第六节遥感卫星系列 3.6.1 气象卫星系列 气象卫星是广泛应用于国民经济领域和军事领域的一种卫星,是太空中的自动化高级气象站。它能连续、快速、大面积地探测全球大气变化情况。 1.NOAA卫星 美国气象卫星,近圆形太阳同步轨道,数据空间分辨率分为1.1km(千米)和4km(Global Area Coverage(GAC)模式)两种;温度分辨率为1度;一天可以重复4次获得图像(“像片”),周期为101.4分钟。共发射15颗。 装备AVHRR,AVHRR是旋转平面镜式光学机械扫描仪。AVHRR有5个谱段( 0.58~0.68μm,0.725~1.1μm,3.55~3.93 μm,10.3~11.3μm,11.5~12.5μm),地面宽度300km,地面分辨率1300m。白天可提供云覆盖和冰雪覆盖图像,夜晚可提供云覆盖和海面温度等的图像。它的直读高分辨率图像传输(HRPT)有1.1km的星下点分辨率;自动图像传输(APT)有4 km的无畸变分辨率。由两颗NOAA卫星组成的双星系统,利用AVHRR,每天可对同一地区获得4次观测数据。除了在气象领域可应用外,AVHRR数据还能广泛用于非气象领域,如海洋油污染监测,探测火山喷发,测定森林火灾和田野禾草燃烧位置,测定海洋涌流,探测植被生活力,确定蝗虫孽生地范围,农作物监测与作物估产,探测湖面水位变化等。
日本葵花气象卫星,地球卫星同步轨道,星上载有可见光-红外自旋扫描辐射计(成像)和空间环境监测仪。可提供:全景圆形图像、日本邻区局部放大图像、分割圆形为7扇形图像,极地立体投影图像、墨卡托投影图像。 各种图像均有可见光、红外及等温、分层等图像。
中国风云气象卫星,近极地太阳同步轨道。卫星上主要的遥感器是两台甚高分辨率扫描辐射计(AVHRR) ,每台有5个通道,各通道的波长范围分别是:AVHRR1:0.58~0.68μm,绿~红;AVHRR2:0.725~l.lμm,近红外;AVHRR3:0.48~0.53μm,蓝~绿;AVHRR4:0.53~0.68μm,绿~红;AVHRR5:10.5~12.5μm,热红外。AVHRR1和2可获取白天云图及地表图像;AVHRR3和4可获取海洋水色和陆表图像;AVHRR5可获取昼夜云图、海温和地表温度。 FY气象卫星的用途:(1)可连续对我国及周边地区的天气进行实时监测,较大地提高了对影响我国的各种尺度的天气系统的监测能力,所获云图资料可填补我国西部和西亚、印度洋上的大范围气象资料的空白。 (2)可连续监测天气变化。 (3)其视野更广,可覆盖以我国为中心的约1亿km2的地球表面,即亚洲、大洋洲及非洲和欧洲的一部分。观测和提供这一区域内的云图、温度、水气、风场等气象动态,为进行中长期天气预报和灾害预报起重要作用。
3.6.2 海洋卫星系列 海洋卫星主要用于海洋温度场,海流的位置、界线、流向、流速,海浪的周期、速度、波高,水团的温度、盐度、颜色、叶绿素含量,海冰的类型、密集度、数量、范围以及水下信息、海洋环境、海洋净化等方面的动态监测。 1.SEASAT卫星 美国海洋卫星。近极地近圆形太阳同步轨道。卫星载有5种传感器,其中3种是成像传感器。这3种成像传感器是合成孔径侧视雷达(SAR-A)、多通道微波扫描辐射计(SNMR)和可见光-红外辐射计(VIR) 。 2.MOS卫星 日本海洋观测卫星。近圆形近极地太阳同步轨道。卫星载有3种遥感器,多谱段电子自扫描辐射计(MESSR)、可见光-热红外辐射计(VTIR)和微波辐射计(MSR)。 3.ERS 欧洲遥感卫星。圆形极地太阳同步轨道。