气象卫星与水色卫星PPT学习教案.pptx

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1、会计学1气象卫星气象卫星(q xin wi xn)与水色卫星与水色卫星第一页，共33页。什么是遥感？什么是遥感？在一定距离以外获取目标的信息，通过在一定距离以外获取目标的信息，通过(tnggu)(tnggu)对信息的分析研究来确定目标物的属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，这个过程被称为性以及目标物之间的相互关系，这个过程被称为遥感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 遥感遥感(yogn)(yogn)和和遥感遥感(yogn)(yogn)技术技术2每一种卫星都能探测每一种卫星都能探测(t

2、nc)(tnc)海洋和陆地海洋和陆地第1页/共33页第二页，共33页。3现代现代(xindi)(xindi)遥感技术主要指电磁波遥感遥感技术主要指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微米微米电磁波谱中人眼电磁波谱中人眼(rn yn)唯一能看到的波段唯一能看到的波段红外红外波长波长(bchng)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页第三页，共33页。美国、俄罗斯、日

3、本、欧洲空间局、中国和印度等已美国、俄罗斯、日本、欧洲空间局、中国和印度等已经发射了经发射了100多颗气象卫星多颗气象卫星气象卫星按照轨道气象卫星按照轨道(gudo)类型可分为类型可分为太阳同步轨道太阳同步轨道(gudo)气象卫星气象卫星在在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地球同步或地球静止轨道(gudo)气象卫星气象卫星在在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

4、55o地区地区第二节第二节 气象卫星气象卫星(q xin wi(q xin wi xn)xn)和主要传感器和主要传感器4第3页/共33页第四页，共33页。5第三节第三节 中国风云中国风云(fngyn)(fngyn)卫星卫星和传感器和传感器我我国国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

5、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只只工作工作(gngzu)了了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，并并被被世世界界气气象组织列入全球气象卫星业务应用行列。象组织列入全球气象卫星业务应用行列。FY-1C是是我我国国的的第第一一颗颗三三轴轴稳稳定定太太阳阳同同步步极极地地轨轨道道气气象象卫卫星星。其主要功能是用于天气预报、气候研究及环境监测。其主要功能是用于天气预报、气候研究及环境监测。第4页/共33页第五页，共33页。

6、6“风云一号风云一号(y ho)”(y ho)”的主要传感器是多通道可见光的主要传感器是多通道可见光和红外扫描辐射计和红外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(jngzh)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页第六页，共33页。7FY-2B星探测的可见光卫星星探测的可见光卫星(wixng)云图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

7、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(yn t)(yn t)，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页第七页，共33页。8第四节第四节 水色卫星水色卫星(wixng)(wixng)和主和主要传感器要传感器水色遥感在观测全球碳循环、初级生产力及海洋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当前利用海洋水色卫星遥感开展的主要工作(gngzu)：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海洋生态

8、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页第八页，共33页。9什么是水色？什么是水色？水体水体(shu t)的颜色的颜色太阳光经水体太阳光经水体(shu t)散射后观测到的散射散射后观测到的散射光的颜色光的颜色由水中溶解物质、悬浮颗粒及浮游生物的存由水中溶解物质、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在形成。浮游生物的种类和数量是反映水色的主因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射的遥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

9、色扫描仪水色扫描仪(可见光和近红外波段传感器可见光和近红外波段传感器)，可测量海洋，可测量海洋反射和散射的辐亮度，进而估计叶绿素色素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、浓度、悬浮泥沙浓度、海水光学漫衰减系数、其他生物光学量等其他生物光学量等现场观测现场观测(gunc)(gunc)水色？水色？第8页/共33页第九页，共33页。10水色传感器与陆地资源或气象传感器的主要不同水色传感器与陆地资源或气象传感器的主要不同点点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）波段带宽较窄，水色传感器的可见光通道带宽大约大约10n

10、m，近红外通道带宽大约，近红外通道带宽大约20nm，光谱范围，光谱范围一般在一般在400900nm3）时间窗口一般要求在当地时间）时间窗口一般要求在当地时间10:3014:30之间之间过境，最好是中午过境，最好是中午12:00左右左右4）要求卫星平台具有倾斜）要求卫星平台具有倾斜(qngxi)功能，以避功能，以避免太阳直射光在海面的反射进入视场免太阳直射光在海面的反射进入视场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页第十页，共33页。11宽视场海洋宽视场海洋(hiyng)观测传感器观测传感器S

11、eaWiFS(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 resolution Imaging Spectro-radiometer)第10页/共33页第十一页，共33页。12SeaWiFs Ocean Color全球叶绿素分布全球叶绿素分布(fnb)，2010.8，SeaWiFs 卫星数据卫星数据第11页/共33页第十二页，共33页。13MODIS探测探测(tnc)阿拉斯加外海的叶绿素涡旋阿拉斯加外海的叶绿素涡旋 第12页/共33页第十三页，共33页。14MODIS在在2003年年7月月23

12、 日探测到南海台风日探测到南海台风Imbudo正以正以166km/h的速度的速度(sd)向西北运动向西北运动第13页/共33页第十四页，共33页。15第五节第五节 中国海洋中国海洋(hiyng)(hiyng)一号卫星及数一号卫星及数据产品据产品“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是一颗小型卫星，载有十波段中国海洋水色和温度扫描仪描仪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和四波段电荷耦合装置相机相机CCD(俗称俗称CCD相机相机)。观测区域为渤

