CN110553609A - 一种确定深海压力仪海深测量精度的方法及系统 - Google Patents

一种确定深海压力仪海深测量精度的方法及系统 Download PDF

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CN110553609A CN201910999426.5A CN201910999426A CN110553609A CN 110553609 A CN110553609 A CN 110553609A CN 201910999426 A CN201910999426 A CN 201910999426A CN 110553609 A CN110553609 A CN 110553609A
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Abstract

本发明公开一种确定深海压力仪海深测量精度的方法及系统。该方法包括：获取深海压力仪的布设位置；获取测高卫星与深海压力仪同步观测期间的卫星轨道数据和深海压力仪在测高卫星过顶时间的海深测量数据；根据卫星轨道数据和深海压力仪的布设位置，获取海面高差；根据卫星轨道数据，获得点PCA处卫星测量海面高值；根据深海压力仪在测高卫星过顶时间的海深测量数据，采用差值计算，获取卫星测量海面高值对应时刻的深海压力仪的海深测量值；获得深海压力仪的测量标准差，得到深海压力仪进行海深测量时的精度。本发明可以实现深海压力仪相对海深测量精度的评估，且评估结果可靠性高。

Description

一种确定深海压力仪海深测量精度的方法及系统
技术领域
本发明涉及海洋测绘领域，特别是涉及一种确定深海压力仪海深测量精度的方法及系统。
背景技术
随着人类对深蓝海精确化认知需求的不断提升，高精度大量程海深测量设备应运而生。近年来，海深测量设备的性能进一步提高，对数千米的海深进行观测时其测量分辨率已达到毫米量级。然而，海深测量设备的精度评定长期以来缺乏有效的手段。这主要包含两方面原因：一方面，用于深海海深变化监测的压力仪其测量精度难以通过模拟实验环境进行评估；另一方面，对于大量程深海海深测量设备而言，难以找到高精度海深基准值用于其测量精度评估。
因而，寻找对布设于深海海底的压力仪(简称深海压力仪)进行高质量精度评定的方法具有十分重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种确定深海压力仪海深测量精度的方法及系统，利用海洋测高卫星数据确定深海压力仪相对海深测量的精度，以实现深海压力仪相对海深测量精度的评估。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种确定深海压力仪海深测量精度的方法，包括：
获取深海压力仪的布设位置；
获取测高卫星与所述深海压力仪同步观测期间的卫星轨道数据和深海压力仪在所述测高卫星过顶时间的海深测量数据；
根据所述卫星轨道数据和所述深海压力仪的布设位置，获取海面高差；所述海面高差为所述深海压力仪布设位置对应海面点CP与卫星地面轨迹中距离点CP最近的点PCA之间的海面高差；
根据所述卫星轨道数据，采用差值计算，获得点PCA处卫星测量海面高值；
根据所述深海压力仪在所述测高卫星过顶时间的海深测量数据，获取所述卫星测量海面高值对应时刻的所述深海压力仪的海深测量值；
根据所述海面高差、所述点PCA处卫星测量海面高值和所述深海压力仪的海深测量值，获得所述深海压力仪的测量标准差，得到所述深海压力仪进行海深测量时的精度。
可选的，所述测高卫星与所述深海压力仪同步观测期间的卫星轨道数据包括卫星的轨道高度、卫星到海面的高度计的测距值、干对流层延迟改正数据、湿对流层延迟改正数据、电离层延迟改正数据、负荷潮汐改正数据、地球固体潮汐改正数据、极潮改正数据和海况偏差改正数据。
可选的，所述根据所述卫星轨道数据和所述深海压力仪的布设位置，获取海面高差，具体包括：
根据所述卫星轨道数据和所述深海压力仪的布设位置，计算海面点CP与点PCA之间的距离；
采用全球平均海面高模型计算点CP的平均海面高梯度值；
