第三章海洋卫星与陆地卫星

1第三章海洋卫星与陆地卫星•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•高分辨率商业和军事卫星•历史上著名的海洋观测卫星•习题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一节装载微波传感器的海洋卫星2微波特点：能穿透云层，全天候观测3卫星资助者传感器运行轨道和其它RADARSAT(1995/11-)CSA/CanadaSAR(合成孔径雷达)刈幅：100km(标准方式)55km(高分辨率方式)分辨率：28m×30m(标准方式)8m×8m(高分辨率方式)轨道：太阳同步极轨高度：约798km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：13.4GHz/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/JapanNSCAT(NASA’sScatterometer)频率：13.995GHz/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(AdvancedMicrowaveScanningRadiometerforEOS)装载微波雷达的海洋卫星4Jason-1(2001/12)同上1、NRA(NASA'sradaraltimeter)2、JMR(Jason’sMicrowaveRadiometer)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(GeosatFollow-On)是Geosat的后续卫星。ERS-1(91/0796/06)ERS-2(95/04-2002)ESA1、AMI(ActiveMicrowaveInstrument)：C波段5.3GHz合成孔径雷达(SAR)C波段5.3GHz散射计(SCAT)2、RA(RadarAltimeter)C波段5.3GHz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：100.5分ENVISAT(2002/03-)ESAASAR(高级合成孔径雷达)C波段5.3GHzERS1/2的后续卫星。TOPEX/POSEIDON(1992/8—)CNES/France和NASA/USA1、NRA(NASA'sRadarAltimeter)：美国宇航局的双频率Ku波段13.6GHz和C波段5.3GHz雷达高度计2、SSALT(SolidStateAltimeter)：法国国家空间研究中心的单频率Ku波段13.65GHz的高度计3、TMR(TOPEX’sMicrowaveRadiometer)频率：18,21,37GHz轨道类型：高度计轨道轨道范围：南北纬度66.04o高度：约1300km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5微波传感器微波辐射计、散射计、高度计和合成孔径雷达装载微波传感器的海洋卫星属于海洋环境监测卫星，特点是扫描范围大，便于探测大面积海洋环境要素，例如海面风、海平面高度和海表面温度等装载可见光和红外波段传感器的陆地卫星用于观测陆地(包括海岸带)资源。特点是扫描范围较小，但分辨率特别高，便于精确地观测小面积土地资源及其变化装载合成孔径雷达的卫星既可探测海洋环境要素，例如油污染和生物膜等生化要素、海洋内波、海面巨浪和海浪谱等动力要素，也可探测陆地环境要素，例如水火灾害等，还可以用于探测陆地资源要素，例如地下水和矿产资源等装载合成孔径雷达的卫星是多用途卫星6第二节欧洲卫星ERS-1/2和ENVISAT欧洲遥感卫星ERS-1/2ERS-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777km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7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8ERS-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400km910第三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11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12第四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13第五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-Winds(每天覆盖地球90%面积)日本ADEOS-II：Sea-Winds散射计：宽刈幅主动微波雷达；通过测量海表面粗糙度计算海面风速和风向14第六节陆地和海岸带观测卫星陆地和海岸带资源观测卫星普通照相卫星运用数字相机的照相卫星装载合成孔径雷达的卫星照相卫星可见光红外热红外精密相机分辨率可达10m15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：30m(波段1～4)2.TM(主题绘图仪)分辨率：30m(波段1～4),120m(波段6)3.ETM+(增强型主题绘图仪)分辨率：15m(波段8)轨道：太阳同步极轨高度：约705km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.LAC(LEISA/大气校正仪)轨道：太阳同步极轨高度：约705kmSPOT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：2.5m或5m(全色波段)10m(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832km重复周期：26天节点：(SPOT-5)10:30am降轨陆地资源和海岸带观测卫星16MOSMOS-1(1987—95)MOS-1b(1990—96)日本1.MESSR2.VTIR3.MSR轨道：太阳同步极轨高度：约909km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20m)2.四波段红外扫描仪(分辨率78m和156m)3.两波段宽视场成像仪(分辨率258m)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78m和156m)3.相控阵型L波段合成孔径雷达PALSAR(分辨率10m)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17第七节高分辨率商业和军事卫星小卫星(质量500kg)研制周期短发射成本低技术性能高具有极大商业和军事价值采用较低轨道高度以提高空间分辨率(低轨卫星)18美国快鸟QuickBird-22001为止分辨率最高的商业卫星轨道高度450km地面分辨率0.61m/2.44m19成像方式推扫式成像传感器全波段多光谱分辨率0.61m(星下点)2.44m(星下点)波长450-900nm蓝：450～520nm绿：520～600nm红：630～690nm近红外：760～900nm量化精度11bits(比特)星下点成像沿轨/横轨迹方向(+/-25度)立体成像沿轨/横轨迹方向刈辐以星下点轨迹为中心，左右各272km成像模式单景16.5kmX16.5km条带X16.5kmX165km轨道高度450km倾角98o(太阳同步)再访问时间1～6天技术指标20美国IKONOS-2(高680km，分辨率1m、4m)美国OrbView-3(高470km，分辨率1m、4m)美国GeoEye-1(分辨率0.41m、1.654m)以色列EROS-A(高480km，分辨率1.8m)以色列EROS-B(高500km，分辨率0.7m)美国军事侦察卫星法国Helios-1a/1b(高680km,分辨率1m、5m)……21第八节历史上著名的海洋观测卫星卫星/传感器资助者地球物理学观测量最佳测量精度估计Seasat-A/SASS(1978/7-1978/10,108天)Seasat-A/SARSeasat-A/ALTNASA风向量速率：±1.6/srms方向：±16度rms测量范围：5-24m/s表面波、海冰边界线位置绝对误差：±250m表面摄影、有效波高均方根误差：±7cmrmsSeasat-A/SMMRNimbus-7/SMMRNASA海表面温度±1度风速±2.5m/s(不能探测风的方向)冰覆盖部分±15%冰龄新生或多年生Nimbus-7/CZCS(1978/10-1986/6)NASA叶绿素浓度海水漫衰减系数±30%±15%Geosat/ALT(1985-1989)NAVY风速、有效波高、海表面高度GEOS-3(1975-1978)/ALTNASA22习题1.简要介绍下列卫星：ERS1/2、ENVISAT、TOPEX/Poseidon、Jason-1、RADARSAT、ADEOS1/2、QuikSCAT、Landsat-7、CBERS1/2、Seasat-A、Nimbus-7、GEOSAT、AQUA、TERRA，写出发射时间、资助国家或机构、装载的主要传感器、和传感器的主要用途。2.简要介绍下列传感器：NSCAT、SeaW