遥感第三章 海洋卫星与陆地卫星解剖.docx
《遥感第三章 海洋卫星与陆地卫星解剖.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《遥感第三章 海洋卫星与陆地卫星解剖.docx（30页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
遥感第三章海洋卫星与陆地卫星解剖
第三章海洋卫星与陆地卫星
§3.1装载有微波传感器的海洋卫星（Ocean-LookingSatellitewithMicrowaveSensors）
因为微波能够穿透云层，特别是有较大功率的主动微波雷达能够穿透较厚的云层，故带有微波传感器的海洋卫星经常被誉为全天候遥感卫星。
表3-1列出了装载有微波传感器的海洋卫星信息。
表3-1:
装载有微波雷达的海洋卫星
卫星
资助者
传感器
运行轨道资料
RADARSAT（1995/11）
Canada
SAR（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：
太阳同步圆形轨道
高度：
约798km
倾角：
98.6o
节点周期：
100.7min
再访时间：
24d（天）
QuikSCAT（1999）
NASA/USA
SeaWinds（NASA资助的“海风”散射计）
SeaWinds是NSCAT的后续传感器
ADEOS-1
（1996-97）
JAPAN
NSCAT（NASA的散射计）
频率：
14GHz（Ku-波段）
TOPEX/
POSEIDON
（1992/8）
CNES/French
NASA/USA
NRA（双频率13.6GHz-Ku波段和
5.3GHz-C波段雷达高度计）
TMR（TOPEX微波辐射计）
LRA（激光回反射矩阵）
DORIS（双频率多卜勒轨道系统接收器）
SSALT（单频率Ku波段紧凑高度计）
GPSDR（全球定位系统接收器）
轨道类型：
高度计轨道
轨道范围：
南北纬度66o
高度：
约1300km
再访时间：
约10d
PASS被定义为在卫星绕地球公转的一半的时间里，对应南北纬度66度之间的星下轨迹；CYCLE由254个PASS组成，对应约10天。
Jason-1
（2001/12）
CNES/French
NASA/USA
JMR（Jason的微波辐射计）:
改善的微波辐射计
T/P的后续卫星
GeosatFollow-On
（1998/2）
U.S.Navy
ALT（高度计）
Geosat的后续卫星
ERS
ERS-1（1991）
ERS-2（1995）
ESA
AMI/SAR、AMI/SCAT、RA（AMI合成孔径雷达、AMI散射计、雷达高度计）
频率：
5.3GHz（C-波段）
再访时间：
3天（测冰），35天（SAR模式）
176天（测海洋）
ATSR（沿轨迹扫描辐射计）
波长：
0.55、0.65、0.86、1.6、3.7、10.8、12μm（七个通道）
GOME、PRARE、LRR（全球臭氧监测实验设备、精确测距设备、激光回反射装置）
轨道类型：
太阳同步轨道、准周期运动
高度：
约777km
节点周期：
100.5min
ENVISAT
（2002/3）
ESA
ASAR（高级合成孔径雷达）
ERS1/2的后续卫星
装载有微波传感器的海洋卫星属于海洋环境监测卫星，它的特点是扫描范围大，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。
装载有可见光和红外波段传感器的陆地卫星属于陆地包括海岸带资源观测卫星，它的特点是扫描范围较小，但分辨率特别高，便于精确观测小面积土地资源极其变化。
装载有合成孔径雷达的卫星既可以用于探测海洋环境要素，例如油污染和生物膜等生化要素、以及海洋内波、海面巨浪和海浪谱等动力要素，也可以用于探测陆地环境要素，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。
因此，装载有合成孔径雷达的卫星是多用途卫星。
微波传感器包括高度计、散射计、合成孔径雷达和微波辐射计。
高度计是一个垂直探测的主动雷达，可以测量卫星与地球之间距离、海面地形和粗糙度，并由此估计风速、表面海流和平均波高。
散射计是一个宽刈幅主动雷达，通过测量海表面粗糙度可以计算海面风速和风向。
合成孔径雷达是一个具有高空间分辨率的主动雷达，它利用多卜勒效应获得高空间分辨率，可测量涌浪、内波、降雨、海流边界、海冰位置及性质、和大块浮冰的速度等。
微波辐射计是一个被动微波雷达，它可以测量海面反射、散射和自发辐射的辐射度和微波亮温，并由此可估计风速、水蒸气、降水率、海表面温度、海表面盐度和冰覆盖量等
§3.2欧洲遥感卫星ERS-1和ERS-2
欧洲遥感卫星ERS-1和ERS-2分别于1991年和1995年由欧空局发射。
由于ERS-1/2采用了先进的微波遥感技术来获取全天候与全天时的图象，比起传统的光学遥感图象有着独特的优点。