根据所述海面点CP与点PCA之间的距离和所述点CP的平均海面高梯度值，利用公式ΔMSS＝GradMSS×l确定所述海面高差；其中，ΔMSS为海面高差，GradMSS为点CP的平均海面高梯度值，l为海面点CP与点PCA之间的距离。
可选的，所述根据所述卫星轨道数据，采用差值计算，获得点PCA处卫星测量海面高值，具体包括：
利用SSHsat2＝h-(R+Rdry+Rwet+Riono+Rssb+Rlt+Rst+Rpt)计算得到点PCA处卫星测量海面高值；其中，SSHsat为点PCA处卫星测量海面高值，h为卫星的轨道高度，R为卫星到海面的高度计的测距值，Rdry表示干对流层延迟改正数据，Rwet表示湿对流层延迟改正数据，Riono表示电离层延迟改正数据，Rlt表示负荷潮汐改正数据，Rst表示地球固体潮汐改正数据，Rpt表示极潮改正数据，Rssb表示海况偏差改正数据。
可选的，所述根据所述海面高差、所述点PCA处卫星测量海面高值和所述深海压力仪的海深测量值，获得所述深海压力仪的测量标准差，得到所述深海压力仪进行海深测量时的精度，具体包括：
根据所述海面高差和所述深海压力仪的海深测量值，利用公式SSHsat1＝D+dmooring+ΔMSS计算与所述点PCA处卫星测量海面高值相同时刻的深海压力仪测量海面高值；其中，SSHsat1为与所述点PCA处卫星测量海面高值相同时刻的深海压力仪测量海面高值，D为所述深海压力仪的零位高度，dmooring为所述深海压力仪的海深测量值，ΔMSS为所述海面高差；
根据所述深海压力仪测量海面高值和所述点PCA处卫星测量海面高值，利用公式计算单次同步观测期间的观测差值；其中，为单次同步观测期间的观测差值，SSHsat2为点PCA处卫星测量海面高值；
根据多个同步观测周期中所述观测差值的变化序列，得到序列标准差值；
获取所述测高卫星测量海面高的精度值；
根据所述海面高差、所述序列标准差值和所述测高卫星测量海面高的精度值，利用公式计算所述深海压力仪的测量标准差，得到所述深海压力仪进行海深测量时的精度；其中，为所述深海压力仪的测量标准差，为序列标准差值，为测高卫星测量海面高的精度值，σΔMSS为海面高差的标准差。
本发明还提供一种确定深海压力仪海深测量精度的系统，包括：
布设位置获取模块，用于获取深海压力仪的布设位置；
观测数据获取模块，用于获取测高卫星与所述深海压力仪同步观测期间的卫星轨道数据和深海压力仪在所述测高卫星过顶时间的海深测量数据；
海面高差获取模块，用于根据所述卫星轨道数据和所述深海压力仪的布设位置，获取海面高差；所述海面高差为所述深海压力仪布设位置对应海面点CP与卫星地面轨迹中距离点CP最近的点PCA之间的海面高差；
卫星测量海面高值获取模块，用于根据所述卫星轨道数据，采用差值计算，获得点PCA处卫星测量海面高值；
深海压力仪的海深测量值获取模块，用于根据所述深海压力仪在所述测高卫星过顶时间的海深测量数据，获取所述卫星测量海面高值对应时刻的所述深海压力仪的海深测量值；
测量标准差获取模块，用于根据所述海面高差、所述点PCA处卫星测量海面高值和所述深海压力仪的海深测量值，获得所述深海压力仪的测量标准差，得到所述深海压力仪进行海深测量时的精度。
可选的，所述观测数据获取模块获取的测高卫星与所述深海压力仪同步观测期间的卫星轨道数据，包括卫星的轨道高度、卫星到海面的高度计的测距值、干对流层延迟改正数据、湿对流层延迟改正数据、电离层延迟改正数据、负荷潮汐改正数据、地球固体潮汐改正数据、极潮改正数据和海况偏差改正数据。
可选的，所述海面高差获取模块具体包括：
距离计算单元，用于根据所述卫星轨道数据和所述深海压力仪的布设位置，计算海面点CP与点PCA之间的距离；
平均海面高梯度值计算单元，用于采用全球平均海面高模型计算点CP的平均海面高梯度值；
海面高差确定单元，用于根据所述海面点CP与点PCA之间的距离和所述点CP的平均海面高梯度值，利用公式ΔMSS＝GradMSS×l确定所述海面高差；其中，ΔMSS为海面高差，GradMSS为点CP的平均海面高梯度值，l为海面点CP与点PCA之间的距离。
