气象卫星与水色卫星.pptx

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1、什么是遥感？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关系，这个过程被称为遥感基于不同目标物，遥感卫星分为基于不同目标物，遥感卫星分为气象卫星气象卫星海洋卫星海洋卫星陆地卫星陆地卫星第一节第一节 遥感和遥感技术遥感和遥感技术1每一种卫星都能探测海洋和陆地每一种卫星都能探测海洋和陆地第1页/共33页2现代遥感技术主要指现代遥感技术主要指电磁波遥感电磁波遥感遥感技术采用的波段遥感技术采用的波段可见光可见光波长波长0.4-0.7微米

2、微米电磁波谱中人眼唯一能看到的波段电磁波谱中人眼唯一能看到的波段红外红外波长波长0.7-1000微米微米分为近红外、中红外、热红外和远红外分为近红外、中红外、热红外和远红外微波微波细分为毫米波、厘米波和分米波细分为毫米波、厘米波和分米波特点：能穿透云雾，全天候工作特点：能穿透云雾，全天候工作第2页/共33页美国、俄罗斯、日本、欧洲空间局、中国和印度等美国、俄罗斯、日本、欧洲空间局、中国和印度等已经发射了已经发射了100多颗气象卫星多颗气象卫星气象卫星按照气象卫星按照轨道类型轨道类型可分为可分为太阳同步轨道气象卫星太阳同步轨道气象卫星在在800km高空观测全球表面高空观测全球表面对某一地区每天只

3、能观测两次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地球同步或地球静止轨道气象卫星在在35000km高空对地表近高空对地表近1/5地区连续观测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不能观测纬度大于55o地区地区第二节第二节 气象卫星和主要传感器气象卫星和主要传感器3第3页/共33页4第三节第三节 中国风云卫星和传感器中国风云卫星和传感器我我国国1988年年发发射射了了第第一一颗颗气气象象卫卫星星，即即“风风云云一一号号”（FY-1）太阳同步轨道气象卫星。）太阳同步轨道气象卫星。FY-1是是太太阳阳同同步

4、步极极轨轨气气象象卫卫星星，其其海海洋洋探探测测性性能能类类似似于于美美国国的的NOAA/TIROS卫卫星星，卫卫星星云云图图的的清清晰晰度度可可以以与与美美国国NOAA卫卫星星云云图图媲媲美美。由由于于星星上上元元器器件件发发生生故故障障，FY-1A只工作了只工作了39天。天。我我国国在在成成功功发发射射了了两两颗颗试试验验卫卫星星FY-1A和和FY-1B后后，第第三三颗颗FY-1C和和第第四四颗颗FY-1D卫卫星星开开始始转转入入业业务务应应用用，并并被世界气象组织列入全球气象卫星业务应用行列。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

5、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、气候研究及环境监卫星。其主要功能是用于天气预报、气候研究及环境监测。测。第4页/共33页5“风云一号风云一号”的主要传感器是多通道可见光和红外的主要传感器是多通道可见光和红外扫描辐射计扫描辐射计我国分别于我国分别于1997年和年和2000年发射了两颗地球静止年发射了两颗地球静止气象卫星的试验星气象卫星的试验星“风云二号风云二号”A（FY-2A）和）和“风云二号风云二号”B（FY-2B）FY-2气象卫星的主要载荷是可见光和红外自旋扫气象卫星的主要载荷是可见光和红外自旋扫描辐射计描辐射计第5页/共33页6FY-2B星探测的可

6、见光卫星云图星探测的可见光卫星云图气象卫星在气象卫星在对台风的预对台风的预测预报中发测预报中发挥了重大作挥了重大作用，自从有用，自从有了卫星云图，了卫星云图，我国国家气我国国家气象局就没有象局就没有漏报过台风漏报过台风第6页/共33页7第四节第四节 水色卫星和主要传感器水色卫星和主要传感器水色遥感在水色遥感在观测全球碳循环观测全球碳循环、初级生产力初级生产力及及海洋与海岸带环境变化海洋与海岸带环境变化等方面有不可替代的等方面有不可替代的重要作用重要作用当前利用海洋水色卫星遥感开展的主要工作：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碳通量研究海洋生态系统与上层海洋过程的关系研究

7、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海岸带生态系统监测第7页/共33页8什么是水色？什么是水色？水体的颜色水体的颜色太阳光太阳光经水体经水体散射散射后观测到的后观测到的散射光的颜色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？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感卫星水色卫星载有海洋水色传感器水色卫星载有海洋水色传感器-水色扫描仪水色扫描仪(可见光可见光和近红