13、海、黄海、东海、南海观测区域为渤海、黄海、东海、南海(nn hi)、日本、日本海及海岸带等区域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。上空对流层气溶胶。第14页/共33页第十五页，共33页。16HY-1A/COCTS资料资料(zlio)反演的反演的2002年年6月叶绿月叶绿素浓度素浓度第15页/共33页第十六页，共33页。17H

14、Y-1A/COCTS探测探测(tnc)的的2003年第一季度渤黄海年第一季度渤黄海SST 第16页/共33页第十七页，共33页。18HY-1A卫星遥感资料卫星遥感资料(zlio)反演的长江口悬浮泥沙分布反演的长江口悬浮泥沙分布 第17页/共33页第十八页，共33页。192003年年2月月5日日HY-1A卫星卫星COCTS探测的渤海探测的渤海(b hi)辽东湾和渤海辽东湾和渤海(b hi)湾海冰湾海冰 第18页/共33页第十九页，共33页。为什么海洋卫星用微波传感器？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

15、见光和近与海水的运动相关的海洋参数与可见光和近红外波段红外波段(bdun)关系很小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 装载装载(zhungzi)(zhungzi)微波传感器微波传感器的海洋卫星的海洋卫星20微波特点：能穿透云层微波特点：能穿透云层(yncng)(yncng)，全天，全天候观测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页第二十页，共33页。21卫星资助者传感器运行轨道和其它RADARSAT(1995/11-)

16、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)NASDA/JapanNSCA

17、T(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)装载装载(zhungzi)微波雷达的海洋卫星微波雷达的海洋卫星第20页/共33页第二十一页，共33页。22Jason-1(2001/12)同上1、NRA(NASAs radar altimeter)2、JMR(Jasons Microwave Radiometer

18、)Jason-1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

19、点周期：100.5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

20、：南北纬度66.04o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页第二十二页，共33页。23第七节第七节 欧洲欧洲(u zhu)卫星卫星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月发月发射射海洋海洋(hiyng)动力环境卫星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(最重要的传最重要的传感器

21、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ATSR-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卫星轨道卫星轨道太阳同步椭圆轨道每天运行轨道数每天运行轨道数14+1/3卫星高度卫星高度约777 km卫星降轨点的当地太阳时卫星降轨点的当地太阳时10:30am轨道倾角轨道倾角98.52o节点周期节点周期100.465分第22页/共33页第二十三页，共33页。24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散射(snsh)计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

22、波浪模式风模式风模式由合成孔径雷达功能由合成孔径雷达功能(gngnng)执行执行由散射由散射(snsh)计功能执行计功能执行第23页/共33页第二十四页，共33页。25ERS-1/2后续卫星欧洲环境卫星后续卫星欧洲环境卫星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高级(goj)合成孔径雷达合成孔径雷达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：欧空局最

23、大的环境监测(hun jn jin c)卫卫星星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页第二十五页，共33页。26第25页/共33页第二十六页，共33页。27第八节第八节 高度计卫星高度计卫星(wixng)(wixng)高度计高度计垂直探测垂直探测(tnc)、主、主动雷达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估计(gj)海面海面风速、海表流、风速、海表流、有效波高有效波高第26页

24、/共33页第二十七页，共33页。28装载装载(zhungzi)高度计的卫星高度计的卫星TOPEX/Poseidon卫星卫星高度计轨道高度计轨道(gudo)专用专用卫星卫星装载装载NASA双频率雷达高度计双频率雷达高度计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(hux)高度计轨道专用卫星高度计轨道专用卫星装载装载NASA双频率雷达高度计双频率雷达高度计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

25、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页第二十八页，共33页。29第九节第九节 装载装载(zhungzi)(zhungzi)合成孔径合成孔径雷达的卫星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(r bn)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，还可应用于水灾水灾(shuzi)

26、(shuzi)监测、监测、作物估产、油污调查、作物估产、油污调查、海冰监测和海洋内波海冰监测和海洋内波研究等方面。因高分研究等方面。因高分辨率和大数据量，合辨率和大数据量，合成孔径雷达图像的价成孔径雷达图像的价格较昂贵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页第二十九页，共33页。30第十节第十节 装载散射装载散射(snsh)(snsh)计的卫星计的卫星美国美国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波段散射计波段散射计日本日本ADEOS-1:NASA

27、双幅双幅(shun f)侧扫描散射计侧扫描散射计NSCAT美国美国QuikSCAT卫星：双幅卫星：双幅(shun f)侧扫描散射计侧扫描散射计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：宽刈幅主动微波散射计：宽刈幅主动微波(wib)雷达；通过测量雷达；通过测量海表面粗糙度计算海面风速和风向海表面粗糙度计算海面风速和风向第29页/共33页第三十页，共33页。31第十一节第十一节 陆地和海岸带观测陆地和海岸带观测(gunc)(gunc)卫星卫星陆地和海岸带资源观测陆地和海岸带资源观测(gunc)卫星卫星普通照相卫星普通照相卫星运用

28、数字相机的照相卫星运用数字相机的照相卫星装载合成孔径雷达的卫星装载合成孔径雷达的卫星照相照相(zho xing)卫星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页第三十一页，共33页。32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

29、-1（2000）美国1.ALI(先进陆地成像仪)2.HYPERION(高光谱成像仪)3.LAC(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 降轨陆地陆地(ld)资源和海岸带观测卫星资源和海岸带观测卫星第31页/共33页第三十二页

30、，共33页。33MOSMOS-1(198795)MOS-1b(199096)日本1.MESSR2.VTIR3.MSR轨道：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页第三十三页，共33页。