可选的，所述卫星测量海面高值获取模块利用SSHsat2＝h-(R+Rdry+Rwet+Riono+Rssb+Rlt+Rst+Rpt)计算得到点PCA处卫星测量海面高值；其中，SSHsat为点PCA处卫星测量海面高值，h为卫星的轨道高度，R为卫星到海面的高度计的测距值，Rdry表示干对流层延迟改正数据，Rwet表示湿对流层延迟改正数据，Riono表示电离层延迟改正数据，Rlt表示负荷潮汐改正数据，Rst表示地球固体潮汐改正数据，Rpt表示极潮改正数据，Rssb表示海况偏差改正数据。
可选的，所述测量标准差获取模块具体包括：
深海压力仪测量海面高值计算单元，用于根据所述海面高差和所述深海压力仪的海深测量值，利用公式SSHsat1＝D+dmooring+ΔMSS计算与所述点PCA处卫星测量海面高值相同时刻的深海压力仪测量海面高值；其中，SSHsat1为与所述点PCA处卫星测量海面高值相同时刻的深海压力仪测量海面高值，D为所述深海压力仪的零位高度，dmooring为所述深海压力仪的海深测量值，ΔMSS为所述海面高差；
观测差值计算单元，用于根据所述深海压力仪测量海面高值和所述点PCA处卫星测量海面高值，利用公式Δ＝SSHsat2-SSHsat1计算单次同步观测期间的观测差值；其中，为单次同步观测期间的观测差值，SSHsat2为点PCA处卫星测量海面高值；
序列标准差值获取单元，用于根据多个同步观测周期中所述观测差值的变化序列，得到序列标准差值；
测高卫星测高精度值获取单元，用于获取所述测高卫星测量海面高的精度值；
深海压力仪测量标准差获取单元，用于根据所述海面高差、所述序列标准差值和所述测高卫星测量海面高的精度值，利用公式计算所述深海压力仪的测量标准差，得到所述深海压力仪进行海深测量时的精度；其中，为所述深海压力仪的测量标准差，为序列标准差值，为测高卫星测量海面高的精度值，σΔMSS为海面高差的标准差。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明使用高精度测高卫星数据来评估深海压力仪测量海深相对变化的精度，对评定压力仪在深海环境下的测量精度提供了可行的途径；充分利用了卫星测高技术在深海海域高精度海面高观测特性，精度评估结果具有高可靠性；方法原理简单，计算简便，可作为第三方对深海压力仪进行性能检验的工具。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明确定深海压力仪海深测量精度的方法的流程示意图；
图2为本发明确定深海压力仪海深测量精度的系统的结构示意图；
图3为本发明具体实施案例中的系统结构示意图；
图4为本发明具体实施案例中点CP与卫星星下点轨迹位置的关系示意图；
图5为本发明具体实施案例中测站与地面轨迹之间的位置关系示意图；
图6为本发明具体实施案例中观测差值的变化序列图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种确定深海压力仪海深测量精度的方法及系统，利用测高卫星对于海面高高精度测量的特点优势并以其观测值作为深海压力仪评估的基准参考值，从而评估深海压力仪对于相对海深的测量精度，给出深海压力仪在特定海深处的测量指标，作为深海压力仪测量性能的第三方评价手段。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明确定深海压力仪海深测量精度的方法的流程示意图。如图1所示，所述确定深海压力仪海深测量精度的方法包括以下步骤：
步骤100：获取深海压力仪的布设位置。
步骤200：获取测高卫星与深海压力仪同步观测期间的卫星轨道数据和深海压力仪在测高卫星过顶时间的海深测量数据。
根据确定的测高卫星，可以直接获得同步观测期间多个周期的卫星轨道数据，包括卫星的轨道高度、卫星到海面的高度计的测距值、干对流层延迟改正数据、湿对流层延迟改正数据、电离层延迟改正数据、负荷潮汐改正数据、地球固体潮汐改正数据、极潮改正数据和海况偏差改正数据。而且，还可以得到深海压力仪在卫星过顶时间的海深测量数据。
步骤300：根据卫星轨道数据和深海压力仪的布设位置，获取海面高差。所述海面高差为所述深海压力仪布设位置对应海面点CP与卫星地面轨迹中距离点CP最近的点PCA之间的海面高差。具体过程如下：