8、外波段传感器和近红外波段传感器)，可测量海洋反射和散射的，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、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、其他生物光学量等海水光学漫衰减系数、其他生物光学量等现场观测现场观测水色？水色？第8页/共33页9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（信噪比（SNR）极高）极高2）波段带宽较窄，水色传感器的可见光通道带宽大约）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，近红外通道带宽大约20nm，光谱范围一般在，光谱范围一般在400900nm3）时间窗口一般要求在当地时间

9、）时间窗口一般要求在当地时间10:3014:30之间过境，之间过境，最好是中午最好是中午12:00左右左右4）要求卫星平台具有倾斜功能，以避免太阳直射光在海）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面的反射进入视场5）再访问时间）再访问时间13天，空间几何分辨率天，空间几何分辨率5001100m6）有绝对的精度指标要求）有绝对的精度指标要求第9页/共33页10宽视场海洋观测传感器宽视场海洋观测传感器SeaWiFS(Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor)中等分辨率成像光谱仪中等分辨率成像光谱仪MODIS(MODerate resolut

10、ion Imaging Spectro-radiometer)第10页/共33页11SeaWiFs Ocean Color全球叶绿素分布，全球叶绿素分布，2010.8，SeaWiFs 卫星数据卫星数据第11页/共33页12MODIS探测阿拉斯加外海的叶绿素涡旋探测阿拉斯加外海的叶绿素涡旋 第12页/共33页13MODIS在在2003年年7月月23 日探测到南海台风日探测到南海台风Imbudo正以正以166km/h的速度向西北运动的速度向西北运动第13页/共33页14第五节第五节 中国海洋一号卫星及数据产品中国海洋一号卫星及数据产品“海洋一号海洋一号”A(HY-1A)我国第一颗用于海洋水色探测的

11、试验型业务卫星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是一颗小型卫星，载有十波段中国海洋水色和温度扫描仪仪COCTS(俗称水色扫描仪俗称水色扫描仪)和四波段电荷耦合装置相机和四波段电荷耦合装置相机CCD(俗称俗称CCD相机相机)。观测区域为渤海、黄海、东海、南海、日本海及海岸带观测区域为渤海、黄海、东海、南海、日本海及海岸带等区域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、

12、浅海地形、海流特征及海面上空对流层素包括海洋冰情、浅海地形、海流特征及海面上空对流层气溶胶。气溶胶。第14页/共33页15HY-1A/COCTS资料反演的资料反演的2002年年6月叶绿素浓度月叶绿素浓度第15页/共33页16HY-1A/COCTS探测的探测的2003年第一季度渤黄海年第一季度渤黄海SST 第16页/共33页17HY-1A卫星遥感资料反演的长江口悬浮泥沙分布卫星遥感资料反演的长江口悬浮泥沙分布 第17页/共33页182003年年2月月5日日HY-1A卫星卫星COCTS探测的渤海辽东探测的渤海辽东湾和渤海湾海冰湾和渤海湾海冰 第18页/共33页为什么海洋卫星用微波传感器？为什么海洋

13、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波段关系很小微波对海水的穿透能力很小微波对海水的穿透能力很小(1 cm)海面对微波的调制能力很强海面对微波的调制能力很强第六节第六节 装载微波传感器的海洋卫星装载微波传感器的海洋卫星19微波特点：能穿透云层，全天候观测微波特点：能穿透云层，全天候观测微波传感器微波传感器微波辐射计、散射计、高度计和合成孔径雷达微波辐射计、散射计、高度计和合成孔径雷达第19页/共33页20卫星资助者传感器运行轨道和其它RADARS

14、AT(1995/11-)CSA/CanadaSAR(合成孔径雷达)刈幅：100 km (标准方式)55 km(高分辨率方式)分辨率：28 m30 m(标准方式)8 m8 m(高分辨率方式)轨道：太阳同步极轨高度：约798 km轨道倾角：98.6o节点周期：100.7 分重复周期：24 天QuikSCAT(1999-)NAUSA/SeaWinds(“海风”散射计)频率：13.4 GHz/Ku波段轨道：太阳同步极轨SeaWinds是美国宇航局(NASA)散射计NSCAT的后续传感器。AMSR-E和AMSR是日本国家航天发展局(NASDA)的高级微波扫描辐射计。ADEOS-1(1996-97)NAS

15、DA/JapanNSCAT(NASAs Scatterometer)频率：13.995 GHz/Ku波段ADEOS-II(02/12-03/10)同上SeaWinds,AMSR(高级微波扫描辐射计)EOS(AQUA)(2002/05-)NASA/USAAMSR-E(Advanced Microwave Scanning Radiometer for EOS)装载微波雷达的海洋卫星装载微波雷达的海洋卫星第20页/共33页21Jason-1(2001/12)同上1、NRA(NASAs radar altimeter)2、JMR(Jasons Microwave Radiometer)Jason-1

