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利用 T/P 及 Jason-2 測高資料監測赤布張錯湖水位變化

分析 T/P 衛星 pass 242 在緯度 33.34 度~33.44 度的波形,此處列出 4 種不 同週期的波形(圖 5-1),加以比較分析,圖 5-1(a)的波形在北緯 33.37 度之前及 33.42 度之後的波形較凌亂,推測原因為脈衝打到陸地所導致,圖 5-1(b)較接近 海洋波形,推測此時湖面未結冰,且波形較好的區域在北緯 33.36 度~33.4 度之 間,圖 5-1(c)在北緯 33.37 度~33.4 度之間的波形為 specular,可使用適合冰棚研 究的波形重定法解算之,圖 5-1(d)在北緯 33.37 度之前的波形較差,北緯 33.37 度~33.39 度之間的波形僅有一個波峰,可以解算,北緯 33.39 度~33.42 度的波 形多為不只一個波峰,較難使用波形重定法解算,北緯 33.42 度之後的波形維 specular,也是能夠解算的波形,綜合以上的分析,且此研究區域為湖面,應選 擇最靠近湖中央的點,較不易受到淺灘或陸地的影響,因此選擇 bin05 點(經度 90.1395980 度,緯度 33.3824400 度)做為主要研究點位(Case1),亦選取 bin01

~bin10 列入比較(Case2)(圖 5-2)。

圖 5-1 赤布張錯附近波形 (a)為 T/P 軌道 242 第 68 週期之波形 (b)為第 92 週期之波形

(a)

(b)

圖 5-1 赤布張錯附近波形(續) (c)為 T/P 軌道 242 第 269 週期之波形 (d)為第 300 週期之波形

(c)

(d)

圖 5-2 赤布張錯選點, 黃點為 bin01~bin10 之中點,紅點為 bin05 之中點

5-2 各項改正資料

圖 5-3~圖 5-8 為赤布張錯測高儀及環境等六項改正,表 5-1 為六項改正量 之比較,衛星質心改正量無論是平均值或標準差都最小,最大的是地球固體潮改 正,此六項改正與唐古拉山的六項改正相去不遠,推測為距離相近,且此六項改 正之趨勢及跨年變化較為穩定。

表 5-1 赤布張錯各項改正量比較

COG dry wet iono sol pol 最小值 -0.007 -2.364 -0.095 -0.150 -0.181 -0.013 最大值 0.004 -2.275 -0.003 -0.005 0.322 0.019

差值 0.011 0.089 0.092 0.145 0.503 0.032 平均值 -0.001 -2.318 -0.028 -0.039 0.005 0.002 標準差 0.003 0.014 0.018 0.030 0.092 0.008

單位:m

圖 5-3 赤布張錯(bin05)衛星質心改正

圖 5-4 赤布張錯(bin05) 乾對流層改正

圖 5-5 赤布張錯(bin05) 濕對流層改正

圖 5-6 赤布張錯(bin05) 電離層改正

圖 5-7 赤布張錯(bin05) 地球固體潮改正

圖 5-8 赤布張錯(bin05) 極潮改正

5-3 波形重定改正量

同樣選用門檻值演算法(Threshold 50%)進行波形重定。改正量如圖 5-9 及 圖 5-10,Case1 的改正量平均分布在 2~7 公尺的範圍,僅有一點達到 30 公 尺,Case2 改正量平均分布在 -5~7 公尺的範圍,只有幾點達到 40 多公尺,顯 示此處波形很明顯比唐古拉山單純,Case1 改正前後高程比較如圖 5-11,平均都 是向下修正,且可發現一些較大或較小的高程值,估計為粗差,之後一併剔除。

表 5-2 為兩種 Case 的波形重定改正量比較,Case2 因為點位較多,且有部份分 布在陸地上,故標準差較大。由表 5-3 可知,經過波形重定後高程資料,Case1 的標準差從 148.053 公尺減為 147.387 公尺,平均高程從 4911.614 公尺降為 4906.949 公尺,Case2 的標準差從 193.000 公尺減為 192.530 公尺,平均高程 從 4912.890 公尺降為 4907.906 公尺,顯示波形重定的改正有所成效,而兩 Case 之間相差約 1 公尺。

-10

1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004

Time (year)

1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004

Time (year)

retracked cor. (m)

圖 5-10 赤布張錯(bin01~bin10)波形重定改正量(Case2)