首先，根据卫星轨道数据以及压力仪布设位置的坐标，可以求得点PCA的位置，以及计算海面点CP与点PCA之间的距离l。
然后，根据压力仪布设位置的坐标，采用全球平均海面高模型计算点CP的平均海面高梯度值GradMSS。
最后，利用公式ΔMSS＝GradMSS×l确定所述海面高差ΔMSS。
步骤400：根据卫星轨道数据，采用差值计算，获得点PCA处卫星测量海面高值。具体的，卫星轨道数据根据误差变化特性在计算过程中需要插值计算得到，插值计算方法如表1所示，采用插值计算方法可以得到卫星到达点PCA时的卫星轨道数据的具体取值。
表1不同参数项的拟合插值方法
参数项 拟合插值方法
电离层 TCA-21s至+20s求均值
干对流层 TCA-5s至+5s线性拟合；在TCA时刻插值
湿对流层 TCA-15s至+15s之间线性拟合；在TCA时刻插值
海况偏差 TCA-10s至+10s三次多项式拟合；在TCA时刻插值
Ku波段测距值 TCA-20s至+19s之间五阶多项式拟合；在TCA时刻插值
卫星轨道高 TCA-20s至+19s之间三次多项式拟合；在TCA时刻插值
深海压力仪测量值 TCA-1100s至+1100s线性拟合；在TCA时刻插值
然后，利用公式SSHsat2＝h-(R+Rdry+Rwet+Riono+Rssb+Rlt+Rst+Rpt)计算得到点PCA处卫星测量海面高值；其中，SSHsat为点PCA处卫星测量海面高值，h为卫星的轨道高度，R为卫星到海面的高度计的测距值，Rdry表示干对流层延迟改正数据，Rwet表示湿对流层延迟改正数据，Riono表示电离层延迟改正数据，Rlt表示负荷潮汐改正数据，Rst表示地球固体潮汐改正数据，Rpt表示极潮改正数据，Rssb表示海况偏差改正数据。
步骤500：根据深海压力仪在测高卫星过顶时间的海深测量数据，获取卫星测量海面高值对应时刻的深海压力仪的海深测量值。
将卫星到达点PCA的时刻定义为TCA，则根据深海压力仪在测高卫星过顶时间的海深测量数据，可以筛选得到TCA时刻对应的深海压力仪的海深测量值，即点PCA处卫星测量海面高值对应的深海压力仪的海深测量值。
步骤600：根据海面高差、点PCA处卫星测量海面高值和深海压力仪的海深测量值，获得深海压力仪的测量标准差，得到深海压力仪进行海深测量时的精度。具体过程如下：
Step1：根据所述海面高差和所述深海压力仪的海深测量值，利用公式SSHsat1＝D+dmooring+ΔMSS计算与所述点PCA处卫星测量海面高值相同时刻的深海压力仪测量海面高值；其中，SSHsat1为与所述点PCA处卫星测量海面高值相同时刻的深海压力仪测量海面高值，D为所述深海压力仪的零位高度，dmooring为所述深海压力仪的海深测量值，ΔMSS为所述海面高差。
Step2：根据所述深海压力仪测量海面高值和所述点PCA处卫星测量海面高值，利用公式计算单次同步观测期间的观测差值；其中，为单次同步观测期间的观测差值，SSHsat2为点PCA处卫星测量海面高值。根据Step1的公式，可以得到
Step3：根据多个同步观测周期中所述观测差值的变化序列，得到序列标准差值
Step4：获取所述测高卫星测量海面高的精度值。此参数与所采用的测高卫星相关，根据所采用的测高卫星，经查阅便可得到测高卫星测量海面高精度
Step5：根据所述海面高差、所述序列标准差值和所述测高卫星测量海面高的精度值，利用公式计算所述深海压力仪的测量标准差，得到所述深海压力仪进行海深测量时的精度；其中，为所述深海压力仪的测量标准差，为序列标准差值，为测高卫星测量海面高的精度值，σΔMSS为海面高差的标准差。
公式对应的误差传播方程为由于D在零潮汐框架下为常值，因而有σD＝0，故可得到因此，
对应于图1所示的确定深海压力仪海深测量精度的方法，本发明还提供一种确定深海压力仪海深测量精度的系统，图2为本发明确定深海压力仪海深测量精度的系统的结构示意图。如图2所示，所述深海压力仪海深测量精度的系统包括以下结构：
布设位置获取模块201，用于获取深海压力仪的布设位置。
观测数据获取模块202，用于获取测高卫星与所述深海压力仪同步观测期间的卫星轨道数据和深海压力仪在所述测高卫星过顶时间的海深测量数据。
