周子涵, 王秀英*, 楊德賀, 成萬(wàn)里， 顏蕊, 何宏瑋, 郭峰

1 應(yīng)急管理部國(guó)家自然災(zāi)害防治研究院, 北京 100085 2 河南省地震局信陽(yáng)地震臺(tái)， 河南信陽(yáng) 464031

0 引言

中國(guó)地震電磁監(jiān)測(cè)衛(wèi)星計(jì)劃(The China Seismo-Electromagnetic Satellite mission，CSES)的首顆地球物理探測(cè)衛(wèi)星“張衡一號(hào)”(以下簡(jiǎn)稱ZH-1)自2018年2月2日發(fā)射至今已連續(xù)運(yùn)行近三年.ZH-1衛(wèi)星的主要科學(xué)目標(biāo)是獲取有關(guān)電磁場(chǎng)、電離層等離子體和帶電粒子空間環(huán)境的全球數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)和研究可能與地震活動(dòng)有關(guān)的電離層擾動(dòng)，特別是與這些破壞性活動(dòng)有關(guān)的電離層擾動(dòng)，支持地球物理學(xué)、空間科學(xué)電波科學(xué)等方面的研究，并為國(guó)際合作和科學(xué)界提供數(shù)據(jù)共享服務(wù)(Shen et al.，2018a,2018b).

衛(wèi)星上搭載了8個(gè)國(guó)產(chǎn)載荷和1個(gè)意大利載荷，8個(gè)國(guó)產(chǎn)載荷中有4個(gè)與電離層參數(shù)觀測(cè)有關(guān).LAP(Langmuir Package)是其中最重要的一個(gè)，主要用于原位電子密度、電子溫度及衛(wèi)星浮動(dòng)電勢(shì)等參數(shù)的觀測(cè)，是ZH-1衛(wèi)星電離層觀測(cè)數(shù)據(jù)的主要數(shù)據(jù)源.LAP載荷觀測(cè)電子密度的基本原理：通過(guò)傳感器收集電流，根據(jù)浸入等離子體探針的電流電壓(I-V)特性的分析來(lái)推測(cè)探針?biāo)谖恢玫碾娮用芏?Yan et al.，2018).

對(duì)于衛(wèi)星觀測(cè)，新數(shù)據(jù)在正式發(fā)布使用之前，需要對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證，以檢驗(yàn)新數(shù)據(jù)集的正確性、可靠性及與其他數(shù)據(jù)集之間的一致性.因?yàn)闇?zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)是進(jìn)行空間科學(xué)問(wèn)題研究的基礎(chǔ)，對(duì)LAP數(shù)據(jù)進(jìn)行完整的驗(yàn)證也是必不可少的工作.通常，對(duì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性使用參考數(shù)據(jù)源(如地基測(cè)高儀觀測(cè)數(shù)據(jù)，非相干散射雷達(dá)觀測(cè)數(shù)據(jù)等)進(jìn)行檢驗(yàn)，如Krankowski等(2011)利用歐洲地區(qū)地基測(cè)高儀數(shù)據(jù)對(duì)COSMIC掩星(Radio Occultation, RO)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證；Cherniak和Zakharenkova(2014)使用非相干散射雷達(dá)數(shù)據(jù)驗(yàn)證COSMIC無(wú)線電掩星電子密度數(shù)據(jù)；Lomidze等(2018)基于非相干散射雷達(dá)數(shù)據(jù)對(duì)Swarm衛(wèi)星原位等離子(LP)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證等；也可以使用其他已經(jīng)經(jīng)過(guò)校驗(yàn)的數(shù)據(jù)集進(jìn)行驗(yàn)證，如Kakinami等(2013)利用AE衛(wèi)星、COSMIC衛(wèi)星數(shù)據(jù)檢驗(yàn)DEMETER衛(wèi)星原位電子密度數(shù)據(jù)，Wang等(2019b)利用COSMIC衛(wèi)星數(shù)據(jù)檢驗(yàn)ZH-1衛(wèi)星掩星(GRO)數(shù)據(jù)等.

ZH-1衛(wèi)星于2018年7月完成在軌測(cè)試，其后Wang等(2019a)利用2018年7月—2018年11月的LAP數(shù)據(jù)與同期Swarm兩顆衛(wèi)星LP數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證，初步驗(yàn)證結(jié)果表明：LAP原位電子密度觀測(cè)無(wú)論在全球空間尺度、衛(wèi)星軌道級(jí)觀測(cè)以及晝夜相對(duì)變化方面，都與Swarm衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)保持高度一致的相對(duì)變化.另外，王秀英等(2021)利用ZH-1衛(wèi)星2019年LAP數(shù)據(jù)對(duì)中國(guó)及鄰區(qū)電離層時(shí)空特征的研究結(jié)果也顯示：LAP數(shù)據(jù)可以正確反映電離層的多種分布特征以及公認(rèn)的空間氣候現(xiàn)象.這些都表明LAP數(shù)據(jù)相對(duì)變化與其他數(shù)據(jù)集是一致，但LAP數(shù)據(jù)在數(shù)值上與其他數(shù)據(jù)集存在較大差異.LAP數(shù)據(jù)與具有相似飛行高度的Swarm B LP數(shù)據(jù)最大相差近6倍，細(xì)節(jié)分析還發(fā)現(xiàn)這種差異在不同緯度區(qū)有差別.由于Swarm衛(wèi)星的數(shù)據(jù)已經(jīng)過(guò)比較嚴(yán)格的檢驗(yàn)和校正(Lomidze et al.，2018)，初步推斷LAP數(shù)據(jù)與其他數(shù)據(jù)集間可能存在系統(tǒng)性偏差.

雖然LAP觀測(cè)數(shù)據(jù)不影響對(duì)數(shù)據(jù)相對(duì)變化的研究和應(yīng)用，但當(dāng)涉及到對(duì)絕對(duì)數(shù)據(jù)的應(yīng)用時(shí)，如電離層建模研究，這一問(wèn)題將極大制約其可用范圍.隨著對(duì)電離層認(rèn)識(shí)的深入，越來(lái)越多的研究問(wèn)題需要來(lái)自不同觀測(cè)任務(wù)的數(shù)據(jù)集之間協(xié)同，這要求不同數(shù)據(jù)集間既有相對(duì)變化的一致性，還要在數(shù)值上保持一致.因此，對(duì)LAP數(shù)據(jù)進(jìn)行校正也是一項(xiàng)很重要的研究工作.

