气象卫星与水色卫星

1 第二章气象卫星 水色卫星及海洋卫星 气象卫星和主要传感器中国风云卫星和传感器水色卫星和主要传感器中国 海洋一号 卫星及数据产品装载微波传感器的海洋卫星欧洲卫星ERS 1 2和ENISAT高度计卫星装载合成孔径雷达的卫星装载散射计的卫星陆地和海岸带观测卫星 什么是遥感 在一定距离以外获取目标的信息 通过对信息的分析研究来确定目标物的属性以及目标物之间的相互关系 这个过程被称为遥感基于不同目标物 遥感卫星分为气象卫星海洋卫星陆地卫星 第一节遥感和遥感技术 2 每一种卫星都能探测海洋和陆地 3 现代遥感技术主要指电磁波遥感 遥感技术采用的波段可见光波长0 4 0 7微米电磁波谱中人眼唯一能看到的波段 红外波长0 7 1000微米分为近红外 中红外 热红外和远红外微波细分为毫米波 厘米波和分米波特点 能穿透云雾 全天候工作 美国 俄罗斯 日本 欧洲空间局 中国和印度等已经发射了100多颗气象卫星气象卫星按照轨道类型可分为太阳同步轨道气象卫星在800km高空观测全球表面对某一地区每天只能观测两次地球同步或地球静止轨道气象卫星在35000km高空对地表近1 5地区连续观测四颗赤道上空的卫星可监测全球中低纬度地区天气不能观测纬度大于55o地区 第二节气象卫星和主要传感器 4 5 第三节中国风云卫星和传感器 我国1988年发射了第一颗气象卫星 即 风云一号 FY 1 太阳同步轨道气象卫星 FY 1是太阳同步极轨气象卫星 其海洋探测性能类似于美国的NOAA TIROS卫星 卫星云图的清晰度可以与美国NOAA卫星云图媲美 由于星上元器件发生故障 FY 1A只工作了39天 我国在成功发射了两颗试验卫星FY 1A和FY 1B后 第三颗FY 1C和第四颗FY 1D卫星开始转入业务应用 并被世界气象组织列入全球气象卫星业务应用行列 FY 1C是我国的第一颗三轴稳定太阳同步极地轨道气象卫星 其主要功能是用于天气预报 气候研究及环境监测 6 风云一号 的主要传感器是多通道可见光和红外扫描辐射计 我国分别于1997年和2000年发射了两颗地球静止气象卫星的试验星 风云二号 A FY 2A 和 风云二号 B FY 2B FY 2气象卫星的主要载荷是可见光和红外自旋扫描辐射计 7 FY 2B星探测的可见光卫星云图 气象卫星在对台风的预测预报中发挥了重大作用 自从有了卫星云图 我国国家气象局就没有漏报过台风 8 第四节水色卫星和主要传感器 水色遥感在观测全球碳循环 初级生产力及海洋与海岸带环境变化等方面有不可替代的重要作用当前利用海洋水色卫星遥感开展的主要工作 海洋碳通量研究海洋生态系统与上层海洋过程的关系研究海岸带生态系统监测 9 什么是水色 水体的颜色太阳光经水体散射后观测到的散射光的颜色由水中溶解物质 悬浮颗粒及浮游生物的存在形成 浮游生物的种类和数量是反映水色的主因什么是水色卫星 专门或兼顾为获取海面或水面光学信息而发射的遥感卫星水色卫星载有海洋水色传感器 水色扫描仪 可见光和近红外波段传感器 可测量海洋反射和散射的辐亮度 进而估计叶绿素色素浓度 悬浮泥沙浓度 海水光学漫衰减系数 其他生物光学量等 现场观测水色 10 水色传感器与陆地资源或气象传感器的主要不同点1 信噪比 SNR 极高2 波段带宽较窄 水色传感器的可见光通道带宽大约10nm 近红外通道带宽大约20nm 光谱范围一般在400 900nm3 时间窗口一般要求在当地时间10 30 14 30之间过境 最好是中午12 00左右4 要求卫星平台具有倾斜功能 以避免太阳直射光在海面的反射进入视场5 再访问时间1 3天 空间几何分辨率500 1100m6 有绝对的精度指标要求 11 宽视场海洋观测传感器SeaWiFS Sea viewingWideField of viewSensor 中等分辨率成像光谱仪MODIS MODerateresolutionImagingSpectro radiometer 12 