海面高差获取模块203，用于根据所述卫星轨道数据和所述深海压力仪的布设位置，获取海面高差；所述海面高差为所述深海压力仪布设位置对应海面点CP与卫星地面轨迹中距离点CP最近的点PCA之间的海面高差。
卫星测量海面高值获取模块204，用于根据所述卫星轨道数据，采用差值计算，获得点PCA处卫星测量海面高值。
深海压力仪的海深测量值获取模块205，用于根据所述深海压力仪在所述测高卫星过顶时间的海深测量数据，获取所述卫星测量海面高值对应时刻的所述深海压力仪的海深测量值。
测量标准差获取模块206，用于根据所述海面高差、所述点PCA处卫星测量海面高值和所述深海压力仪的海深测量值，获得所述深海压力仪的测量标准差，得到所述深海压力仪进行海深测量时的精度。
作为另一实施例，本发明的所述观测数据获取模块202获取的测高卫星与所述深海压力仪同步观测期间的卫星轨道数据，包括卫星的轨道高度、卫星到海面的高度计的测距值、干对流层延迟改正数据、湿对流层延迟改正数据、电离层延迟改正数据、负荷潮汐改正数据、地球固体潮汐改正数据、极潮改正数据和海况偏差改正数据。
作为另一实施例，本发明的所述海面高差获取模块203具体包括：
距离计算单元，用于根据所述卫星轨道数据和所述深海压力仪的布设位置，计算海面点CP与点PCA之间的距离。
平均海面高梯度值计算单元，用于采用全球平均海面高模型计算点CP的平均海面高梯度值。
海面高差确定单元，用于根据所述海面点CP与点PCA之间的距离和所述点CP的平均海面高梯度值，利用公式ΔMSS＝GradMSS×l确定所述海面高差；其中，ΔMSS为海面高差，GradMSS为点CP的平均海面高梯度值，l为海面点CP与点PCA之间的距离。
作为另一实施例，本发明的所述卫星测量海面高值获取模块204利用SSHsat2＝h-(R+Rdry+Rwet+Riono+Rssb+Rlt+Rst+Rpt)计算得到点PCA处卫星测量海面高值；其中，SSHsat为点PCA处卫星测量海面高值，h为卫星的轨道高度，R为卫星到海面的高度计的测距值，Rdry表示干对流层延迟改正数据，Rwet表示湿对流层延迟改正数据，Riono表示电离层延迟改正数据，Rlt表示负荷潮汐改正数据，Rst表示地球固体潮汐改正数据，Rpt表示极潮改正数据，Rssb表示海况偏差改正数据。
作为另一实施例，本发明的所述测量标准差获取模块206具体包括：
深海压力仪测量海面高值计算单元，用于根据所述海面高差和所述深海压力仪的海深测量值，利用公式SSHsat1＝D+dmooring+ΔMSS计算与所述点PCA处卫星测量海面高值相同时刻的深海压力仪测量海面高值；其中，SSHsat1为与所述点PCA处卫星测量海面高值相同时刻的深海压力仪测量海面高值，D为所述深海压力仪的零位高度，dmooring为所述深海压力仪的海深测量值，ΔMSS为所述海面高差。
观测差值计算单元，用于根据所述深海压力仪测量海面高值和所述点PCA处卫星测量海面高值，利用公式计算单次同步观测期间的观测差值；其中，为单次同步观测期间的观测差值，SSHsat2为点PCA处卫星测量海面高值。
序列标准差值获取单元，用于根据多个同步观测周期中所述观测差值的变化序列，得到序列标准差值。
测高卫星测高精度值获取单元，用于获取所述测高卫星测量海面高的精度值。
深海压力仪测量标准差获取单元，用于根据所述海面高差、所述序列标准差值和所述测高卫星测量海面高的精度值，利用公式计算所述深海压力仪的测量标准差，得到所述深海压力仪进行海深测量时的精度；其中，为所述深海压力仪的测量标准差，为序列标准差值，为测高卫星测量海面高的精度值，σΔMSS为海面高差的标准差。
下面提供一个具体实施案例，进一步说明本发明图1和图2所示的技术方案。
图3为本发明具体实施案例中的系统结构示意图，如图3所示，本实施案例采用卫星测高技术通过卫星搭载的高度计，辅以精密定轨技术，再进行高度计电磁信号的传播延迟改正、海况偏差效应改正等，可测定卫星星下点的瞬时海面高SSH。压力仪所测定的深度变化为瞬时海面高与压力仪零位高度之差。压力仪零位高度无法精确直接测定，在零潮汐框架下压力仪零位高度可认为是常值。
