探测技术. 全球卫星导航系统 GNSS 包括 GPS， Glonass， Galileo， 北斗等 卫星测高系统， Topex, Jason 及 HY-II（ 中国） 冰卫星测高技术 Icesat 合成孔径雷达干涉系统 InSar 重力卫星系统 CHAMP, GRACE， GOCE 测量分为两类 地球形状和位置变化 地球质量分布及迁移.

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卫星大地测量探测技术及应用 许厚泽 中国科学院测量与地球物理研究所 2009年10月  中国石油大学

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  1. 卫星大地测量探测技术及应用 许厚泽 中国科学院测量与地球物理研究所 2009年10月中国石油大学

  2. 报告内容 卫星大地测量探测技术在资源勘探、环境变化及灾害监测中的应用

  3. 卫星大地测量探测技术 • 全球卫星导航系统GNSS 包括GPS， Glonass， Galileo，北斗等 • 卫星测高系统，Topex, Jason及HY-II（中国） • 冰卫星测高技术 Icesat • 合成孔径雷达干涉系统 InSar • 重力卫星系统 CHAMP, GRACE， GOCE • 测量分为两类 • 地球形状和位置变化 • 地球质量分布及迁移

  4. VLBI甚长基线干涉测量 佘山25米射电天文望远镜 VLBI技术实验室

  5. VLBI NETWORK

  6. SLR人卫激光测距 Lageos-1卫星

  7. SLR NETWORK

  8. 卫 星 导 航

  9. GPS 全球定位系统 GPS卫星轨道分布图

  10. GPS 卫 星 导 航 系 统 全球覆盖, 时间连续, 全天候, 实时, 三维导航 • 系统组成: • 空间部分:由24颗高度为20000km的卫星组成. 六个轨道面, 每面4颗卫星, 倾角55°, 近圆轨道, 运行周期11h58m • 地面监测部分:主轨注入信号 用户接收机 • 定位原理:球面导航系统, 观测量为距离(不是距离差), 用户钟差由多星同步观测解决, 同步观测4颗卫星, 得到4个距离观测值. Δt为采样瞬间的钟差, x, y, z, 为未知用户的坐标, 当卫星观测数>4时, 可用最小二乘求解.

  11. GPS Satellite

  12. 两 种 观 测 量(伪距测量 载波相位测量) 伪距测量 • 用两种载波频率,消弱电离层影响 • L1 1575.42MHz L2 1227.6MHz • 选择L波段由于电磁波的云雨吸收小 • 调整三种码信号 • P 码 精码 • C/A 码 粗码 • D 码 发播导航电文 • (卫星位置及卫星钟差) L1 调制P, C/A, 和D码 L2 调制P及D码 P码, 实时定位精度优于10m C/A码,实时定位精度约为 30m (SA后100m)

  13. 载波相位测量 • 毫米纪精度, 相对测量 • 将调制波还原为原载波(正弦波) 倍频技术 • 测定接收的正弦波在指定时刻的相位, 锁相环路 • 用电子计数器记下正弦波的整数部分 • 第一次采样的整周数, 整周模糊度参数

  14. 双星定位系统

  15. 双星定位图解

  16. 双 星 导 航 系 统(地球同步卫星导航系统) D2 S2 S1 d2 d1 D1 d3 d4 用户p h 地面中心 r 参考椭球面 地心o 用户需要定位时, 即时向卫星发射请求定位信号, 通过卫星转交至地面中心. 地面中心根据发出和接收信号的时间延迟计算通过两颗卫星的信号传播路径的距离. 两个观测量, 地面中心, 卫星位置已知.未知数为用户位置(三个), 所以还需第三个方程: h 为大地高

  17. 卫 星 测 高

  18. 国外主要测高卫星发射概况

  19. GEOSAT 1985-3-12

  20. ERS-1 1991-7-17

  21. Topex/Poseidon 1992-8-10

  22. ERS-2 1995-4-21

  23. GFO(Geosat-Follow-On) 1998-2-10

  24. JASON(T/P-follow-on) 2000-5-18

  25. ENVISAT 2000-5

  26. Sea Surface Topographyobserved from Topex/Poseidon

  27. M2

  28. When La Niña 98 takes over El Niño 97

  29. An altimetric view of the seafloor

  30. Wind speed (October 1992) 海面有效波高 (October 1992) 海面风速 (October 1992)

  31. 地面轨迹

  32. 资料验证（T/P与Tide Gauge）

  33. 卫星测高与海洋重力场 卫星至地心距离 卫星至海面距离 海面至参考椭球距离 1.静止海水面是全球大地水准面的近似 2.由地球外部重力场边值理论，可利用格林函数，将外部重力场求解问题转化为边界面形状确定问题 • 星下点参考椭球至地心

  34. 卫 星 重 力

  35. Earth’s Gravity Measurement History 21st 20th 19th 18th 17th 16th Century

  36. Satellite Gravity Measurement Principle GPS System External Force Gravity Nonconservative Force Accelerometer

  37. International Satellite Gravity Missions GOCE CHAMP GRACE

  38. 卫星重力技术： 原理：卫卫跟踪SST和卫星梯度测量SGG发展史 1969 提出SST建议 1979 重力场探测应用卫星计划GRM 1980 卫星海洋测高 1985 Geosat 测高卫星 1987 美国科学院,地球物理和大地测量对全球重力场的需求 1990-91 Aristoteles卫星重力计划（基于Gradio仪器） 1992 Topex/Poseidon测高卫星（GPS 低轨卫星定轨） 1995 启动 CHAMP卫星计划 1996 GRACE及 GOCE计划 1997 美国科学院：卫星重力研究与应用 1998 22届IUGG 之IAG决议2，呼吁NASA和ESA加紧GRACE及 GOCE研究 2000.7.15 CHAMP卫星发射 2002.3.19 GRACE卫星发射 2009.3 GOCE卫星发射

  39. CHAMP Launch: July 2000

  40. CHAMP Concept GPS Satellites d H = 470 - 300 km, polar, circular orbit T = 5 years, High-Low-SST (d = 20 000 km) + accelerometry SST - hl 3-D accelerometer Mass anomaly Earth

  41. GRACE Launch: March 2002 1cm-geoid with a spatial resolution of 200 km and temporal variations

  42. Gravity anomaly and intersatellite range changes when GRACE flying the Qinghai-Tibet Platean May 3, 2003

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