如前所述，對(duì)新數(shù)據(jù)的校驗(yàn)通常選取參考數(shù)據(jù)源，由于地基測(cè)高儀觀測(cè)僅能觀測(cè)到F2層峰值高度(hmF2)以下的電離層數(shù)據(jù)，ZH-1衛(wèi)星飛行(507 km)于hmF2以上，因此對(duì)LAP數(shù)據(jù)展開(kāi)校正工作首先可以考慮地基非相干散射雷達(dá)(ISR)觀測(cè)數(shù)據(jù).通過(guò)前期對(duì)幾個(gè)ISR觀測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的收集分析工作發(fā)現(xiàn)：由于ZH-1衛(wèi)星特殊的觀測(cè)地方時(shí)，僅有Millstone Hill觀測(cè)站的ISR觀測(cè)數(shù)據(jù)可用，但該觀測(cè)點(diǎn)在450 km，尤其是500 km高度以上的電子密度觀測(cè)值波動(dòng)較大(Wang et al.，2020)，不適于校正工作.因此，本文采用COSMIC在中緯度地區(qū)的RO觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行LAP數(shù)據(jù)的校正工作.因?yàn)镃OSMIC數(shù)據(jù)自2006年以來(lái)，已經(jīng)過(guò)很多研究者的檢驗(yàn)(Lei et al.，2007；Kelley et al.，2009；Chuo et al.，2011；Krankowski et al.，2011；McNamara and Thompson，2015)，證明RO數(shù)據(jù)在中緯度地區(qū)與地基數(shù)據(jù)及其它數(shù)據(jù)集具有較高的一致性，但在赤道附近的白天觀測(cè)數(shù)據(jù)有較大誤差(Yue et al.，2010).目前，COSMIC數(shù)據(jù)已被廣泛應(yīng)用，得到很多研究成果(Liu et al.，2010；孫凌峰等，2014；Hsu et al.，2018；Kamal et al.，2020)，2019年6月COSMIC2發(fā)射，繼續(xù)產(chǎn)出全球覆蓋的RO數(shù)據(jù)，并服務(wù)于相關(guān)科學(xué)研究和應(yīng)用.

綜上所述，本文將利用COSMIC及COSMIC2衛(wèi)星在中緯區(qū)的RO數(shù)據(jù)與ZH-1衛(wèi)星LAP觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比，獲得對(duì)LAP數(shù)據(jù)的校正關(guān)系；然后利用與ZH-1衛(wèi)星具有相似飛行高度的Swarm B衛(wèi)星LP觀測(cè)數(shù)據(jù)檢驗(yàn)校正后的數(shù)據(jù)，以分析校正結(jié)果的優(yōu)劣；并在前期初步檢驗(yàn)認(rèn)為存在系統(tǒng)誤差的基礎(chǔ)上，繼續(xù)對(duì)LAP數(shù)據(jù)與Swarm B LP數(shù)據(jù)的偏差分布情況進(jìn)行詳細(xì)分析.希望本文的工作對(duì)LAP數(shù)據(jù)的相關(guān)用戶能有所幫助.

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)介紹

1.1.1 ZH-1衛(wèi)星及LAP數(shù)據(jù)簡(jiǎn)介

ZH-1是一顆太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星，傾角97.4°，高度507 km，觀測(cè)范圍在地理緯度-65°至65°之間.衛(wèi)星完成一個(gè)圓形軌道觀測(cè)約需94.6 min，每天約飛行15個(gè)完整軌道.ZH-1重訪周期為5 d，5 d后重復(fù)之前的觀測(cè)軌道.在一個(gè)重訪周期內(nèi)可獲得約75個(gè)在經(jīng)度方向上均勻分布的軌道，兩個(gè)相鄰軌道間的平均距離為4.8°，在赤道地區(qū)的距離約為500 km.衛(wèi)星升軌(由南向北飛)經(jīng)過(guò)地面某點(diǎn)的地方時(shí)(Local Time，LT)約為夜間02∶00左右，降軌(由北向南飛)的地方時(shí)約在14∶00左右(Huang et al.，2018； Wang et al.，2019a).

ZH-1衛(wèi)星LAP載荷安裝于衛(wèi)星迎風(fēng)面，有兩個(gè)傳感器，傳感器1作為主傳感器，傳感器2作為備份.LAP載荷可以測(cè)量電子密度(Ne，測(cè)量范圍5×102至1×107/cm-3)、電子溫度(Te，測(cè)量范圍500 K到10000 K)，還能夠監(jiān)測(cè)航天器的浮動(dòng)電勢(shì)及其變化，有關(guān)LAP載荷的詳細(xì)介紹請(qǐng)參考Yan等(2018).

LAP數(shù)據(jù)以HDF5格式保存，每半軌觀測(cè)數(shù)據(jù)保存一個(gè)文件，一個(gè)完整軌道可得到兩個(gè)數(shù)據(jù)文件，分別表示升軌(夜間)和降軌(白天)觀測(cè).每個(gè)HDF5數(shù)據(jù)文件以連續(xù)軌道編號(hào)標(biāo)記，并在文件名中用“1”和“0”區(qū)分同一軌道的升軌和降軌.衛(wèi)星每天可飛行約15圈，因此每天可得到約30個(gè)LAP數(shù)據(jù)文件.根據(jù)《電磁監(jiān)測(cè)試驗(yàn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案》，LAP數(shù)據(jù)從0級(jí)到4級(jí)分為5級(jí)，其中2級(jí)數(shù)據(jù)是具有衛(wèi)星軌道信息的物理量數(shù)據(jù)，是科學(xué)研究應(yīng)用中最常用的數(shù)據(jù).本文校驗(yàn)使用的數(shù)據(jù)即指LAP 2級(jí)數(shù)據(jù).

ZH-1衛(wèi)星自2018年2月發(fā)射，2018年7月完成在軌測(cè)試，在軌測(cè)試期間電子密度數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換算法經(jīng)過(guò)幾次更新(Wang et al.，2019a).為確保數(shù)據(jù)的一致性，本文只使用在軌測(cè)試完成以后的數(shù)據(jù)，即2018年7月以后的數(shù)據(jù)；為確保數(shù)據(jù)有足夠的時(shí)間跨度以及有足夠匹配的數(shù)據(jù)量來(lái)展開(kāi)校正工作，本文使用自2018年8月至2020年6月的數(shù)據(jù).