瞬时海面高与压力仪对应的海面位置(记为点CP)通常不完全重合，记卫星地面轨迹最接近压力仪布设位置最接近的点为PCA(Point of Closest Approach)点，它们的位置关系如图4所示，图4为本发明具体实施案例中点CP与卫星星下点轨迹位置的关系示意图，其中T为卫星地面轨迹运行方向。与点PCA相对应的时刻记为TCA(Time of ClosestApproach)。
点PCA与点CP之间的实际海面高差为瞬时海面高差ΔSSH，瞬时海面高差可通过使用平均海面高(Mean Sea Surface,MSS)之差来近似，平均海面高差记为ΔMSS,ΔMSS＝MSSPCA-MSSCP。ΔMSS可以通过点CP的平均海面高梯度GradMSS以及PCA、CP两点之间的距离l之积求得，即：
ΔMSS＝MSSPCA-MSSDART＝GradMSS×l (1)
其中，GradMSS可通过全球平均海面高模型(例如CNES_CLS15)求得。
图4中，y轴与北向一致，轨迹法向与y轴正向之间的夹角为θ([-π,π])，以y轴绕原点顺时针方向为正。首先由全球平均海面高模型中点CP邻近网格点的平均海面高，求取点CP东西方向平均海面高梯度Gradx和南北方向平均海面高梯度Grady，再根据式(2)可求取GradMSS。
GradMSS＝Gradxsinθ+Gradycosθ (2)
与点PCA处卫星测量海面高值相同时刻的深海压力仪测量海面高值为：
SSHsat1＝D+dmooring+ΔMSS (3)
零潮汐条件下的SSHsat2可以由式(4)计算得到，即：
SSHsat2＝h-(R+Rdry+Rwet+Riono+Rssb+Rlt+Rst+Rpt) (4)
其中h为卫星的轨道高度，R为卫星到海面的高度计的测距值，Rdry表示干对流层延迟改正数据，Rwet表示湿对流层延迟改正数据，Riono表示电离层延迟改正数据，Rlt表示负荷潮汐改正数据，Rst表示地球固体潮汐改正数据，Rpt表示极潮改正数据，Rssb表示海况偏差改正数据。
本具体实施案例将深海压力仪布设于数千米的海底，这里以Jason-3测高卫星与DART测站对临近海域同步观测的数据为例，给出本发明的计算结果。21419号DART测站布设区域海深约5.3km，其布设位置与Jason-3卫星理论地面轨迹的距离小于1km，两者之间的位置关系如图5所示，图5为本发明具体实施案例中测站与地面轨迹之间的位置关系示意图，该DART测站选用Paroscientific Digiquartz 410K型压力传感器。具体过程如下：
步骤一：根据21419号DART测站的观测数据，该测站在2016年2月23日至2017年7月3日期间布设坐标位于(44.435°N，155.717°E)，由该坐标，通过DTU13、CNES_CLS15、WHU2013三种全球平均海面高模型计算得到该区域布设点处卫星轨迹法向平均海面高梯度值GradMSS为西向东-1.43cm/km。
以Jason-3卫星第3周期的同步观测数据为例，步骤二至步骤五如下：
步骤二：根据Jason-3卫星的GDR数据产品，获取卫星过顶压力仪前后九项参数的变化数值(TCA前后30s)；根据卫星过顶时刻，获取TCA前后1h压力仪测量海深变化数值。
步骤三：求得PCA点位置为(44.4396°N,155.7065°E)，PCA点与压力仪对应海面点之间的距离为0.98km；根据步骤一计算的平均海面高梯度值GradMSS，求得两点之间ΔMSS为-1.4cm(PCA点高于压力仪点海面1.4cm)。
步骤四：根据表1，求得TCA时刻PCA点卫星测量海面高SSHsat为10.8234m，dmooring为10.9594m(设D为常数5336.586m)；
步骤五：根据式单次同步观测期间观测差值为-12.2cm；
通过2016年2月23日至2017年7月3日期间，Jason-3卫星与21419号DART压力仪51次同步观测的结果，重复步骤二至步骤五，得到差值序列，如图6所示，图6为本发明具体实施案例中观测差值的变化序列图。
步骤六：计算得到差值序列标准差为10.78cm；
