Método de compensación y corrección de errores para la observación del nivel de agua interior con SWOT

SONG Jie ,  

ZHANG Shengjun ,  

KONG Xiangxue ,  

WANG Wanning ,  

CHE Defu ,  

摘要

El lanzamiento del satélite SWOT (Surface Water and Ocean Topography) para la monitorización de la topografía de las aguas superficiales y oceánicas ha supuesto una revolución en la vigilancia global del nivel de los cuerpos de agua interiores. Su modo de medición de altura de amplio campo utiliza imágenes bidimensionales para obtener información de la elevación de la superficie del agua, logrando una observación de área en lugar de la tradicional observación lineal a lo largo de la órbita. Sin embargo, los datos de observación de SWOT todavía contienen errores aleatorios y sistémicos significativos que limitan su aplicación en el monitoreo de nivel de agua de alta precisión. Basado en el producto L2_HR_PIXC de SWOT, este artículo selecciona tres grandes lagos — Taihu, Chaohu y Qinghai — así como embalses y ríos en la provincia de Liaoning y la región de Taihu como objetos de estudio, para analizar sistemáticamente las características de los errores aleatorios y sistémicos presentes en la observación del nivel de agua de SWOT. Frente al ruido de observación causado por errores aleatorios de varios metros a decenas de metros, se propone un método de eliminación de ruido en dos pasos que elimina eficazmente puntos dispersos anómalos; posteriormente, mediante el análisis de las características de cambio de la superficie del lago, se revela la distribución espacial de los errores sistémicos residuales de SWOT según la distancia al mar; sobre esta base, y combinando la característica de aproximado nivel horizontal de la superficie del lago, se propone un método para corregir los errores sistémicos residuales utilizando solo un puesto de control único. Los resultados de validación con niveles medidos demuestran que SWOT alcanza una precisión a nivel decimétrico solamente con la eliminación de ruido, con un RMSE de 0.1 a 0.5 m en diferentes estaciones; los errores sistémicos residuales muestran diversas regularidades bajo diferentes pases orbitales, con una correlación aproximadamente lineal con la distancia entre pases cerca del mar, y cuadrática a mayor distancia. Tras la corrección, el RMSE en la región de Liaoning disminuyó en 0.07 m, y en la región de Taihu la reducción superó 0.300 m, alcanzando 0.230 m y 0.160 m respectivamente. En resumen, el proceso de refinamiento establecido para el producto de nivel de agua SWOT en este artículo puede proporcionar soporte teórico y un camino práctico para su aplicación de alta precisión.

关键词

cuerpos de agua interiores; altimetría satelital; monitoreo del nivel de agua; SWOT; errores aleatorios; método de eliminación de ruido en dos pasos; errores sistémicos; corrección de errores

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