1.1.2 COSMIC數(shù)據(jù)簡(jiǎn)介

COSMIC(Constellation Observing System for Meteorology，Ionosphere and Climate，又名FORMOSAT-3 in Taiwan)任務(wù)于2006年4月發(fā)射，由六顆相同的低軌衛(wèi)星組成，可以獲得全球范圍的近實(shí)時(shí)的電離層反演(radio accultation, RO)數(shù)據(jù)(Anthes et al.，2008).COSMIC衛(wèi)星上的GPS接收機(jī)(GOX)可接收來(lái)自GPS衛(wèi)星的兩個(gè)L波段信號(hào)，然后通過(guò)算法反演出不同高度的電子密度數(shù)據(jù)，以獲得一個(gè)垂直剖面事件.

COSMIC衛(wèi)星飛行高度為800 km，可獲取由電離層底部到衛(wèi)星高度的電離層反演數(shù)據(jù)，其中包括ZH-1衛(wèi)星飛行高度處的電子密度數(shù)據(jù).COSMIC在發(fā)射之初，每天可提供超過(guò)2000～2500個(gè)掩星事件，與ZH-1同時(shí)觀測(cè)的時(shí)段(2018年2月—2019年3月)，雖然每日觀測(cè)事件有所減少，其全球觀測(cè)仍可提供相當(dāng)數(shù)量的掩星事件，但2019年3月以后，COSMIC觀測(cè)數(shù)據(jù)大大減少.2019年6月25日COSMIC2發(fā)射，可以繼續(xù)提供相同質(zhì)量的觀測(cè)數(shù)據(jù).因此可以使用COSMIC和COSMIC2數(shù)據(jù)對(duì)LAP數(shù)據(jù)進(jìn)行校正.由于RO觀測(cè)在赤道附近地區(qū)反演誤差較大，在中緯度區(qū)的反演數(shù)據(jù)經(jīng)多種驗(yàn)證研究(Kelley et al.，2009；Krankowski et al.，2011；McNamara and Thompson，2015)證明具有較高的精度，因此本文使用COSMIC(2018年8月—2019年7月)以及COSMIC2(2019年10月—2020年6月)在中緯區(qū)(南北緯30°～50°)的RO數(shù)據(jù)對(duì)LAP數(shù)據(jù)進(jìn)行校正.

為比較COSMIC和LAP數(shù)據(jù)，需要選擇兩個(gè)任務(wù)的匹配數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，即具有相似空間和時(shí)間范圍的觀測(cè)數(shù)據(jù).本文挑選匹配數(shù)據(jù)的條件如下：(1)對(duì)于時(shí)間范圍，兩個(gè)匹配觀測(cè)的時(shí)間差小于半小時(shí)；(2)對(duì)于空間范圍，兩個(gè)匹配數(shù)據(jù)的緯度和經(jīng)度差異分別小于2°和5°.對(duì)于COSMIC掩星事件的空間位置，我們使用峰值高度處的空間位置，以提高數(shù)據(jù)匹配的檢索效率.對(duì)于符合前述2個(gè)條件的COSMIC匹配事件，取507±5 km高度，即502～512 km范圍內(nèi)的平均值作為COSMIC匹配數(shù)據(jù)值.

本文使用COSMIC Level-2電子密度剖面數(shù)據(jù)(ionPrf)，數(shù)據(jù)文件可以從https:∥cdaac-www.cosmic.ucar.edu/cdaac/下載.

1.1.3 Swarm數(shù)據(jù)簡(jiǎn)介

Swarm星座由歐洲空間局于2013年11月22日發(fā)射，由三顆衛(wèi)星(A、B和C)組成，其中Swarm B飛行高度約510 km.三顆衛(wèi)星都可以觀測(cè)原位等離子密度(LP)數(shù)據(jù)，采樣率為2 Hz(Knudsen et al.，2017)，Swarm衛(wèi)星的LP數(shù)據(jù)已經(jīng)過(guò)仔細(xì)的校驗(yàn)(Lomidze et al.，2018)，并經(jīng)過(guò)應(yīng)用檢驗(yàn)(Xiong et al.，2016a，b；Marchetti and Akhoondzadeh，2018).因Swarm B與ZH-1衛(wèi)星的高度非常相近，可以用Swarm B觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)經(jīng)COSMIC校正后的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，以評(píng)估校正結(jié)果的優(yōu)劣以及校正后的誤差分布情況.

Swarm衛(wèi)星為全球觀測(cè)，ZH-1衛(wèi)星僅觀測(cè)南北地理緯度65°之間的范圍，因此本文僅對(duì)ZH-1南北緯50°之間的校正數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)(ZH-1衛(wèi)星在緯度65°附近的觀測(cè)數(shù)據(jù)受載荷開(kāi)機(jī)關(guān)機(jī)影響，可能存在誤差，暫不考慮).另外，Swarm衛(wèi)星的觀測(cè)地方時(shí)不固定，觀測(cè)軌道逐漸變化，與固定地方時(shí)觀測(cè)的ZH-1衛(wèi)星的匹配軌道可能出現(xiàn)在不同的緯度區(qū)，因此可以使用Swarm衛(wèi)星在不同緯度區(qū)的LP觀測(cè)數(shù)據(jù)與ZH-1衛(wèi)星的LAP數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以獲得不同緯度區(qū)的校正結(jié)果的誤差分布情況.

