衛星測高原理與簡介

衛星測高技術自 1969 年以來發展至今，已有四十多年的歷史。起初，由於 海水表面較為平滑穩定且對於雷達訊號反射率較好，因此測高衛星被用於測量海 平面高度，而陸地表面因為有植被、建物等覆蓋，且對於雷達訊號反射率較差，

造成測高衛星在陸地上觀測精度也相對較差，所以近年來學者們（Martin et al., 1983;Bamber et al., 1994;Davis, 1997）紛紛研究發展出如波型重定等較有效的演 算法，來提升陸地觀測精度。

LSH

H

H ：由衛星量測至地表面的距離

.

cor ：改正量

圖 2-4 衛星測高原理示意圖

ellipsoid terrain H

H

LSH tracking station

satallite

2-2 衛星測高改正分析

的電子密度隨著太陽的輻射強度、季節、時間及位置等因素而改變，自由電子含 Weather Forecasting, ECMWF）所建立之數值模型來改正，但由於本研究區域為 陸地及湖泊，T/P 搭載的三頻微波輻射儀（TOPEX Microwave Radiometer, TMR）

遇到陸地這種無法反射的地貌，無法正常運作，故本研究使用 ECMWF 模型來

（1） 波形重定之距離修正量（distance correction）

（2） 坡度改正（slope correction）

（3） 地形梯度改正（surface gradient correction）

2-3 測高衛星任務簡介

2-3-1 TOPEX/Poseidon 衛星介紹

TOPEX/Poseidon 由美國太空總署 NASA 和法國太空總署 CNES 共同合作研 發，簡稱 T/P 衛星。於 1992 年 10 月發射成功，是第一顆專為量測海水面變化所 Jason-1 為佳。Jason-1 衛星在陸地上的資料精度較差（Frappart et al., 2006），故 本研究不採用此測高衛星數據。

Jason-2 軌道資料 （http://topex-www.jpl.nasa.gov/missions/ostmjason2/ ）

• 軌道高度：1336 km

• 軌道傾角：66 度

• 運行速度：繞地球一周 112 分鐘

• 任務壽命：5 年

2-4 衛星測高之應用

衛星測高技術最初是用來監測海水位及湖水位高度變化等諸多海洋學應 用，在大地測量及地球物理學的應用為決定大地水準面及重力異常，進而計算全 球重力場，因此衛星測高在大地測量領域最大的貢獻就是提供具有統一高程基準 且精度高的海洋大地水準面。

海洋環流是由海水的水平壓力梯度所引起的，它會造成海面高相對於大地水 準面的傾斜，根據測高資料可以求得海面地形，再經由海面地形與地轉流的大小 方向可以求得海洋環流的分布模式。

海潮的漲落也是海洋學家及地球物理學家一直以來關注的課題之一，其中，

Schwiderski（1984）利用驗潮資料和水文動力方程式推導出全球海潮模式，且 Cartwright and Ray（1990）用 Geosat 測高衛星資料對此模式加以修正，得到更 精準的海潮模式，這更說明了測高資料在海潮模型中扮演著非常重要的角色。

近年來，由於波形重定演算法的興起，測高衛星的應用更深入到陸地上，舉 凡冰原的質量變動、沿海地層下陷等等，地表的高程變化也是主要的研究課題之 一。

第三章 研究區域資料來源及處理