4860

1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 Time (year)

5-4 地形梯度改正

由於此研究區域為湖面,理論上是平面,且選點位於湖中央,故將 Case1 分 為不修正與加以做地形梯度改正兩種 Case 一起列入做比較:

Case1-1:為未做位置修正的結果。

Case1-2:因湖面理論上是等位面,故採用 EGM08 展開到 2160 階求得的大 地起伏(geoid)值作為地形梯度改正之模型(圖 5-12),模型的產生方法如同 唐古拉山的模型(2)~(4),由 GMT 軟體計算而得。

圖 5-12 赤布張錯附近之 EGM08 geoid 模型(單位: m), 圖中黑色線框起範圍為赤布張錯。

圖 5-13 為 Case1-2 之地形梯度改正量,可以看得出來其改正量在 -0.01~

0.01 公尺之間,相較於 4906.949 公尺的平均高程,改正非常小,故我們將此兩 結果做一比較(表 5-4),可知兩者平均值相差 0.0001 公尺,比較標準差以有 做改正的 Case2 標準差 147.4268 公尺較 Case1 的標準差 147.4273 公尺小,故地 形梯度改正在此研究中仍然有讓數據更加精確的效果,但影響有限。

圖 5-13 赤布張錯(bin05)地形梯度改正量(Case1-2)

表 5-4 赤布張錯湖水位經地形梯度改正後高程之比較

Case1-1 Case1-2 最小值 4748.0079 4748.0152 最大值 6826.2092 6826.2038 差值 2078.2013 2078.1886 平均值 4906.4011 4906.4010 標準差 147.4273 147.4268

單位:m

5-5 粗差剔除

使用三倍後驗標準差將粗差剔除後如圖 5-14~圖 5-16,但因為前二種 Cases 結果非常接近,故由表 5-5 來比較,得知 Case1-2 雖然在位置修正後,標 準差較小,但經過粗差剔除後,反而比 Case1-1 的標準差稍大,但兩者依然非常 的相近,故可推論在湖水面應可不需要做地形梯度改正,而 Case2 範圍較大,平 均高程 4896.78835 公尺與 Case1 的 4896.40900 公尺相差約 0.3 公尺,其標準 差 2.80321 公尺,也和 Case1 相去不遠,故可推論,在計算湖水面高程變化時,

即使選到一點陸地的範圍,在依序做完改正後,仍可將陸地的高程點大致剔除掉。

表 5-5 赤布張錯湖水位經粗差剔除後 3 種 Cases 之高程比較

Case1-1 Case1-2 Case2 最小值 4890.20800 4890.20200 4888.45568 最大值 4902.84400 4902.84200 4905.17483 差值 12.63600 12.63900 16.71915 平均值 4896.40900 4896.40900 4896.78835 標準差 2.18585 2.18588 2.80321

單位:m

4888.0

1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003

Time (year)

1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003

Time (year)

Hetght (m)

圖 5-15 赤布張錯(bin05)經粗差剔除後之高程變化圖(case1-2)

4886.0 4888.0 4890.0 4892.0 4894.0 4896.0 4898.0 4900.0 4902.0 4904.0 4906.0 4908.0

1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004

Time (year)

Hetght (m)

圖 5-16 赤布張錯(bin01~bin10)經粗差剔除後之高程變化圖(case2)

5-6 高斯濾波

1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003

Time (year)

1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003

Time (year)

Hetght (m)

圖 5-18 赤布張錯(bin05)經高斯濾波後之高程變化圖(case1-2)

4895.0

1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004

Time (year)

Hetght (m)

圖 5-19 赤布張錯(bin01~bin10)經高斯濾波後之高程變化圖(case2)

表 5-6 赤布張錯高斯濾波後 3 種 Cases 之比較

圖 5-20 為原有的 T/P 數據加入 Jason-2 資料的高程變化圖,Jason-2 的資料 處理不再贅述,可以由圖看出湖水位趨勢,在 1993~1998 年間,湖水位是往上 的趨勢,到了 1998 年後,有個突降,而後再漸漸上升。

4894 4895 4896 4897 4898 4899 4900 4901

1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 Time (year)

Height (m)

bin01~bin10 bin05

圖 5-20 赤布張錯經高斯濾波後之高程變化圖(T/P + Jason-2 資料)

第六章 唐古拉山冰層與赤布張錯湖面變化綜合分析

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