衛星測高技術是指利用衛星載體攜帶的高度計，實時測量地球表面高度隨時間的變化信息。由于科學技術的發展和限制，衛星測高技術的實際應用起始于20世紀80年代，早期的測高衛星主要用于測量全球海平面的高度及其隨時間的變化信息。其典型代表是歐洲和美國聯合開發的Topex/Poseidon衛星，其測量精度達到2~3cm。

衛星測高技術的主要原理如圖1所示：1利用GPS衛星和地面衛星跟蹤系統，實時計算出測高衛星的運行軌跡（經緯度、高度、時間），從而實時得到衛星距地球質心的高度；2 利用星載高度計實時計算衛星到星下點瞬時海面的高度；3 計算星下點的橢球高度?？紤]到地球是一個扁圓的旋轉橢球體，因此還需要考慮橢球（地球扁率）的影響。

圖1 衛星測高原理示意圖

海面地形是指海面高度減去大地水準面高。海洋學認為，海面地形主要是由海洋洋流或環流引起的。因此，利用衛星測高資料和大地水準面資料可以研究海洋環流。對于大地測量學和地球物理學來講，利用長期的衛星測高資料可以得到平均海面高度。長期平均海平面近似認為大地水準面，大地水準面一階導數即重力異常，由重力異?？梢苑囱莺５椎匦?，如圖2所示。

圖2 衛星測高數據在大地測量及地球物理學方面的應用

早期的測高衛星主要用于研究全球海平面的變化信息。因此，在軌道設計上主要針對緯度±60°以內的海洋變化。隨著科學技術的發展和時間的推移，人們越來越渴望了解兩極地區冰川冰蓋積雪等變化信息，進而研究大氣、海洋以及全球氣候的變化過程對人類的影響。針對兩極地區地形高度變化的特點，人們設計了激光測距衛星（ICESAT），其測量原理和先前的測高衛星一樣，只是高度計的設計采用了激光系統。相對于以前的電磁波測高系統，激光系統具有更小的散射半徑（地面光斑直徑70米），進一步減小了地形起伏對測量結果的影響，其測量原理如圖3所示。

圖3 ICESAT衛星測量示意圖

(詹金剛供稿)