從兩顆衛(wèi)星(Swarm B和ZH-1)挑選匹配觀測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)間和空間挑選條件與COSMIC數(shù)據(jù)挑選條件一樣，但挑選方法有差別.因Swarm和ZH-1的產(chǎn)出是連續(xù)軌道的觀測(cè)數(shù)據(jù)，匹配數(shù)據(jù)的挑選方法如下：(1)將-50°至50°的地理緯度區(qū)間，以10°為間隔分成11個(gè)緯度帶；(2)對(duì)于每一個(gè)緯度區(qū)，以分割緯度為中心，與此緯度差小于2°相應(yīng)軌道所在經(jīng)度差小于5°為兩顆衛(wèi)星的匹配軌道；(3)對(duì)于一組匹配軌道，取兩顆星在匹配緯度范圍內(nèi)觀測(cè)數(shù)據(jù)的平均值作為匹配值；(4)使用以上方法分別對(duì)不同緯度帶的匹配數(shù)據(jù)進(jìn)行校正結(jié)果分析.這里特別說(shuō)明一點(diǎn)，挑選匹配數(shù)據(jù)時(shí)，采用地理或地磁坐標(biāo)并不影響最終挑選結(jié)果，所以本文計(jì)算采用地理坐標(biāo)，因?yàn)閮蓚€(gè)數(shù)據(jù)集中都提供了地理坐標(biāo)參數(shù).

Swarm星座的原位等離子數(shù)據(jù)可以從ftp:∥swarm-diss.eo.esa.int/下載，其中的Level-1b(L1b)數(shù)據(jù)集是校正后的物理量觀測(cè)數(shù)據(jù)，本文將使用來(lái)自Swarm B衛(wèi)星的2018年8月至2020年6月的Level-1b數(shù)據(jù)進(jìn)行LAP校正數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)以及誤差分析工作.

1.2 校驗(yàn)方法簡(jiǎn)介

本文采取的研究方法：首先，從COSMIC、COSMIC2衛(wèi)星自2018年8月至2020年6月在中緯度地區(qū)的掩星事件中，挑選與ZH-1衛(wèi)星LAP觀測(cè)數(shù)據(jù)匹配的掩星數(shù)據(jù)，利用回歸分析方法獲得二者之間的擬合關(guān)系，即對(duì)LAP數(shù)據(jù)的校正關(guān)系；其次，利用Swarm B衛(wèi)星自2018年8月至2020年6月在不同緯度區(qū)與ZH-1衛(wèi)星的匹配數(shù)據(jù)，檢驗(yàn)校正后LAP數(shù)據(jù)與Swarm B數(shù)據(jù)的一致性以及LAP數(shù)據(jù)相對(duì)于Swarm B數(shù)據(jù)的誤差分布情況；最后，基于不同緯度區(qū)的比較結(jié)果，分析LAP數(shù)據(jù)與Swarm數(shù)據(jù)的誤差分布形態(tài)及引起數(shù)據(jù)間關(guān)系變化的原因，并推測(cè)可能的誤差情況.

因?yàn)檠芯繑?shù)據(jù)所在時(shí)段太陽(yáng)活動(dòng)水平極低，極端事件很少，所以本文的研究數(shù)據(jù)沒(méi)有特別區(qū)分平靜和擾動(dòng)的情況，在校正階段和驗(yàn)證階段的所有匹配數(shù)據(jù)都將參與計(jì)算分析.

2 結(jié)果及分析

2.1 LAP數(shù)據(jù)校正關(guān)系

利用1.1.2節(jié)所述的挑選條件，從COSMIC、COSMIC2衛(wèi)星2018年8月到2020年6月在中緯度區(qū)的掩星事件中搜索出與LAP數(shù)據(jù)匹配的COSMIC數(shù)據(jù)，其中白天(14∶00 LT左右)數(shù)據(jù)581組，夜間(02∶00LT左右)數(shù)據(jù)625組，結(jié)果如圖1、圖2所示的匹配數(shù)據(jù)散點(diǎn)圖所示.

圖1 COSMIC與ZH-1白天匹配數(shù)據(jù)的散點(diǎn)圖圖中的虛線為斜率為1的等值線，實(shí)線是實(shí)際擬合直線.空心圓表示超過(guò)3倍均方差的異常值點(diǎn).Y軸表示COSMIC Ne數(shù)據(jù)，X軸表示ZH-1 Ne數(shù)據(jù).R2指擬合優(yōu)度系數(shù)；n是匹配數(shù)據(jù)個(gè)數(shù).Fig.1 Scatter plot of matched data points from daytime COSMIC and ZH-1 observationsThe dash line in Fig.1 is the equal value line with a slope of 1, and the solid line is the linear fitting line. The open circles are points exceeding 3 times RMSE (root mean square error). Y refers to COSMIC Ne , and X refers to ZH-1 Ne. R2 is the goodness-of-fit coefficient; n is the total data number.

圖2 COSMIC與ZH-1匹配夜間數(shù)據(jù)的散點(diǎn)圖，其他同圖1Fig.2 Scatter plot of matched data points from nighttime COSMIC and ZH-1 observations，The same as Fig.1

對(duì)兩組(白天和夜間)數(shù)據(jù)分別計(jì)算相關(guān)系數(shù)，結(jié)果如表1.表中同時(shí)給出了利用3σ準(zhǔn)則排除異常點(diǎn)后的相關(guān)系數(shù).

表1 不同情況下的數(shù)據(jù)數(shù)目及相關(guān)系數(shù)Table 1 Number of data and correlation coefficients for different situations

之所以要排除異常點(diǎn)，是因?yàn)镃OSMIC和LAP數(shù)據(jù)中都存在突跳的情況，這時(shí)的匹配點(diǎn)并不能反映真實(shí)數(shù)據(jù)，需要從總體中去除，以免對(duì)后續(xù)計(jì)算造成影響.這里采用3σ準(zhǔn)則來(lái)去除異常點(diǎn)，異常點(diǎn)在圖1、圖2中以空心點(diǎn)標(biāo)識(shí).

夜間匹配數(shù)據(jù)的散點(diǎn)分布如圖2所示.相較于圖1，夜間數(shù)據(jù)的波動(dòng)明顯比白天數(shù)據(jù)更為劇烈，數(shù)據(jù)比較分散，由表1中的相關(guān)系數(shù)，兩組數(shù)據(jù)間的相關(guān)性夜間數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于白天數(shù)據(jù)，由此得到的線性擬合關(guān)系可靠性遠(yuǎn)不及白天數(shù)據(jù).根據(jù)掩星數(shù)據(jù)的誤差分析結(jié)果(Yue et al., 2010)，電離層波動(dòng)越大，反演誤差越大，白天在地磁赤道附近以及夜間的電離層波動(dòng)較大，掩星數(shù)據(jù)都有較大誤差.因此，本文僅以COSMIC白天中緯度數(shù)據(jù)為準(zhǔn)獲取校正關(guān)系.對(duì)于白天和夜間匹配數(shù)據(jù)的擬合差異性將在討論部分進(jìn)行分析.