16、是T/P 的后续卫星，JMR是TOPEX微波辐射计TMR的后续传感器。GFO(1998/02)U.S.NavyALT(高度计)GFO(Geosat Follow-On)是Geosat的后续卫星。ERS-1(91/0796/06)ERS-2(95/04-2002)ESA1、AMI(Active Microwave Instrument)：C波段5.3 GHz合成孔径雷达(SAR)C波段5.3 GHz散射计(SCAT)2、RA(Radar Altimeter)C波段5.3 GHz 高度计 3、ATSR-M 轨道类型：太阳同步椭圆轨道轨道倾角：98.52o高度：约 重复周期：35天节点周期：100.

17、5分ENVISAT(2002/03-)ESAASAR(高级合成孔径雷达)C波段5.3 GHzERS1/2的后续卫星。TOPEX/POSEIDON(1992/8)CNES/France和NASA/USA1、NRA(NASAs Radar Altimeter)：美国宇航局的双频率Ku波段13.6 GHz和C波段5.3 GHz雷达高度计2、SSALT(Solid State Altimeter)：法国国家空间研究中心的单频率Ku波段13.65 GHz的高度计3、TMR(TOPEXs Microwave Radiometer)频率：18,21,37 GHz 轨道类型：高度计轨道轨道范围：南北纬度66.

18、04o高度：约1 300 km重复周期：约10天PASS：卫星绕地球公转的一半的时间(对应南北纬度66度之间的星下轨迹)CYCLE：由254个PASS组成(对应一个约10天的重复周期)续表续表第21页/共33页22第七节第七节 欧洲卫星欧洲卫星ERS-1/2和和ENVISAT欧洲遥感卫星欧洲遥感卫星ERS-1/2ERS-1于于1991年年7月发射，月发射，ERS-2于于1995年年4月发射月发射海洋动力环境卫星海洋动力环境卫星装载传感器装载传感器主动微波装置主动微波装置AMI、雷达高度计、雷达高度计RA(最重要的传感器最重要的传感器)沿轨道扫描辐射计和微波测深仪沿轨道扫描辐射计和微波测深仪AT

19、SR-M全球臭氧监测实验仪器全球臭氧监测实验仪器GOME精确测距设备精确测距设备PRARE、激光后向反射器、激光后向反射器LRR卫星轨道太阳同步椭圆轨道每天运行轨道数14+1/3卫星高度约777 km卫星降轨点的当地太阳时10:30am轨道倾角98.52o节点周期100.465分第22页/共33页23主动微波装置主动微波装置AMI两种功能两种功能合成孔径雷达合成孔径雷达散射计散射计三种运行模式三种运行模式图像模式图像模式波浪模式波浪模式风模式风模式由合成孔径雷达功能执行由合成孔径雷达功能执行由散射计功能执行由散射计功能执行第23页/共33页24ERS-1/2后续卫星欧洲环境卫星后续卫星欧洲环境

20、卫星ENVISAT于于2002年年3月发射，月发射，2003年年5月正式投入运行月正式投入运行主要传感器主要传感器高级合成孔径雷达高级合成孔径雷达ASAR改进型沿轨迹扫描辐射计改进型沿轨迹扫描辐射计AATSR中等分辨率成像光谱辐射计中等分辨率成像光谱辐射计MERIS微波辐射计微波辐射计MWR、雷达高度计、雷达高度计RA-2、ENVISAT：欧空局最大的环境监测卫星：欧空局最大的环境监测卫星ASAR：ENVISAT最大的传感器最大的传感器多模式、多极化、大幅宽、多入射角多模式、多极化、大幅宽、多入射角最高地面分辨率：最高地面分辨率：25m覆盖范围最宽覆盖范围最宽400km第24页/共33页25第

21、25页/共33页26第八节第八节 高度计卫星高度计卫星高度计高度计垂直探测、主动雷达垂直探测、主动雷达观测内容观测内容卫星与地球之间距离卫星与地球之间距离海表面地形海表面地形粗糙度粗糙度估计海面风速、估计海面风速、海表流、有效海表流、有效波高波高第26页/共33页27装载高度计的卫星装载高度计的卫星TOPEX/Poseidon卫星卫星高度计轨道专用卫星高度计轨道专用卫星装载装载NASA双频率雷达高度双频率雷达高度计计NRA(Ku/C波段波段)CNES 单频高度计单频高度计SSALT(Ku波段波段)Jason-1卫星卫星(T/P后续后续)高度计轨道专用卫星高度计轨道专用卫星装载装载NASA双频率

