海洋卫星与陆地卫星课件

1第三章第三章 海洋卫星与陆地卫星海洋卫星与陆地卫星装载微波传感器的海洋卫星装载微波传感器的海洋卫星ERS-1/2和和ENISAT高度计卫星高度计卫星装载合成孔径雷达的卫星装载合成孔径雷达的卫星装载散射计的卫星装载散射计的卫星陆地和海岸带观测卫星陆地和海岸带观测卫星高分辨率商业和军事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历史上著名的海洋观测卫星海洋卫星与陆地卫星课件为为什么海洋卫星用微波传感器？什么海洋卫星用微波传感器？海水的动力过程是海洋海水的动力过程是海洋研究最主要的部分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一节第一节 装载微波传感器的海洋卫星装载微波传感器的海洋卫星2微波特点：微波特点：能穿透云层，全天候观测能穿透云层，全天候观测海洋卫星与陆地卫星课件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：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/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)装载微波雷达的装载微波雷达的海洋卫星海洋卫星海洋卫星与陆地卫星课件4Jason-1(2001/12)同上1、NRA(NASAs radar altimeter)2、JMR(Jasons Microwave Radiometer)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：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)续表续表海洋卫星与陆地卫星课件5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装载微波传感器的海洋卫星属于海洋环境监测卫星，特装载微波传感器的海洋卫星属于海洋环境监测卫星，特点是点是扫描范围大扫描范围大，便于探测大面积海洋环境要素，例如海，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风、海平面高度和海表面面温度等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(包括海岸带包括海岸带)资源。特点是资源。特点是扫描范围较小扫描范围较小，但，但分辨率特别分辨率特别高高，便于精确地观测小面积土地资源及其变化，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装载合成孔径雷达的卫星既可探测海洋环境要素探测海洋环境要素，例如，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，也可谱等动力要素，也可探测陆地环境要素探测陆地环境要素，例如水火灾害等，例如水火灾害等，还可以用于还可以用于探测陆地资源要素探测陆地资源要素，例如地下水和矿产资源等，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装载合成孔径雷达的卫星是多用途卫星海洋卫星与陆地卫星课件6第二节第二节 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分海洋卫星与陆地卫星课件7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海洋卫星与陆地卫星课件8ERS-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海洋卫星与陆地卫星课件9海洋卫星与陆地卫星课件10第三节第三节 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、有效波高波高海洋卫星与陆地卫星课件11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海洋卫星与陆地卫星课件12第四节第四节 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海洋卫星与陆地卫星课件13第五节第五节 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粗糙度计算海面风速和风向海洋卫星与陆地卫星课件14第六节第六节 陆地和海岸带观测卫陆地和海岸带观测卫星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海洋卫星与陆地卫星课件15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.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 降轨陆地资源和海岸带观测卫星陆地资源和海岸带观测卫星海洋卫星与陆地卫星课件16MOSMOS-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。续表续表海洋卫星与陆地卫星课件17第七节第七节 高分辨率商业和军事卫星高分辨率商业和军事卫星小卫星小卫星(质量质量500 kg)研制周期短研制周期短发射成本低发射成本低技术性能高技术性能高具有极大商业和军事价值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采用较低轨道高度以提高空间分辨率(低轨卫星低轨卫星)海洋卫星与陆地卫星课件18美国快鸟美国快鸟QuickBird-22001为止分辨率最高的商业卫星为止分辨率最高的商业卫星轨道高度轨道高度450 km地面分辨率地面分辨率0.61 m/2.44 m海洋卫星与陆地卫星课件19成像方式推扫式成像传感器全波段多光谱分辨率0.61 m(星下点)2.44 m(星下点)波长450-900nm 蓝：450520 nm绿：520600 nm红：630690 nm近红外：760900 nm量化精度11 bits(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272 km成像模式单景 16.5 km X 16.5 km 条带 X16.5 km X 165 km轨道高度450 km倾角98o(太阳同步)再访问时间16 天技术技术指标指标海洋卫星与陆地卫星课件20美国美国IKONOS-2(高高680 km，分辨率分辨率1 m、4m)美国美国OrbView-3(高高470 km，分辨率分辨率1 m、4m)美国美国GeoEye-1(分辨率分辨率0.41 m、1.654m)以色列以色列EROS-A(高高480 km，分辨率分辨率1.8 m)以色列以色列EROS-B(高高500 km，分辨率分辨率0.7 m)美国军事侦察卫星美国军事侦察卫星法国法国Helios-1a/1b(高高680 km,分辨率分辨率1 m、5m)海洋卫星与陆地卫星课件21第八节第八节 历史上著名的海洋观测卫星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/s rms方向：16度 rms测量范围：5-24 m/s表面波、海冰边界线位置绝对误差：250 m 表面摄影、有效波高均方根误差：7 cm rmsSeasat-A/SMMRNimbus-7/SMMRNASA海表面温度1度风速2.5 m/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 海洋卫星与陆地卫星课件22习题习题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、SeaWinds、AMSR、AMSR-E、SAR、NRA、SSALT、TMR、JMR、ALT、AMI、RA、ATSR、ASAR、SASS、TM，指出它们属于可见光、红外、微波哪个波段？指出英文全名（如果存在的话）。海洋卫星与陆地卫星课件