從圖1可以看到，COSMIC在中緯度區(qū)的白天電子密度(Ne)觀測(cè)數(shù)據(jù)與ZH-1的Ne觀測(cè)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出非常好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.8536，反映了兩組數(shù)據(jù)具有高度一致的相對(duì)變化關(guān)系；但兩組數(shù)據(jù)間具有較大的差異，導(dǎo)致擬合直線(圖1中的實(shí)線)遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離等值變化線(圖1中的虛線).由此可見(jiàn)，在中緯度地區(qū)，ZH-1的電子密度原位觀測(cè)與COSMIC觀測(cè)數(shù)據(jù)具有一致的相對(duì)變化，但它們之間具有較大的數(shù)值差異，與Wang 等(2019a)利用Swarm數(shù)據(jù)檢驗(yàn)LAP數(shù)據(jù)的結(jié)論一致.

進(jìn)一步對(duì)兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合，得到COSMIC與ZH-1數(shù)據(jù)具有如下線性關(guān)系：

NeCOSMIC=4.1830×NeZH-1+1.1033.

(1)

上式表明，對(duì)LAP數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)(1)的線性校正后才能達(dá)到與COSMIC數(shù)據(jù)相當(dāng)?shù)乃?這里需要說(shuō)明，(1)式給出的擬合系數(shù)按照將原始數(shù)據(jù)縮小104得到(ZH-1和COSMIC數(shù)據(jù)均縮小104)，所以為還原結(jié)果校正后還需要乘上104.后續(xù)的繪圖中采用同樣的方式表達(dá)，即將原始觀測(cè)數(shù)據(jù)縮小104，以便于繪圖和圖形的直接比較.

分別對(duì)線性關(guān)系式(1)的斜率系數(shù)及截距進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果的p值均小于2×1016，表明線性擬合關(guān)系的兩個(gè)參數(shù)都能通過(guò)顯著性檢驗(yàn).

由(1)式，ZH-1得到的Ne數(shù)據(jù)比COSMIC數(shù)據(jù)小4.1830倍，由于COSMIC數(shù)據(jù)在中緯度地區(qū)與地面測(cè)高儀數(shù)據(jù)具有較高的一致性，其在F2層峰值高度(hmF2)以上的反演數(shù)據(jù)誤差也很小(Yue et al.，2010；Wang et al.，2019b)，可以得出ZH-1的Ne觀測(cè)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)小于參考數(shù)據(jù)，需要對(duì)其進(jìn)行校正.

對(duì)校正前后的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較.為量化誤差，表2給出了白天原始數(shù)據(jù)及校正后數(shù)據(jù)的絕對(duì)和相對(duì)誤差.

表2 ZH-1與COSMIC之間Ne的絕對(duì)誤差與相對(duì)誤差Table 2 Absolute and relative error of Ne between CSES and COSMIC

由表2結(jié)果可得知，COSMICNe和LAPNe之間的偏差(均值差異)為3.9949×104/cm3，均方差(RMSE)為1.8286×104/cm3，相對(duì)偏差和相對(duì)RMSE分別為482.74%和185.59%，表明兩組數(shù)據(jù)集間存在很大的正數(shù)差異.校正后匹配數(shù)據(jù)間的偏差為0.0003×104/cm3，RMSE為1.0651×104/cm3，相對(duì)偏差和相對(duì)RMSE分別為0.0544%和24.2364%，與校正前結(jié)果相比得到了極大地改善.圖3給出了校正前后兩組數(shù)據(jù)間差異的分布圖，由圖可見(jiàn)校正前兩組數(shù)據(jù)差分布右偏，差值的峰值在2.5～3.0×104/cm3左右，校正后差值大致呈以0為中心的正態(tài)分布形態(tài).

圖3 COSMIC與ZH-1匹配數(shù)據(jù)校正前后差值的直方圖(a) COSMIC數(shù)據(jù)與校正前ZH-1數(shù)據(jù)的差值分布直方圖; (b) COSMIC數(shù)據(jù)與校正后ZH-1數(shù)據(jù)的差值分布直方圖.橫軸表示COSMIC和ZH-1匹配數(shù)據(jù)的差值.Fig.3 Histogram of the data difference between COSMIC and ZH-1 data before and after the calibration(a) is the histogram of the difference between COSMIC and the original ZH-1 data, and (b) is the histogram of the difference between COSMIC and the calibrated ZH-1 data. X refers to the data difference between Ne from COSMIC and ZH-1.

2.2 LAP校正數(shù)據(jù)驗(yàn)證

由上節(jié)結(jié)果可知，校正后的LAP數(shù)據(jù)與COSMIC數(shù)據(jù)具有很好的一致性，但這種檢驗(yàn)和校正數(shù)據(jù)是同一組數(shù)據(jù)，其結(jié)果可信度較低.為評(píng)估LAP電子密度校正后數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，繼續(xù)使用與ZH-1衛(wèi)星具有相似飛行高度的Swarm B衛(wèi)星LP原位等離子觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)校正結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn).

使用1.1.3節(jié)中的檢索條件和方法，對(duì)兩顆衛(wèi)星從2018年8月到2020年6月在不同緯度區(qū)的觀測(cè)數(shù)據(jù)搜索匹配數(shù)據(jù)，符合本文約定搜索條件的數(shù)據(jù)僅出現(xiàn)在2019年8月14日至2019年9月14日.因?yàn)镾warm衛(wèi)星的觀測(cè)地方時(shí)是變化的，大約每隔4個(gè)月與ZH-1衛(wèi)星的觀測(cè)地方時(shí)重合一次，但重合時(shí)的時(shí)間差可能超過(guò)了本文約定的0.5 h時(shí)差，因此僅有一組在時(shí)間和空間上滿足條件的匹配數(shù)據(jù).這組匹配數(shù)據(jù)的散點(diǎn)圖如圖4所示，其中的橫軸為用(1)式校正后的LAP數(shù)據(jù).根據(jù)Wang等(2019a)的結(jié)果，LAP原始數(shù)據(jù)與Swarm B的觀測(cè)數(shù)據(jù)平均相差近6倍，由圖4可以看到，經(jīng)過(guò)校正后LAP數(shù)據(jù)與Swarm B數(shù)據(jù)間的誤差大大減小，說(shuō)明校正有效.

