ICESat-2（Ice, Cloud, and Land Elevation Satellite-2）是NASA（National Aeronautics and Space Administration）研制发射的新型测高卫星（Smith et al., 2019），为科研人员提供地表三维观测数据。相较于ICESat，多波束配置的ICESat-2新型单光子测高卫星搭载的ATLAS（Advanced Topographic Laser Altimetry System）系统，具有小足印且采样密集等特点，为南极冰盖物质平衡定量研究提供更为可靠的基础测量数据，期望以优于0.4 cm/a的精度确定冰表高程变化（Neumann et al., 2019；Markus et al., 2017）。为满足ICESat-2发射前后的检校需求，先后有团队开展了基于地面GNSS（Global Navigation Satellite Systems）测线、机载测高、CCR（corner cube retro-reflector）（Brunt et al., 2017；Magruder & Brunt, 2018；Brunt et al., 2017；Brunt et al., 2019；Shen et al., 2021；Magruder et al., 2020；Li et al., 2021）验证任务，从高程、平面、足印等角度评估得到其产品精度。总体而言，以上研究多针对于极地内陆平坦区域，而让卫星测高精度最受挑战的区域分布于冰盖边缘，起伏的微地形和复杂的冰架特征为激光测高带来了诸多的困难。
本研究基于中国第36、38次南极科考现场，采用“星-空-地”结合的冰盖现场强化观测，融合UAV（Unmanned Aerial Vehicle）微地形建模技术和反射ICESat-2光子信号的地面棱镜CCRs阵列装置，借助所同步采集的高精度GNSS定位数据，构建不同冰表类型特征的“真值环境”，探究所发现的单光子信号获取、大坡度和复杂冰表面特征导致的“测高异常”问题，实现ICESat-2数据在南极冰盖内陆以及边缘的厘米级地面测高精度验证评估。此外，利用UAV三维重建（Küng et al.，2012）在南极中山站冰盖边缘基于RTK基站辅助的无人机摄影测量技术生成高分辨率正射影像以及数字表面模型（DSM，digital surface models）。通过与ICESat-2测高数据对比发现，相较于其发布的ATL06（Level 3a land ice height product）数据（20 m分辨率），其ATL03（Level 2a geolocated photons product）光子数据有着更密集的采样分布（约为0.7 m），在描述典型区域冰川表面微地形，特别是在融池、冰裂隙等坡度较大的不连续区域时具有显著优势。然而，该数据本身存在大量的噪声，表面高程重建仍需进一步优化。在此基础上，开发多源遥感辅助的ICESat-2卫星测高“光子云”数据处理新方法构建冰盖表面“曲线光子带”，分析刻画冰盖表面高程变化特征。基于参考构建的“真值环境”，利用地形特征匹配评估ICESat-2 ATL03表面光子重建高程数据的平面定位精度为2.2-5.8 m。此外，还进一步探讨了不同场景下各种因素对地表高程误差的影响。平面偏移改正后的ATL03数据和相应的UAV建模DSM数据比较分析结果表明，地面坡度和曲率是影响ICESat-2精度的主要因素。针对于研究区域内的海冰、湖泊、冰裂隙、入海前缘等要素，高精细的UAV三维模型为评估光子测高精度提供了参考。
 

卫星测高,精度评估,高程重建