2012年11月1日上午，中国测绘学会2012年综合学术年会在西安曲江国际会议中心开幕。
本届年会以“创新理念 共谋发展 构建数字中国 探索智慧未来”为主题，来自全国测绘地理信息产业界、各相关领域和港澳地区的3000多人参加大会。
武汉大学测绘学院院长、中国工程院院士李建成在大会中作了题为《卫星测高技术的研究进展》的报告。
以下为报告内容：
尊敬的各位代表、各位领导，今天借中国测绘学会年会，我向大家汇报一下卫星测高技术的研究进展。
大家知道GPS的出现使我们导航、地理信息系统发生了一场深刻的革命，这个革命主要体现在这种技术的出现，使我们可以直接测定它的目标，不需要我们丈量边长和角度来传递它的边差。今天正好是应用卫星测高技术20年，卫星测高技术最早是在73年开始实施，92年由于把GPS加在卫星测高仪上引发了监测。
卫星测高技术研究大洋环流(PPT展示内容)，从这张图可以看出，事实上大洋环流不光停留在表面，海底和海面有大洋环流，我们卫星测高技术主要监测环流。地球有五个圈层，其中水圈海洋那是我们能量交换的重要圈层，也就是水圈，所以大洋环流卫星测高技术里面起了非常非常重要的作用。下面我从四个方面给大家说一下卫星测高技术的原理、技术进展、现状和成果。
最早GPS是1969年考拉提出来的，它的原理非常简单，我们由于海洋它是液态的，不能进行埋设，我们在陆地上可以埋设，海洋上无法埋设，海洋只有通过卫星精密的轨道。卫星飞过来以后，我们可以实时测定卫星到海平面的高度，这个高度只要我们记下时间和坐标就可以了，遗憾的是我们只能测定卫星高度到海平面的距离。我们利用卫星大地测量的原理，卫星精密轨道定位的原理，可以确定卫星到轨道面的距离。由于它几何坐标和陆地上一样，海平面有海面地形，海面地形在全球最高2米，最低也是负2米。海面地形包括丰富的海洋动力学信息，就是水往低处流，所以大地测量学家在过去海洋监测当中具有非常好的贡献，就是卫星测高基本原理。经过各项改正，包括仪器改正、电离层改正、对流层湿分量和干分量改正，海况偏差改正，逆气压改正，海洋潮汐改正，固体潮改正，极潮改正。在GPS出现之前，人们试图利用激光追踪站，激光追踪站再多，在地面上也是有限的，尤其在海面上基本上不可能设置很多激光追踪站，所以在1992年美国和法国的一颗卫星首次加载了GPS，那个时候开启了卫星重力的新纪元。GPS不仅是我们地面上一个重要手段，也是目前我们所有测绘卫星的一个重要的有效整合，没有它无法定位。大地测量卫星需要精良的轨道，因此是难度最大的卫星。从1969年到1973年，我们人类掌握的卫星已经非常非常多了，发射了系列卫星，我们国家也发射了一颗海洋2号卫星，事实上在国际上大部分卫星测高主要为了大地测量的目的。
这个是一张时间表，虽然它失败了，大家可以看到这个卫星的轨道高度逐渐趋于合理，通过实践当中从400公里，第二颗卫星就达到了正确的认识，科学家认识到这个数据非常珍贵，7、8年以后美国发射了著名的一颗卫星，全球重力数据的获取，如果用人工的，或者用船测的几乎无法实现，只有通过连续的卫星观测。这个卫星的数据是97年在国际上的压力下才释放出来，西方国家在谴责美国的同时，欧洲发射了ESY卫星，它的卫星轨道定位的精度我们很难想象，达到一个厘米的进度，这个科学家是我们中国的华人，后来ESY这个卫星由于跟踪系统不太好，所以95年又发射了第二颗卫星。我们人类从85年开始已经获得了近连续的实时的卫星测高数据，就是海平面的监测数据。