雖然校正后兩組數(shù)據(jù)基本一致，兩組匹配點(diǎn)在等值線(圖4中的虛線)附近分布，但圖4中明顯顯示兩者之間還存在不一致，即：在較小觀測(cè)值時(shí)，校正后的LAP數(shù)據(jù)與Swarm B數(shù)據(jù)具有較好的一致性，但在較大觀測(cè)值時(shí)經(jīng)過(guò)校正的LAP白天和夜間數(shù)據(jù)仍小于Swarm B數(shù)據(jù).為進(jìn)一步分析誤差的根源，表3、表4分別給出了白天和夜間匹配數(shù)據(jù)在不同地理緯度區(qū)的誤差結(jié)果.兩表中同時(shí)給出了匹配數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)、匹配數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)、校正后數(shù)據(jù)的絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差，絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差的計(jì)算方法同上，即：絕對(duì)誤差為SwarmNe和LAPNe差值的平均值，相對(duì)誤差為匹配數(shù)據(jù)差值除以校正LAPNe后所得相對(duì)差異的平均值.

由表3的結(jié)果可以看到，Swarm B數(shù)據(jù)與ZH-1的LAP數(shù)據(jù)在所有選擇的地理緯度區(qū)間都保持了高度一致的相關(guān)性，表明兩者之間的相對(duì)變化一致.由于線性校正不會(huì)改變兩者之間的相對(duì)變化關(guān)系，但經(jīng)過(guò)校正后兩者之間的絕對(duì)誤差大大減小.在有些緯度區(qū)，校正后的LAP數(shù)據(jù)與Swarm B數(shù)據(jù)基本一致，如圖5(a—e)所示案例；有些緯度區(qū)，校正后的數(shù)據(jù)兩者之間仍存在比較明顯的偏差，如圖5(f—g)所示，對(duì)應(yīng)圖4a中的偏離等值線的點(diǎn)；在赤道附近，兩者之間比較分散，如圖5h所示，值得注意的是圖5i，北緯50°N這個(gè)區(qū)域校正后的數(shù)據(jù)雖然比較接近，但呈現(xiàn)的結(jié)果是LAP數(shù)據(jù)變化很小，而Swarm B數(shù)據(jù)則變化很大，表現(xiàn)出此區(qū)域的絕對(duì)誤差很小，但相對(duì)誤差并不小的情況.比較表3的結(jié)果，校正數(shù)據(jù)存在一個(gè)明顯的隨緯度變化的特點(diǎn)：隨緯度降低，誤差變大.圖5表明兩顆衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)不是統(tǒng)一的線性關(guān)系，所以單一線性校正關(guān)系不能消除兩者之間的全部偏差.此結(jié)論與Wang等(2019a)的結(jié)論是一致的.

圖4 Swarm B和ZH-1匹配數(shù)據(jù)的散點(diǎn)圖(a) 白天數(shù)據(jù); (b) 夜晚數(shù)據(jù).圖中虛線為斜率為1的等值線.Y軸表示Swarm B數(shù)據(jù)，X軸表示校正后的ZH-1數(shù)據(jù).Fig.4 Scatter plots of matched data points from Swarm B and ZH-1(a) The daytime measurements, and (b) nighttime measurements. The dash line is the equal value line with a slope of 1. Y axis refers to the data from Swarm B, and X axis refers to the calibrated data from ZH-1.

圖5 日間匹配數(shù)據(jù)在不同地理緯度區(qū)域的散點(diǎn)圖虛線為斜率為1的等值線，實(shí)線是實(shí)際擬合直線.Y軸表示Swarm B Ne數(shù)據(jù)，X軸表示ZH-1 Ne數(shù)據(jù).Fig.5 Scatter plots of matched daytime data points at different latitudesThe dash line is the equal value line with a slope of 1, and the solid line is the linear fitting line. Y refers to data from Swarm B, and X refers to calibrated data from ZH-1.

表3 Swarm Ne和LAP Ne不同地理緯度白天數(shù)據(jù)的絕對(duì)和相對(duì)誤差Table 3 Absolute and relative error of daytime Nebetween CSES and Swarm

分析表4中的誤差數(shù)據(jù)，夜間LAP數(shù)據(jù)校正后在有些區(qū)域仍有較大誤差，如南緯30°～40°的區(qū)域，而且誤差的分布規(guī)律明顯不同于白天數(shù)據(jù)的誤差分布規(guī)律.圖6中給出了幾個(gè)典型緯度區(qū)校正后匹配數(shù)據(jù)的散點(diǎn)圖，其中圖6(a—c)中，兩組數(shù)據(jù)間表現(xiàn)了非常好的線性關(guān)系，圖6(d—f)中，數(shù)據(jù)間的關(guān)系比較分散，兩組數(shù)據(jù)明顯呈現(xiàn)兩個(gè)線性關(guān)系.

表4 Swarm Ne和LAP Ne不同地理緯度夜間數(shù)據(jù)的相對(duì)和絕對(duì)誤差Table 4 Absolute and relative error of nighttime Nebetween CSES and Swarm

圖6 夜間匹配數(shù)據(jù)在不同地理緯度區(qū)域的散點(diǎn)圖虛線為斜率為1的等值線，實(shí)線是實(shí)際擬合直線.Y軸表示Swarm B Ne數(shù)據(jù)，X軸表示ZH-1 Ne數(shù)據(jù).Fig.6 Scatter plots of matched nighttime data points at different latitudesThe dash line is the equal value line with a slope of 1, and the solid line is the linear fitting line. Y refers to data from Swarm B, and X refers to calibrated data from ZH-1.

