精密测量院在卫星测高监测湖泊水位变化方面取得新进展

　　近日，精密测量院江利明研究员领衔的影像大地测量学团队，提出了一种卫星测高数据时空建模新技术，解决了湖泊水位测量的高程系统转换难题，相关研究成果发表在国际地学著名期刊《环境遥感》（Remote Sensing of Environment）上。

　　卫星测高是全球湖泊水位动态监测的主要技术手段。目前，国内外测高卫星的原始观测数据均以大地高发布，数值仅具有几何意义。另一方面，湖泊水位的表达应考虑重力等因素的影响，需选用具备物理意义的高程坐标系。因此，在应用卫星测高数据进行湖泊水位测量时，高程系统转换是一项必不可少的步骤。现有绝大多数研究将测高卫星数据转换至正高坐标系（例如EGM2008）下进行计算。受大地水准面模型误差等因素的影响，大型湖泊的水位估算结果往往存在显著的高频系统误差(图1)。

伊塞克湖水位计算结果

　　研究团队发展了基于时空样条建模的卫星测高数据处理技术，实现了湖泊水位时序变化与不同高程系统空间差异（椭球高、正高、动力高与水平高之间）的联合求解，最终将卫星测高数据转换至水平高系统下，能够有效减少湖泊水位计算的高频误差（图1）。研究团队在全球范围内选取多个典型湖泊，应用ICESat-2激光卫星测高数据估算了EGM2008正高与水平高之间的差异（图2），发现其数值与湖泊水深存在相关关系，证明EGM2008全球大地水准面模型在大型湖泊覆盖范围内存在由重力归算导致的系统误差。该项研究结果为卫星测高数据的湖泊水位高精度提取提供了理论和技术支持。

伊塞克湖(上)和贝加尔湖(下)EGM2008正高与水平高之间的差异

　　该研究以“Accurate estimation of lake levels by the spatio-temporal modeling of satellite altimetry data”为题在线发表，精密测量院为该项研究的第一完成单位，副研究员沈翔为通讯作者，中国地质大学(武汉)联合培养硕士生胡源林为论文第一作者。

　　该研究得到国家重点研发计划(No.2018YFC1406102and2017YFA0603103)、国家自然科学基金(No.41771428, 41974009and42004007)和湖北省重点研发计划等项目(No.2021BID011)的资助。

　　论文链接： https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034425723002328