我们国家的海洋2号卫星，从2001年开始论证，整整论证了10年，终于在2011年8月15号发射了，虽然我们当时参与了很多论证，但是无论是在卫星的高度还是重复周期都不尽合理，但是已经发射。重复周期我们采用14天和168天，一般是15—17天左右，正好是一个海洋潮汐，海洋动力学其中有一个重要任务就是来监测海洋潮汐现象，所以我们国家这颗卫星在理论上不完全科学，因为我们是后发的。海洋卫星系列，2012、2015、2019年继续要发，这个卫星测高质量非常宝贵，对于我们大地研究和海洋研究是非常重要的信息。海洋2号采用了Ku和C波段测高仪，还有DORIS系统，GPS前身是多普勒，放在地面上用监测卫星就是GORIS，这是目前上全球最完善的一个跟踪系统。先执行两年的14天重复周期观测，然后执行一年期的大地测量漂移轨道。
海洋卫星轨道高度在800—1300公里，而倾角是82度，所以国际上以美国和欧洲为代表的发射NASA，用激光原理来测内陆冰的冰面高度，当然还要研究环境变化。搭载的主要是GLAS系统，另外携带有三个同样的激光发射器，ICE寿命一般是三年，但是大约是33天到55天之间。ESA欧洲空间局，主要是为了科学研究，其次是为军事，基本军事占的成分非常非常少，05年发射了首颗冰层的探测卫星，由于火箭发生了故障，损失了大约1个亿欧元。包括西部的冰川融化这也是一项重要的内容，因为牵扯到我们将来的长江流域和黄河流域，主要在西部，它的源头主要依靠冰雪消融。雷达空间分辨率极高，足以探测到北极的浮冰和冰裂。近极卫星轨道，可以获得整个北极盆地的全视图。新型的测高仪技术，现在采用更高分辨率，波长更短，同时满足精度和分辨率的要求，主要从Ku—Ka，频率更高;测高方法的改变，单点到面扫描;卫星数目的改变从单颗到星座;信号源的改变GPS反射信号。卫星测高到Ka波段提高了近3倍的频率，地物分辨率更高。星下点雷达高度计/雷达干涉计。另外就是测高卫星星座，假如说我们一颗卫星上测定的，隔一个月得到的同样一个地点的海平面高度，如果我们有24颗卫星，每个轨道面上有8颗卫星，我们设置3个轨道面，那我们观测的数据就非常客观了，我们全天后的实时监测海平面的高度，同时的。
另外就是GNSS，这个分辨率低，精度高。包括印度也准备在明年发射卫星测高技术，它和法国联合，这是一个总的时间表，2012、2014、2017、2019年。今年为了国际上推行这个计划，所以国际上做了20年的科研研讨会，这个卫星已经排到后10年了，不同卫星数据重叠率很高，连续实时监测。关于卫星处理，这是一个很好的课题，海平面总是在变化。卫星寿命原来设定5年，到现在已经设到10年了。2008—2012年由于卫星测高数据在开拓海源我们非常好，但是在近海雷达回波的信号不好，所以专门成立一个工作组。另外在数据编辑准则方面，高于开阔海域的水汽含量，复杂动力环境的海况与潮汐改正都有了很大进展。另外卫星处理源也很多了，所以国际上也在建立数据库系统，其中德国GFZ，做数据库和数据处理分析系统，还有NASA都在做这方面的工作。另外海平面高精度是1度×1度，有了卫星测控技术精度和分辨率在不断提高，这是法国空间局提供的模型。98年到11年这个精度不断提高，从南纬和北纬全部有数据，利用了7年得出的海平面高度。还有法国空间局去年得出的模型。另外就是丹麦科技大学的空间研究中心不断做海平面高，试图现在联合卫星激光数据还有海洋侧高数据，由KMSS04演化到DNSC08，分辨率达到2公里×2公里的海平面高。卫星测高数据将在今年年底释放，除了用于海平面高的确定几何高度，同时利用几何高度，我们大地测量学家，利用几何资料可以反映卫星测高资料，用卫星侧高数据反映重力场，这张图是07年16.1的版本，到08年推出了18.1，又历经了4年，又做了19.1的即将发布卫星测高资料，精度提高的非常显著。