3 討論

本文利用COSMIC在中緯度區(qū)的RO觀測(cè)數(shù)據(jù)，以獲得對(duì)ZH-1 LAP數(shù)據(jù)的校正關(guān)系，因?yàn)镃OSMIC在中緯度的峰值密度(NmF2)觀測(cè)數(shù)據(jù)與地面觀測(cè)具有較好的一致性(Wang et al.，2019b)，在峰值高度以上也具有較小的反演誤差(Yue et al.，2010).由于掩星數(shù)據(jù)在夜間電離層波動(dòng)較大時(shí)的誤差較大(Yue et al., 2010)，本文COSMIC與LAP夜間匹配數(shù)據(jù)的離散關(guān)系也說(shuō)明了這一點(diǎn)，使用這些數(shù)據(jù)得到的擬合關(guān)系存在較大不確定性，因此本文僅使用白天數(shù)據(jù).鑒于擬合結(jié)果是線性關(guān)系，并不會(huì)改變數(shù)據(jù)間的相對(duì)變化關(guān)系，但校正后的數(shù)據(jù)會(huì)大大減少不同數(shù)據(jù)集間的偏差.

由于電離層隨空間、時(shí)間變化而變化，對(duì)校正數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)也需要跨越不同的空間和時(shí)間覆蓋范圍.全球觀測(cè)的Swarm B衛(wèi)星，與ZH-1具有相似的飛行高度，可以提供覆蓋全球范圍的檢驗(yàn)數(shù)據(jù).兩者雖然共同觀測(cè)時(shí)間超過(guò)2年，但滿足匹配數(shù)據(jù)時(shí)間搜索條件的數(shù)據(jù)只有一個(gè)時(shí)段，即2019年8月14日至2019年9月14日，這個(gè)時(shí)段接近于秋分點(diǎn)，太陽(yáng)即將直射赤道區(qū)，對(duì)赤道及低緯度電離層影響較大，對(duì)兩個(gè)半球中緯區(qū)的影響大致相當(dāng)，也即這個(gè)時(shí)段的電離層觀測(cè)數(shù)據(jù)，在南北兩個(gè)半球的中緯度地區(qū)大致相當(dāng)，不存在因?yàn)橄募净蚨径鴮?dǎo)致的南北半球電離層觀測(cè)數(shù)據(jù)的巨大差異，可以幫助排除兩組匹配數(shù)據(jù)是否存在空間上的差異，更方便對(duì)數(shù)據(jù)誤差的分析.

除個(gè)別情況外，對(duì)不同緯度區(qū)LAP和Swarm B匹配數(shù)據(jù)的比較結(jié)果可知，相關(guān)系數(shù)一般都接近0.9，甚至超過(guò)0.9，表明兩組數(shù)據(jù)在較大空間上都保持了高度一致的相對(duì)變化關(guān)系，兩組數(shù)據(jù)間的相對(duì)變化一致，這個(gè)結(jié)論與Wang等(2019a)利用Swarm星座數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)結(jié)論一致.根據(jù)他們對(duì)Swarm B和LAP全球平均情況得到的結(jié)果，Swarm B數(shù)據(jù)是LAP數(shù)據(jù)的近6倍，兩者在數(shù)值上存在很大差異.經(jīng)過(guò)本文所得關(guān)系校正后，兩組數(shù)據(jù)間基本達(dá)到同樣量級(jí).但同時(shí)從2.2節(jié)中的圖4可以看到，不論白天還是夜間數(shù)據(jù)，校正后的LAP數(shù)據(jù)仍有一部分與Swarm B數(shù)據(jù)存在明顯差異，從表3中可以明顯看到白天數(shù)據(jù)隨緯度降低誤差有所增大，表4計(jì)算的夜間數(shù)據(jù)誤差變化規(guī)律不明顯.為進(jìn)一步分析兩個(gè)衛(wèi)星匹配數(shù)據(jù)間的差異，圖7給出了白天和夜間匹配數(shù)據(jù)的差異隨地理緯度及地理經(jīng)度的變化.從圖7可以看到，與表3數(shù)據(jù)反映的情況一樣，白天匹配數(shù)據(jù)間的差異主要與緯度相關(guān)，與經(jīng)度沒(méi)有相關(guān)性，在赤道及附近區(qū)域(地理緯度±25°左右)的差異最大，Swarm B的數(shù)據(jù)普遍大于校正后的LAP數(shù)據(jù)；在中緯區(qū)，兩者之間的差異相當(dāng)，Swarm B稍微偏大.夜間觀測(cè)數(shù)據(jù)，較大差異的分布除與緯度相關(guān)外，還與經(jīng)度有關(guān)，這個(gè)區(qū)域在空間上大致相當(dāng)于南大西洋異常帶；除此之外，在其他區(qū)域的差異大致相當(dāng)，在0值附近波動(dòng).

圖7 校正LAP數(shù)據(jù)與Swarm數(shù)據(jù)偏差隨地理緯度及地理經(jīng)度的變化(a)與(b)分別為白天與夜晚數(shù)據(jù)間偏差隨地理緯度的變化情況，Y軸表示數(shù)據(jù)間Swarm B數(shù)據(jù)與校正后ZH-1數(shù)據(jù)的差值，X軸表示地理緯度.(c)與(d)分別為白天與夜晚數(shù)據(jù)間偏差隨地理經(jīng)度的變化情況， Y軸表示數(shù)據(jù)間Swarm B數(shù)據(jù)與校正后ZH-1數(shù)據(jù)的差值，X軸表示地理經(jīng)度.Fig.7 Variations of the difference between Swarm B and the calibrated LAP data with geographical latitude and longitude(a)and (b) are the variation of data deviation between day and night with latitude, respectively. Y axis refers to the difference between Swarm B and the calibrated ZH-1 data, and X axis refers to geographical latitude. (c) and (d) are the variation of data deviation between day and night with longitude, respectively. Y axis refers to the difference between Swarm B and the calibrated ZH-1 data, and X axis refers to geographical longitude.