步骤七：查阅Jason-3卫星用户手册，该卫星海面高测量精度为3.53cm，σΔMSS设为0.3cm。通过式计算得到压力仪测量标准差为10.18cm，即21419号DART测站所使用的深海压力仪海深相对测量精度为10.18cm。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种确定深海压力仪海深测量精度的方法，其特征在于，包括：
获取深海压力仪的布设位置；
获取测高卫星与所述深海压力仪同步观测期间的卫星轨道数据和深海压力仪在所述测高卫星过顶时间的海深测量数据；
根据所述卫星轨道数据和所述深海压力仪的布设位置，获取海面高差；所述海面高差为所述深海压力仪布设位置对应海面点CP与卫星地面轨迹中距离点CP最近的点PCA之间的海面高差；
根据所述卫星轨道数据，采用差值计算，获得点PCA处卫星测量海面高值；
根据所述深海压力仪在所述测高卫星过顶时间的海深测量数据，获取所述卫星测量海面高值对应时刻的所述深海压力仪的海深测量值；
根据所述海面高差、所述点PCA处卫星测量海面高值和所述深海压力仪的海深测量值，获得所述深海压力仪的测量标准差，得到所述深海压力仪进行海深测量时的精度。
2.根据权利要求1所述的确定深海压力仪海深测量精度的方法，其特征在于，所述测高卫星与所述深海压力仪同步观测期间的卫星轨道数据包括卫星的轨道高度、卫星到海面的高度计的测距值、干对流层延迟改正数据、湿对流层延迟改正数据、电离层延迟改正数据、负荷潮汐改正数据、地球固体潮汐改正数据、极潮改正数据和海况偏差改正数据。
3.根据权利要求1所述的确定深海压力仪海深测量精度的方法，其特征在于，所述根据所述卫星轨道数据和所述深海压力仪的布设位置，获取海面高差，具体包括：
根据所述卫星轨道数据和所述深海压力仪的布设位置，计算海面点CP与点PCA之间的距离；
采用全球平均海面高模型计算点CP的平均海面高梯度值；
根据所述海面点CP与点PCA之间的距离和所述点CP的平均海面高梯度值，利用公式ΔMSS＝GradMSS×l确定所述海面高差；其中，ΔMSS为海面高差，GradMSS为点CP的平均海面高梯度值，l为海面点CP与点PCA之间的距离。
4.根据权利要求2所述的确定深海压力仪海深测量精度的方法，其特征在于，所述根据所述卫星轨道数据，采用差值计算，获得点PCA处卫星测量海面高值，具体包括：
利用SSHsat2＝h-(R+Rdry+Rwet+Riono+Rssb+Rlt+Rst+Rpt)计算得到点PCA处卫星测量海面高值；其中，SSHsat为点PCA处卫星测量海面高值，h为卫星的轨道高度，R为卫星到海面的高度计的测距值，Rdry表示干对流层延迟改正数据，Rwet表示湿对流层延迟改正数据，Riono表示电离层延迟改正数据，Rlt表示负荷潮汐改正数据，Rst表示地球固体潮汐改正数据，Rpt表示极潮改正数据，Rssb表示海况偏差改正数据。
5.根据权利要求1所述的确定深海压力仪海深测量精度的方法，其特征在于，所述根据所述海面高差、所述点PCA处卫星测量海面高值和所述深海压力仪的海深测量值，获得所述深海压力仪的测量标准差，得到所述深海压力仪进行海深测量时的精度，具体包括：
根据所述海面高差和所述深海压力仪的海深测量值，利用公式SSHsat1＝D+dmooring+ΔMSS计算与所述点PCA处卫星测量海面高值相同时刻的深海压力仪测量海面高值；其中，SSHsat1为与所述点PCA处卫星测量海面高值相同时刻的深海压力仪测量海面高值，D为所述深海压力仪的零位高度，dmooring为所述深海压力仪的海深测量值，ΔMSS为所述海面高差；
根据所述深海压力仪测量海面高值和所述点PCA处卫星测量海面高值，利用公式计算单次同步观测期间的观测差值；其中，为单次同步观测期间的观测差值，SSHsat2为点PCA处卫星测量海面高值；
根据多个同步观测周期中所述观测差值的变化序列，得到序列标准差值；
获取所述测高卫星测量海面高的精度值；
根据所述海面高差、所述序列标准差值和所述测高卫星测量海面高的精度值，利用公式计算所述深海压力仪的测量标准差，得到所述深海压力仪进行海深测量时的精度；其中，为所述深海压力仪的测量标准差，为序列标准差值，为测高卫星测量海面高的精度值，σΔMSS为海面高差的标准差。