ERS-1/2采用椭圆形太阳同步轨道，卫星高度为780km，半长轴为7153.135km，轨道倾角为98.52°，节点周期为100.465min（分），每天运行轨道数为14-1/3，降交点的当地太阳时为10:
30AM，空间分辨率的方位方向<30m，距离方向<26.3m，刈幅幅宽为100km。
欧空局的ERS1/2是一个被赋予多种遥感任务的卫星。
它载有主动微波装置（AMI）、雷达高度计（RA）、沿轨迹扫描辐射计（ATSR）、全球臭氧监测实验（GOME）设备、精确测距设备（PRARE）和激光回反射装置（LRR）。
其中主动微波装置（AMI）结合了合成孔径雷达（SAR）和散射计的功能。
欧空局网页http:
//earth.esa.int/ers/satconc/介绍了关于ERS1/2的详细信息。
欧空局网页关于SAR和AMI等传感器的介绍如下：
ThefirstSARwaslaunchedintospacebyEuropeAriane-4rocketinJuly1991asoneofthreemaininstrumentsonESA-ERS-1spacecraft.ItwasfollowedbyasecondonERS-2in1995.ERS-1completeditsoperationin1999,overlappingwiththenewERS-2launchedin1995.ThesehighlysuccessfulESAsatelliteshavecollectedawealthofvaluabledataontheEarth,landsurfaces,oceans,andpolarcaps.
ActiveMicrowaveInstrument（AMI）isthelargestonboardsystemandcombinesthefunctionsofaSyntheticApertureRadar（SAR）andawindscatterometer（SCATT）.TheAMIhasthreemodesofoperation:
imagemodeandwavemode（performedbytheSAR）;andwindmode（bytheSCATT）.Inimagemode,theSARproduceshighlydetailedimagesofa100kmwidestripoftheEarthsurfacedayandnightandinallweatherconditions.Initswindandwavemodes,theinstrumentcontinuouslymeasuresglobaloceansurfacewindspeedsanddirections,andprovidesinformationonthedirectionandshapeofoceanwavepatterns.
RadarAltimeter（RA）providesaccuratemeasurementsofseasurfaceelevation,significantwaveheights,variousiceparametersandanestimateofseasurfacewindspeed.Thismeasuresvariationsinthesatelliteheightabovesealevelandicewithanaccuracyofafewcentimetresandhelpsprovidedatatoknowthesatelliteexactorbitalposition.Aswellascontributingdataonthepositionoficeflowsbelow,theinstrumentproducesoceansurfacewaveheightandwindspeedinformationforclimatologists.
Inthelightoftheincreasingconcernaboutatmosphericozonelevels,theGlobalOzoneMonitoringExperiment（GOME）instrumentwasaddedtotheERS-2payload.Thisultravioletandvisiblelightspectrometerprovidesinformationonozone,CFCsandtracegaslevels.AmoreadvancedversionofGOMEwillbecarriedontheMetopspacecraftseries,threepolarorbitingsatellitescurrentlyunderdevelopment.Thesewillproducehigh-resolutionimages,detailedverticaltemperatureandhumidityprofilesandtemperaturesofthelandandoceansurfaceonaglobalbasis.