海洋重力场模型，DNSC08—GTU10。这个是海面地形与海洋环流，CNES—CLS09海面地形模型，这个是卫星测高和海洋学联合模型。这个是东西分量和南北分量的模型，这是非常重要的模型，对于热交换我们可以看处理它的流向速度。原来计划在本世纪，GPS在上世纪实现了几何定位一次革命，这个革命是深刻的，号称三大卫星重力计划，但遗憾的是现在目前的重力传感器还达不到我们预期目标，在本世纪初卫星重力场要取得前所未有的科技成果，但现在没有取得，现在最高精度也只能达到0.4米左右，现在我们还有很长的路要走。这个是通过丹麦的平均海平面高模型，通过140公里的滤波得出的海洋地形图。目前的大力测量学科整个技术对于过去的行业，我认为基本上趋于平稳，我们大力测量学家在未来的发展当中就是和气候学、海洋学、大气学，解决相关人类面临的重大科技问题，而是走向更基础的学科，大力测量将来的发展必须多学科交叉发展，不是单服务于行业。海面地形与海洋环流，黑潮区域海面地形年变化，还有黑潮及其分支运动的变化，这个对于海洋学研究非常重要。另外就是海底地形模型，全球的第一张图就是利用卫星测高资料，海底地形图主要有美国的一套，还有美国DMA，现在目前主要的海底地形图主要利用大地测量的手段，首先利用卫星测高，算出海平面高。这张图是海底地形，重力异常，给出了V18.1的海底地形图。因为全球海平面变化对环境影响非常大，所以目前海平面高基本上在国际上达成共识是在升高，平均1毫米左右，但是平均的倾斜度是在3毫米，加上它变化的速率。它的速率一般公认为百分之一毫米，100年我们会增加一毫米左右的变化。这个是海平面高的异常，海平面高的高度是正负100米，这100米的变化一个厘米左右根本看不出来，为此一些学者找了稳态的参考值，然后把大值减掉，发现赤道方面有海平面异常，异常最大是25厘米，变化很小。另外测高+验潮站联合确定海平面变化，验潮站首先造价很高，分析海平面上升的速度是否加快起到了重要的推进作用。
另外海平面变化研究机构，在国际上空间局，美国的大气海洋局，还有澳大利亚的一些研究机构，澳大利亚联邦科学与工业组织。得出的结果基本上是接近的，这个年变化率是3毫米，各大卫星倾斜都在加快，所以我们人类面临的环境和资源枯竭，在海平面的变化中可以反映出来。在80年代以前，上上个世纪主要采用蓝色这条线，尾部红线有20年的卫星测高资料，而验潮资料在历史深1880年国外就开始有了。另外联合GRACE和海水温度盐度数据，GRACE反演海水质量变化，实测温盐计算海水比容变化。这是地下水还有冰和水的总量的变化情况，海水冰面在03年到08年是0.5米，精度是正负0.4毫米。此外就是厄尔尼诺现象，赤道海平面发生了异常，变化是25厘米，25厘米对全球的整个影响非常大，整个全球海平面高是正负100米，稍微这么一动，对我们整个气候的变化影响就非常大，这是从09年到10年我们做的图。
海啸监测，04年在苏门答腊岛西海岸附近发生了最强烈的地震，地震并引发了海啸，9级大地震，我们卫星测高数据目前来说还不能实时监测它，因为我们监测出来的卫星测控数据还没有传达下来。04年12月26号正好发生了海啸，但是我们这颗卫星正好不在这个地区，所以我们无法去监测，国际上为了监测全球的海平面的实施变化，也成为了重要的基础设施，大地测量是研究整个地球的，不是研究局部的，所以我们国家的基础设施比较薄弱。这个海啸的监测我们也做了一些与气候变化的研究，三颗卫星，这三个数据结果的相关性非常大，时间上基本上接近，所以卫星测高将来的发展多类卫星同时并发的卫星，现在我们还做不到。内陆水域水位变化监测。这是极地冰盖及其变化监测。基础数据预处理，包括双频电离层改正，噪声平滑及单频电离层改正模型更新。基于地转流方程，计算了全球大洋环流东西和南北分量，绘制了全球大洋环流图。
这是近60年全球平均海平面变化的时间序列，这是潮汐的影响。还有内陆湖的研究这是非常重要的课题，利用卫星重力和卫星测高资料，不仅研究地表水还可以研究地下水，一般地震的变化反映不了重力场的变化。另外就是研究内陆湖水位的监测，最后就是我们研究多湖的海平面，五大湖各个水位的变化。我的汇报完毕，谢谢各位。
(以上内容根据现场速记整理，未经本人审核)
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