水是人類賴以生存的自然資源,海洋和內陸河湖是重要的自然生態系統。習近平總書記提出綠水青山就是金山銀山的重要生態文明思想,黨的十九大提出的「堅持陸海統籌」國家發展戰略,為我國陸海水資源的調查監測工作提出了內在要求和新的方向。
對陸地河流湖泊和海洋等自然生態系統的水資源調查監測是自然資源部「兩統一」職責的具體內容之一。衛星遙感監測是一種有效的全球水資源監測手段,其中衛星雷達高度計是唯一可直接觀測水位高度的傳感器,當前高度計正從剖面式海洋觀測逐步向三維陸海協同觀測發展,我國規劃中的新一代海洋動力衛星以及山東省政府支持的「觀瀾號」等計劃也是此類衛星,不僅服務於海洋水資源觀測,還在陸地水資源的觀測中發揮著重要作用。
衛星雷達高度計的現場定標檢驗是衛星數據質量和有效性的重要保障,目前國內外已有的定標手段只能服務於傳統的剖面式高度計,無法滿足幹涉雷達高度計三維水面觀測的定標需求,面向新型幹涉雷達高度計的定標已成為國內外重要的開放性課題。
受國家自然科學基金委等項目資助,自然資源部第一海洋研究所、青島海洋科學與技術試點國家實驗室、中國科學院海洋研究所23所等單位研究人員利用GNSS小型測高浮標成功在青島海域開展了機載幹涉雷達高度計定標,針對GNSS浮標觀測點和幹涉高度計寬刈幅的難匹配問題,提出了一種時空統一的能量密度定標方法,該項研究成果以我所海洋測繪研究中心為第一單位發表在國際期刊《Remote Sensing》,首次揭示了時間域頻率能量密度和空間波數域能量密度的內在關聯,為未來的星載幹涉雷達高度計多種尺度海洋信號的定標檢驗儲備了基礎技術。
近年來,自然資源部海洋一所海洋測繪研究中心聚焦我國自主衛星海上定標,持續維護我國北方海域唯一的千裡巖定標場,廣泛開展衛星雷達高度計定標的國內外合作研究,目前已為國內外多個衛星提供了定標結果,成果先後發表在《海洋科學進展》、《地球物理學進展》、《遙感學報》、《海洋學報》等國內知名期刊以及《Advances in Space Research》、《Remote Sensing》等國外期刊。為積極響應習近平總書記提出的構建「海洋命運共同體」倡議,為方便全世界衛星雷達高度計定標及應用科研人員,促進全球陸海水資源的空間觀測發展,該團隊開源了專門的衛星測高軟體GAT(The Generic Altimetry Tools),可實現海面高度、輻射計溼延遲的定標檢驗,以及重力水深反演、海平面變化監測、河湖水面高度觀測及洪水監測等功能。
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