這種差異在空間上的分布與2.2節(jié)中圖4反映的情況是一致的，如前所述，圖4白天和夜間匹配數(shù)據(jù)差異明顯顯示出一個(gè)規(guī)律性，即：在較小觀測(cè)值時(shí)，校正后的LAP數(shù)據(jù)與Swarm B數(shù)據(jù)分布于等值線附近，兩者基本相當(dāng)；在較大觀測(cè)值時(shí)，校正后的LAP數(shù)據(jù)仍小于Swarm B數(shù)據(jù)，兩者之間的差異較大.對(duì)于白天電離層觀測(cè)數(shù)據(jù)，在接近秋分時(shí)段，太陽(yáng)直射赤道及附近區(qū)域，導(dǎo)致這個(gè)區(qū)域白天電離層觀測(cè)數(shù)據(jù)值具有較大變化；對(duì)于南中緯的南大西洋異常區(qū)則對(duì)應(yīng)了威德?tīng)柡．惓^(qū)(Weddell Sea Anomaly，WSA)(Horvath and Essex，2003；Lin et al.，2010；Zakharenkova et al.，2017)，這個(gè)區(qū)域夜間電離層數(shù)據(jù)明顯大于白天觀測(cè)數(shù)據(jù)，夜間也會(huì)出現(xiàn)較大電離層觀測(cè)值.所以這兩個(gè)區(qū)域的較大數(shù)據(jù)差異與它們?cè)谶@里的觀測(cè)數(shù)據(jù)值較大是一致的.這種數(shù)據(jù)差異的分布與Wang等(2019a)認(rèn)為的在不同地理緯度區(qū)兩組數(shù)據(jù)間的線性關(guān)系不同的結(jié)論一致，但本文的分析證實(shí)了這種不同的線性關(guān)系不是由空間上的差異造成的，而是由觀測(cè)值的不同數(shù)值范圍造成的.

進(jìn)一步分析為什么不同觀測(cè)值范圍的比例關(guān)系會(huì)有變化呢？對(duì)于未經(jīng)校正的LAP數(shù)據(jù)，假設(shè)其與Swarm B的數(shù)據(jù)在某個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)間的觀測(cè)值分別為Ne(ZH-1)和Ne(Swarm)，由于兩者之間的相對(duì)變化一致，表明兩者觀測(cè)到的電離層相對(duì)變化一致.假設(shè)兩者觀測(cè)到的電離層相對(duì)變化都為Δ，Δ為正，則變化后兩組數(shù)據(jù)間的比例關(guān)系與變化前的比例關(guān)系之差為：

(2)

由于Ne(Swarm)數(shù)值大于Ne(ZH-1)，(2)式結(jié)果總是小于0.如果ZH-1和Swarm B觀測(cè)數(shù)據(jù)的相對(duì)變化量一致，它們的比例關(guān)系會(huì)隨觀測(cè)值增加而減小，這與圖4中觀測(cè)值增大時(shí)兩者間比例關(guān)系增加的情況不一致，這表明只有兩組數(shù)據(jù)間的增加量(即Δ)不是等比例增加，即Swarm變化量大于LAP變化量時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)本文所示兩組數(shù)據(jù)間的變化關(guān)系.這種情況我們推測(cè)很大可能與兩個(gè)衛(wèi)星載荷在不同觀測(cè)數(shù)據(jù)區(qū)間不同的線性動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性有關(guān).因?yàn)殡婋x層是隨時(shí)空變化的，兩個(gè)衛(wèi)星載荷線性動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性在不同觀測(cè)數(shù)值時(shí)的差異，會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)數(shù)據(jù)雖然呈現(xiàn)一致的趨勢(shì)變化，但兩組數(shù)據(jù)集間的線性關(guān)系會(huì)隨著觀測(cè)數(shù)據(jù)值的變化而呈現(xiàn)多個(gè)線性關(guān)系.有關(guān)這個(gè)問(wèn)題的分析已超出本文范圍，我們將在今后的工作中繼續(xù)討論.

兩個(gè)載荷間線性動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性的差異，也可以解釋為什么本文得到的擬合關(guān)系與Wang 等(2019a)得到的與Swarm B的擬合關(guān)系有差異，但校正后的LAP數(shù)據(jù)與Swarm B又可以保持一致.由于來(lái)自于兩個(gè)系統(tǒng)的觀測(cè)數(shù)據(jù)各自相對(duì)變化的差異，導(dǎo)致它們總體變化趨勢(shì)保持一直，但數(shù)據(jù)間的比例關(guān)系會(huì)隨著觀測(cè)數(shù)據(jù)的變化而變化，呈現(xiàn)出隨空間和時(shí)間復(fù)雜的比例關(guān)系.

4 結(jié)論

由于ZH-1原位電子密度數(shù)據(jù)與其他觀測(cè)系統(tǒng)得到的同類觀測(cè)數(shù)據(jù)存在較大差異，本文利用COSMIC衛(wèi)星2018年8月到2020年6月在中緯度區(qū)的掩星數(shù)據(jù)，得到對(duì)ZH-1衛(wèi)星朗繆爾探針原位電子密度觀測(cè)數(shù)據(jù)的校正關(guān)系，并進(jìn)一步利用Swarm B衛(wèi)星的全球等離子觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)校正后的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果表明校正結(jié)果可以基本消除LAP數(shù)據(jù)與其他數(shù)據(jù)間的巨大差異；由于是線性校正，不會(huì)改變數(shù)據(jù)間的線性關(guān)系，校正后的LAP數(shù)據(jù)可以與其他觀測(cè)數(shù)據(jù)在同一量級(jí)尺度下應(yīng)用.對(duì)兩組數(shù)據(jù)間差異的分析結(jié)果表明，兩組數(shù)據(jù)在較小觀測(cè)數(shù)據(jù)值時(shí)，校正后的LAP數(shù)據(jù)與Swarm B基本一致；但在較大觀測(cè)值時(shí)，差異會(huì)增加，估計(jì)這種情況可能與兩個(gè)衛(wèi)星載荷在不同觀測(cè)范圍內(nèi)的線性動(dòng)態(tài)響應(yīng)關(guān)系不同有關(guān).

衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)和驗(yàn)證是一項(xiàng)長(zhǎng)期工作，需要深入的數(shù)據(jù)分析和研究工作.本文對(duì)ZH-1衛(wèi)星LAP原位電子密度數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)和驗(yàn)證的結(jié)果有助于提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，對(duì)LAP數(shù)據(jù)后續(xù)的分析和應(yīng)用，尤其是與其他系統(tǒng)電離層觀測(cè)數(shù)據(jù)的融合應(yīng)用，具有參考意義.

致謝感謝審稿人的意見(jiàn)和建議，使本文得以完善.本工作使用了中國(guó)國(guó)家航天局和中國(guó)地震局支持的張衡一號(hào)的觀測(cè)數(shù)據(jù).本文使用的COSMIC數(shù)據(jù)可以從https:∥cdaac-www.cosmic.ucar.edu/cdaac/下載，Swarm數(shù)據(jù)可以從ftp:∥swarm-diss.eo.esa.int/下載.