综述：万山雷达高度计定标场厘米级陆海大地水准面建模与验证

《Geodesy and Geodynamics》：Centimeter-level land-sea geoid for Wanshan Radar Altimeter Calibration Site: Modeling and validation

本文针对中国首个、全球第五个雷达高度计定标场——万山海域，创新性地提出融合陆海重力数据的"移去-恢复"技术框架，构建了无缝衔接的陆海一致大地水准面模型。研究首创虚拟观测点机制定量评估陆海重力数据差异，并利用DTU平均海面高（MSS21）与平均动力地形（MDT22）组合验证方法，首次在南海低纬度复杂潮汐海域实现厘米级精度验证。模型在陆域精度达3.7厘米，海域达3.6厘米，为粤港澳大湾区海平面监测和海洋工程提供了统一的垂直基准。

　　

万山雷达高度计定标场厘米级陆海大地水准面建模与验证

研究背景与挑战

作为全球第五个业务化卫星雷达高度计定标场和中国首个此类设施，万山定标场对保障中国自主卫星高度计数据精度、推进南海动力海洋过程研究具有重要意义。建立该区域厘米级海洋大地水准面模型是支撑定标场高程控制和海洋科学研究的基础任务。然而，海洋大地水准面的精确验证面临严峻挑战：传统陆地GNSS/水准验证方法难以在缺乏固定控制点的海域直接应用，而船载GNSS技术结合水动力模型的验证方法在低纬度南海又受复杂半日潮汐和季风海况的制约。

数据与方法创新

研究收集了香港及周边海域的陆地重力、岛屿重力和船载重力数据（图1空间分布示意），结合55个GNSS/水准点，采用"移去-恢复"计算技术框架。该技术通过计算残差重力异常（Δg_res= Δg - Δg_terr- Δg_M），利用斯托克斯积分构建重力大地水准面。创新点在于设立虚拟观测点评估陆海重力差异，结果显示陆海重力异常无系统偏差，仅存在1 mGal的随机误差差异。

模型构建与验证

通过融合SRTM 3″地形模型和EGM2008全球重力场模型，构建了1′×1′分辨率的陆海大地水准面模型。陆域验证采用GNSS/水准测得的高程异常，海域验证则创新性使用DTU MSS₂₁海面高模型减去DTU MDT₂₂动力地形模型作为独立基准。验证结果表明：陆域精度标准差0.0371米（图3对比显示良好一致性），海域与DTU模型比较标准差0.0363米（图4海域大地水准面分布），整体精度优于4厘米。

技术突破与应用价值

研究首次在南海实现厘米级海洋大地水准面验证，解决了低纬度复杂潮汐区验证难题。建立的陆海统一高程基准满足Jason-3/Sentinel-6等卫星高度计绝对偏差定标需求，为粤港澳大湾区海平面监测、海洋工程提供了统一垂直基准。虚拟观测点机制和DTU模型组合验证方法为其他海域垂直基准建立提供了新思路。

局限与展望

当前海域验证依赖DTU模型在南海的精度，未来需发展适应复杂海况的船载GNSS/水准验证技术，并通过多源海洋地形模型融合提升可靠性。研究将进一步开展多海域陆海一体化大地水准面验证实验，系统评估重力场模型跨陆海边界的连续性。