SeaWiFsOceanColor 全球叶绿素分布 2010 8 SeaWiFs卫星数据 13 MODIS探测阿拉斯加外海的叶绿素涡旋 14 MODIS在2003年7月23日探测到南海台风Imbudo正以166km h的速度向西北运动 15 第五节中国海洋一号卫星及数据产品 海洋一号 A HY 1A 我国第一颗用于海洋水色探测的试验型业务卫星是一颗小型卫星 载有十波段中国海洋水色和温度扫描仪COCTS 俗称水色扫描仪 和四波段电荷耦合装置相机CCD 俗称CCD相机 观测区域为渤海 黄海 东海 南海 日本海及海岸带等区域主要观测要素是海水光学特征 叶绿素浓度 悬浮泥沙含量 可溶有机物 污染物及海表面温度等 兼顾观测要素包括海洋冰情 浅海地形 海流特征及海面上空对流层气溶胶 16 HY 1A COCTS资料反演的2002年6月叶绿素浓度 17 HY 1A COCTS探测的2003年第一季度渤黄海SST 18 HY 1A卫星遥感资料反演的长江口悬浮泥沙分布 19 2003年2月5日HY 1A卫星COCTS探测的渤海辽东湾和渤海湾海冰 为什么海洋卫星用微波传感器 海水的动力过程是海洋研究最主要的部分与海水的运动相关的海洋参数与可见光和近红外波段关系很小微波对海水的穿透能力很小 1cm 海面对微波的调制能力很强 第六节装载微波传感器的海洋卫星 20 微波特点 能穿透云层 全天候观测 微波传感器微波辐射计 散射计 高度计和合成孔径雷达 21 装载微波雷达的海洋卫星 22 续表 23 第七节欧洲卫星ERS 1 2和ENVISAT 欧洲遥感卫星ERS 1 2ERS 1于1991年7月发射 ERS 2于1995年4月发射海洋动力环境卫星装载传感器主动微波装置AMI 雷达高度计RA 最重要的传感器 沿轨道扫描辐射计和微波测深仪ATSR M全球臭氧监测实验仪器GOME精确测距设备PRARE 激光后向反射器LRR 24 主动微波装置AMI两种功能合成孔径雷达散射计三种运行模式图像模式波浪模式风模式 由合成孔径雷达功能执行 由散射计功能执行 25 ERS 1 2后续卫星 欧洲环境卫星ENVISAT于2002年3月发射 2003年5月正式投入运行主要传感器高级合成孔径雷达ASAR改进型沿轨迹扫描辐射计AATSR中等分辨率成像光谱辐射计MERIS微波辐射计MWR 雷达高度计RA 2 ENVISAT 欧空局最大的环境监测卫星ASAR ENVISAT最大的传感器多模式 多极化 大幅宽 多入射角最高地面分辨率 25m覆盖范围最宽400km 26 27 第八节高度计卫星 高度计垂直探测 主动雷达观测内容卫星与地球之间距离海表面地形粗糙度 估计海面风速 海表流 有效波高 28 装载高度计的卫星 TOPEX Poseidon卫星高度计轨道专用卫星装载NASA双频率雷达高度计NRA Ku C波段 CNES单频高度计SSALT Ku波段 Jason 1卫星 T P后续 高度计轨道专用卫星装载NASA双频率雷达高度计NRA Ku C波段 CNES双频率高度计Poseidon 2 Ku C波段 非专用高度计卫星ERS 1 2 C波段雷达高度计ENVISAT Ku波段雷达高度计 29 第九节装载合成孔径雷达的卫星 加拿大RADARSAT卫星合成孔径雷达专用卫星7种模式25种波束 入射角ERS 1 2 ENVISAT卫星日本JERS ALOS美国海洋卫星Seasat A 合成孔径雷达图像多用于国土调查 农林渔业 环境保护和灾害监测 还可应用于水灾监测 作物估产 油污调查 海冰监测和海洋内波研究等方面 因高分辨率和大数据量 合成孔径雷达图像的价格较昂贵 合成孔径雷达 较高空间分辨率的主动微波雷达 30 第十节装载散射计的卫星 美国Seasat A装载的SASS证明卫星遥感风速可行ERS 1 2 单幅侧扫描C波段散射计日本ADEOS 1 NASA双幅侧扫描散射计NSCAT美国QuikSCAT卫星 双幅侧扫描散射计Sea Wind