AlongTrackScanningRadiometer（ATSR）combininganinfra-redradiometerandamicrowavesounderforthemeasurementofseasurfacetemperature,cloudtoptemperature,cloudcoverandatmosphericwatervapourcontent.
PreciseRangeandRange-rateEquipment（PRARE）isincludedfortheaccuratedeterminationofthesatellite'spositionandorbitcharacteristics,andforprecisepositiondetermination（geodeticfixing）.
LaserRetro-reflectors（LRR）allowmeasurementofthesatellite'spositionandorbitviatheuseofground-basedlaserrangingstations.
作为欧洲遥感卫星ERS-1和ERS-2的接替者，又一颗欧洲微波遥感卫星ENVISAT卫星于2002年3月由欧空局发射升空，并于2003年5月正式投入运行。
星上的高级合成孔径雷达ASAR具有双极化和多模式的新特点，其数据的地面分辨率最高达25m，覆盖范围最宽可达400km，可应用于水灾监测、作物估产、油污调查和海冰监测等方面。
根据合同，中科院中国遥感卫星地面站可以接收日本JERS卫星、加拿大RADARSAT卫星、欧空局ERS卫星和ENVISAT卫星的合成孔径雷达遥感资料。
§3.3高度计专用卫星TOPEX/POSEIDON和Jason-1
高度计专用卫星TOPEX/POSEIDON（托派克和波塞冬是希腊神化中的两个人物）和Jason-1是法国国家空间研究中心和美国航空航天局合作项目，卫星载有高度计，按照特别为高度计设计的轨道运行。
欲了解关于TOPEX/POSEIDON卫星的详细信息，可看美国NASA/JPL的网页http:
//topex-www.jpl.nasa.gov/mission/topex.html/。
该网页对TOPEX/POSEIDON卫星的使命作出如下描述：
Launchedin1992,TOPEX/PoseidonisajointventurebetweenCNESandNASAtomapoceansurfacetopography.TOPEX/Poseidonhasdeliveredanastonishing10+yearsofdatafromorbit.Inthese10+years,ithas:
1）Measuredsealevelswithunprecedentedaccuracytobetterthan5cm,2）Continuouslyobservedglobaloceantopography,3）Monitoredeffectsofcurrentsonglobalclimatechangeandproducedthefirstglobalviewsofseasonalchangesofcurrents,4）Monitoredlarge-scaleoceanfeatureslikeRossbyandKelvinwavesandstudiedsuchphenomenaasElNiño,LaNiña,andthePacificDecadalOscillation,5）Mappedbasin-widecurrentvariationsandprovidedglobaldatatovalidatemodelsofoceancirculation,6）Mappedyear-to-yearchangesinheatstoredintheupperocean,7）Producedthemostaccurateglobalmapsoftidesever,8）ImprovedourknowledgeofEarth'sgravityfield.
美国宇航局网页http:
//podaac.jpl.nasa.gov/topex/www/ssa.html和http:
//podaac.jpl.nasa.gov/order/介绍了如何获取TOPEX/Poseidon的数据资料。
德克萨斯大学网页http:
//www.csr.utexas.edu/eqpac/和网页http:
//www.csr.utexas.edu/sst/gsdata.html也介绍了如何使用TOPEX/Poseidon资料进行海洋学研究。
美国宇航局关于的Jason-1的主页http:
//topex-www.jpl.nasa.gov/mission/jason-1.html介绍了关于Jason-1卫星的详细信息：
Jason-1waslaunchedon12/07/01.Jason-1isthefirstfollow-ontothehighlysuccessfulTOPEX/Poseidonmissionthatmeasuredoceansurfacetopographytoanaccuracyof4.2cm,enabledscientiststoforecastthe1997-1998ElNiño,andimprovedunderstandingofoceancirculationanditseffectofglobalclimate.ThejointNASA-CNESprogramwilllaunchaFrenchspacecraftonanAmericanDeltaIIfromanAmericanbase.LikeTOPEX/Poseidon,thepayloadwillincludebothAmericanandFrenchinstruments.Jason-1altimeterdatawillbepartofasuiteofdataprovidedbyotherJPL-managedoceanmissions--theGRACEmissionwillusetwosatellitestoaccuratelymeasureEarth'smassdistribution,andtheQuikSCATscatterometermissionwillmeasureocean-surfacewinds.