22、雷达高度双频率雷达高度计计NRA(Ku/C波段波段)CNES 双频率高度计双频率高度计Poseidon-2(Ku/C波段波段)非专用高度计卫星非专用高度计卫星ERS-1/2：C波段雷达高度计波段雷达高度计ENVISAT：Ku波段雷达高度计波段雷达高度计第27页/共33页28第九节第九节 装载合成孔径雷达的卫星装载合成孔径雷达的卫星加拿大加拿大RADARSAT卫星卫星合成孔径雷达专用卫星合成孔径雷达专用卫星7种模式种模式25种波束、入射角种波束、入射角ERS-1/2,ENVISAT卫星卫星日本日本JERS，ALOS美国海洋卫星美国海洋卫星Seasat-A合成孔径雷达图像多合成孔径雷达图像多用于国

23、土调查、农林用于国土调查、农林渔业、环境保护和灾渔业、环境保护和灾害监测，还可应用于害监测，还可应用于水灾监测、作物估产、水灾监测、作物估产、油污调查、海冰监测油污调查、海冰监测和海洋内波研究等方和海洋内波研究等方面。面。因因高分辨率和大高分辨率和大数据量，合成孔径雷数据量，合成孔径雷达图像的价格较昂贵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合成孔径雷达：较高空间分辨率的主动微波雷达第28页/共33页29第十节第十节 装载散射计的卫星装载散射计的卫星美国美国Seasat-A装载的装载的SASS证明卫星遥感风速可行证明卫星遥感风速可行ERS-1/2：单幅侧扫描：单幅侧扫描C波

24、段散射计波段散射计日本日本ADEOS-1:NASA双幅侧扫描散射计双幅侧扫描散射计NSCAT美国美国QuikSCAT卫星：双幅侧扫描散射计卫星：双幅侧扫描散射计Sea-Winds(每天覆盖地球每天覆盖地球90%面积面积)日本日本ADEOS-II：Sea-Winds散射计：宽刈幅主动微波雷达；通过测量海表面粗散射计：宽刈幅主动微波雷达；通过测量海表面粗糙度计算海面风速和风向糙度计算海面风速和风向第29页/共33页30第十一节第十一节 陆地和海岸带观测卫星陆地和海岸带观测卫星陆地和海岸带资源观测卫星陆地和海岸带资源观测卫星普通照相卫星普通照相卫星运用数字相机的照相卫星运用数字相机的照相卫星装载合成

25、孔径雷达的卫星装载合成孔径雷达的卫星照相卫星照相卫星可见光可见光红外红外热红外热红外精密相机分辨率可达精密相机分辨率可达10m第30页/共33页31卫星资助者传感器运行轨道资料Landsat系列Landsat-5(1984)Landsat-7(1999)美国1.MSS(多光谱扫描仪)分辨率：30 m(波段14)2.TM(主题绘图仪)分辨率：30 m(波段14),120 m(波段6)3.ETM+(增强型主题绘图仪)分辨率：15 m(波段8)轨道：太阳同步极轨高度：约705 km重复周期：16 天EO系列EO-1（2000）美国1.ALI(先进陆地成像仪)2.HYPERION(高光谱成像仪)3.L

26、AC(LEISA/大气校正仪)轨道：太阳同步极轨高度：约 705 kmSPOT系列SPOT-5(2002)SPOT-4(1998)SPOT-2(1990)法国1.HRG(高分辨率几何成像装置)分辨率：2.5 m或5 m (全色波段)10 m(单色波段)2.HRS(高分辨率立体成像装置)3.VEGETATION-2(植被探测器)轨道：太阳同步极轨高度：约832 km重复周期：26天节点：(SPOT-5)10:30 am 降轨陆地资源和海岸带观测卫星陆地资源和海岸带观测卫星第31页/共33页32MOSMOS-1(198795)MOS-1b(199096)日本1.MESSR2.VTIR3.MSR轨道

27、：太阳同步极轨高度：约909 km节点周期：约103 分重复周期：17天 中巴地球资源卫星系列CBERS-01星(1999/10)CBERS-02星(2003/10)中国巴西1.五波段CCD相机(分辨率20 m)2.四波段红外扫描仪(分辨率78 m和156 m)3.两波段宽视场成像仪(分辨率258 m)轨道：太阳同步极轨重复周期：26天日本陆地观测技术卫星“大地”号(2006/01)日本1.全色遥感立体测绘仪PRISM(分辨率2.5m,三个角度拍摄，合成立体地图)2.高性能可见光和近红外辐射计AVNIR-2(分辨率 78 m和156 m)3.相控阵型L波段合成孔径雷达PALSAR(分辨率10 m)轨道：太阳同步极轨每99分绕地球一周，通常46天绕地球飞行671周可以观测全球地表。续表续表第32页/共33页33感谢您的观看。第33页/共33页