6.一种确定深海压力仪海深测量精度的系统，其特征在于，包括：
布设位置获取模块，用于获取深海压力仪的布设位置；
观测数据获取模块，用于获取测高卫星与所述深海压力仪同步观测期间的卫星轨道数据和深海压力仪在所述测高卫星过顶时间的海深测量数据；
海面高差获取模块，用于根据所述卫星轨道数据和所述深海压力仪的布设位置，获取海面高差；所述海面高差为所述深海压力仪布设位置对应海面点CP与卫星地面轨迹中距离点CP最近的点PCA之间的海面高差；
卫星测量海面高值获取模块，用于根据所述卫星轨道数据，采用差值计算，获得点PCA处卫星测量海面高值；
深海压力仪的海深测量值获取模块，用于根据所述深海压力仪在所述测高卫星过顶时间的海深测量数据，获取所述卫星测量海面高值对应时刻的所述深海压力仪的海深测量值；
测量标准差获取模块，用于根据所述海面高差、所述点PCA处卫星测量海面高值和所述深海压力仪的海深测量值，获得所述深海压力仪的测量标准差，得到所述深海压力仪进行海深测量时的精度。
7.根据权利要求6所述的确定深海压力仪海深测量精度的系统，其特征在于，所述观测数据获取模块获取的测高卫星与所述深海压力仪同步观测期间的卫星轨道数据，包括卫星的轨道高度、卫星到海面的高度计的测距值、干对流层延迟改正数据、湿对流层延迟改正数据、电离层延迟改正数据、负荷潮汐改正数据、地球固体潮汐改正数据、极潮改正数据和海况偏差改正数据。
8.根据权利要求6所述的确定深海压力仪海深测量精度的系统，其特征在于，所述海面高差获取模块具体包括：
距离计算单元，用于根据所述卫星轨道数据和所述深海压力仪的布设位置，计算海面点CP与点PCA之间的距离；
平均海面高梯度值计算单元，用于采用全球平均海面高模型计算点CP的平均海面高梯度值；
海面高差确定单元，用于根据所述海面点CP与点PCA之间的距离和所述点CP的平均海面高梯度值，利用公式ΔMSS＝GradMSS×l确定所述海面高差；其中，ΔMSS为海面高差，GradMSS为点CP的平均海面高梯度值，l为海面点CP与点PCA之间的距离。
9.根据权利要求7所述的确定深海压力仪海深测量精度的系统，其特征在于，所述卫星测量海面高值获取模块利用SSHsat2＝h-(R+Rdry+Rwet+Riono+Rssb+Rlt+Rst+Rpt)计算得到点PCA处卫星测量海面高值；其中，SSHsat为点PCA处卫星测量海面高值，h为卫星的轨道高度，R为卫星到海面的高度计的测距值，Rdry表示干对流层延迟改正数据，Rwet表示湿对流层延迟改正数据，Riono表示电离层延迟改正数据，Rlt表示负荷潮汐改正数据，Rst表示地球固体潮汐改正数据，Rpt表示极潮改正数据，Rssb表示海况偏差改正数据。
10.根据权利要求6所述的确定深海压力仪海深测量精度的系统，其特征在于，所述测量标准差获取模块具体包括：
深海压力仪测量海面高值计算单元，用于根据所述海面高差和所述深海压力仪的海深测量值，利用公式SSHsat1＝D+dmooring+ΔMSS计算与所述点PCA处卫星测量海面高值相同时刻的深海压力仪测量海面高值；其中，SSHsat1为与所述点PCA处卫星测量海面高值相同时刻的深海压力仪测量海面高值，D为所述深海压力仪的零位高度，dmooring为所述深海压力仪的海深测量值，ΔMSS为所述海面高差；
观测差值计算单元，用于根据所述深海压力仪测量海面高值和所述点PCA处卫星测量海面高值，利用公式计算单次同步观测期间的观测差值；其中，为单次同步观测期间的观测差值，SSHsat2为点PCA处卫星测量海面高值；
序列标准差值获取单元，用于根据多个同步观测周期中所述观测差值的变化序列，得到序列标准差值；
测高卫星测高精度值获取单元，用于获取所述测高卫星测量海面高的精度值；
深海压力仪测量标准差获取单元，用于根据所述海面高差、所述序列标准差值和所述测高卫星测量海面高的精度值，利用公式计算所述深海压力仪的测量标准差，得到所述深海压力仪进行海深测量时的精度；其中，为所述深海压力仪的测量标准差，为序列标准差值，为测高卫星测量海面高的精度值，σΔMSS为海面高差的标准差。
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