根据网页http:
//topex-www.jpl.nasa.gov/mission/mission.html，美国宇航局对于过去、现在和计划将来发射的四个高度计专用卫星的使命做出了以下描述：
TOPEX/Poseidon—LaunchedonAugust10,1992
TOPEX/Poseidondatahasrevolutionizedthewaytheglobaloceanisstudied.Forthefirsttime,theseasonalcycleandothertemporalvariabilitiesoftheoceanhavebeendeterminedgloballywithhighaccuracy,yieldingfundamentallyimportantinformationfortestingoceancirculationmodels.MajorobservationsweremadeusingTOPEX/Poseidondataon1）OceaniccirculationincludingdetailsonthemovementofRossbyandKelvinwaves，2）Oceanicandcoastaltides，3）ElNiño,LaNiña,andthePacificDecadalOscillation，4）ElNiño-likecirculationintheAtlanticOcean，5）OceanicseasonsintheMediterranean，6）Oceanfloortopographyfromsurfacedatausedtorefinethegeoidmodel。
Jason-1—Launched:
December07,2001
Jason-1continuesthetaskofprovidingtheimportantoceanographicdatatime-seriesoriginatedbyTOPEX/Poseidon,carryingupdatedversionsofthesameinstruments.ItwillinitiallyflyintandemwithTOPEX/Poseidon.（SeetheTandemMissionFlashanimationformoredetails）.
GRACE—Launched:
March17,2002
GRACE-GravityRecoveryandClimateExperiment,isflyingtwoidenticalspacecraftabout220kilometersapartina500-kilometerpolarorbit,andoverits5-yearlifetimewillproduceanaccuratemapofthegeoid.Thegeoid,themanifestationoftheEarth'sgravityfield,isthebasicfigureonwhichallaltimetrydataisbased.
OSTM—ProposedLaunch:
2005
OSTM-OceanSurfaceTopographyMission,isafollow-ontoJason-1.Itwilltakeoceanographicstudiesofseasurfaceheightintoanoperationalmodeforcontinuedclimateforecastingresearchandscienceandindustrialapplications.
§3.4加拿大的合成孔径雷达专用卫星RADARSAT
加拿大的合成孔径雷达专用卫星RADARSAT（直译为雷达卫星）是加拿大空间局于95年11月4日发射的，它的传感器SAR具有7种模式、25种波束和不同入射角，因而具有多种分辨率、不同幅宽和多种信息特征。
表3-2显示了雷达卫星RADARSAT探测的入射角、分辨率和扫描面积的幅宽与工作方式的关系。
表3-2：
雷达卫星RADARSAT探测的入射角、分辨率和扫描面积的幅宽与工作方式的关系
工作模式
波束位置
入射角（度）
标称分辨率（米）
标称幅宽（公里）
精细模式（5个波束位置）
F1-F5
37---48
10
50x50
标准模式（7个波束位置）
S1-S7
20---49
30
100x100
宽模式（3个波束位置）
W1-W3
20---45
30
150x150
窄幅ScanSAR（2个波束位置）
SN1
20---40
30
300x300
SN2
31---46
30
300x300
宽幅ScanSAR
SW1
20---49
100
500x500
超高入射角模式（6个波束位置）
H1-H6
49---59
25
75x75
超低入射角模式
L1
10---23
35
170x170
RADARSAT采用太阳同步轨道，卫星高度为796km，轨道倾角为98.6°，节点周期为100.7min，每天运行轨道数为14，重复周期为24d
升级会员 