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利用对哨兵-3卫星的卫星激光测距测量确定全球大地测量参数

DOI:10.3390/rs11192282 期刊:Remote Sensing 出版年份:2019 更新时间:2025-09-11 14:15:04
摘要: 哨兵-3A/3B(S3A/B)卫星搭载了多种精密仪器,专门用于测量地表地形、海陆表面温度以及海洋与陆地表面颜色。其高精度轨道由三组设备保障:全球定位系统(GPS)接收机、专用于卫星激光测距(SLR)的激光反射器,以及卫星多普勒轨道与辐射定位组合系统(DORIS)天线。本文基于2016-2018年数据,验证了利用SLR观测数据及现役S3A/B卫星的GPS降轨动态轨道来确定全球大地测量参数(如地心运动、地球自转参数ERP及地球参考框架实现)的可行性。计算过程前进行了SLR测站测距偏差估算、不同网络约束测试及分析解中轨道弧段数量的调整。仅基于对S3A/B的SLR观测,在7天解算中即使不施加网络约束,SLR测站坐标的重复性也达到8-16毫米(四分位距水平)。联合S3A/B与LAGEOS卫星的解算显示:相较于IERS-14-C04系列,测站坐标估计一致性优于13毫米,地心坐标均方根误差6毫米,极坐标均方根误差0.19毫角秒,日长变化均方根误差0.07毫秒/天。为获得无偏的平均海平面变化估计值,需对测高观测数据进行地心运动校正——该参数通常源自对被动式LAGEOS炮弹形卫星的SLR测量。但我们发现,对现役哨兵卫星的SLR观测同样适用于确定地球自转参数和地心运动等全球大地测量参数,这进一步拓展了哨兵任务在地球物理参数反演中的应用潜力。
作者: Dariusz Strugarek,Rados?aw Zajdel,Krzysztof So′snica,Grzegorz Bury,Daniel Arnold,Adrian J?ggi,Mateusz Dro˙zd˙zewski
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研究概述 实验方案 设备清单

仅基于对低轨卫星(其轨道由GPS数据确定)的SLR观测,研究全球大地测量参数及参考框架实现的质量。

研究得出结论:对活跃的低地球轨道卫星(如哨兵-3A/3B卫星)进行的卫星激光测距观测,对于恢复包括地球自转参数和地心运动在内的全球大地测量参数具有重要价值。这些观测数据可校正测高数据并提升卫星激光测距参考框架的实现精度。与LAGEOS-1/2卫星的联合解算能提高测站坐标、地心坐标及UT1-UTC参数的质量,证明了卫星激光测距对活跃低轨卫星的大地测量应用潜力超越了轨道验证范畴。

该研究受实验技术和应用条件的限制,包括需要妥善处理SLR测距偏差,以及要求建立适当的SLR站网来消除法方程组的奇异性。潜在的优化方向包括延长观测周期和增加活跃低轨卫星数量,以提升SLR参考框架的实现精度。

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