雷达地面分辨率可达30m。主要用于海洋学、冰川学、海冰制图、海洋污染监测、船舶定位、导航,水准面测量、岸洋岩石圈的地球物理及地球固体潮和土地利用制图等领域。 3.RADARSAT 加拿大雷达卫星。圆形近极地太阳同步轨道。携带的成像遥感器有合成孔径雷达(SAR)、多谱段扫描仪、高分辨率辐射计(AVHRR),非成像遥感器有散射计。SAR是一套多波束合成孔径雷达,工作频率为5.3GHz,属C频段,HH极化。SAR扫描左侧地面。它有5种工作模式,5种模式的照射带分别为:500km,300km,200km,300km与500km,800km。地面分辨率分别为28m×25m,28m×25m,9m×l0m,30m×35m与55m×32m,28m×31m。散射计用于测量海洋表面风速、风向。测量风带精度约±10%,风向精度20°,覆盖地面1 200km。雷达卫星应用于农业、海洋、冰雪、水文、资源管理、渔业、航海业、环境监测、北极和近海勘测等。 3.6.3 地球资源卫星系列 以探测陆地资源为目的的卫星叫陆地资源卫星。 1.Landsat 美国陆地卫星,1972年发射第一颗,已连续33年为人类提供陆地卫星图像,共发射了7颗,产品主要有MSS,TM,ETM,属于中高度、长寿命的卫星。陆地卫星的运行特点:(1)近极地、近圆形的轨道;(2)轨道高度为700~900km;(3)运行周期为99~103min/圈;(4)轨道与太阳同步。 传感器有(1) MSS:多光谱扫描仪,5个波段。(2)TM:主题绘图仪,7个波段。TM数据是第二代多光谱段光学—机械扫描仪,是在MSS基础上改进和发展而成的一种遥感器。TM采取双向扫描,提高了扫描效率,缩短了停顿时间,并提高了检测器的接收灵敏度。(3) ETM+:增强主题绘图仪,8个波段。ETM数据是第三代推帚式扫描仪,是在TM基础上改进和发展而成的一种遥感器。
1978年起,以法国为主,联合比利时、瑞典等欧共体某些国家,设计、研制了一颗名为“地球观测实验系统”(SPOT)的卫星,也叫做“地球观测实验卫星”。SPOT1,1986年2月发射,至今还在运行。SPOT2,1990年1月发射,至今还在运行。SPOT3,1993年9月发射,1997年11月14日停止运行。SPOT4,1998年3月发射,至今还在运行。SPOT5, 2002年5月4日凌晨当地时间1时31分,在法属圭亚那卫星发射中心由阿里亚娜4号火箭运载成功发射。中等高度(832 km)圆形近极地太阳同步轨道。主要成像系统:高分辨率可见光扫描仪(HRV,HRG),VEGETATION,HRS。 HRV是推帚式扫描仪。探测元件为4根平行的CCD线列,每根探测一个波段,每线含3 000(HRV1~3)或6000(PAN波段)个CCD元件。
美国空间成像公司(Space-Imaging)于1999年9月24日将IKONOS-2高分辨率(全色1m,多光谱4m)卫星,由加州瓦登伯格空军基地发射升空。具有太阳同步轨道,倾角为98.1°。设计高度681km(赤道上),轨道周期为98.3min,下降角在上午10:30,重复周期l~3d。携带一个全色1m分辨率传感器和一个四波段4m分辨率的多光谱传感器。传感器由三个CCD阵列构成三线阵推扫成像系统。IKONOS传感器是三线阵CCD推帚式成像,因此在正常模式下,它可取得正视、后视和前视推扫成像。全色光谱响应范围:0.15~0.90μm 而多光谱则相应于Landsat-TM的波段:MSI-1 0.45~0.52μm蓝绿波段; MSI-2 0.52~0.60μm绿红波段;MSI-3 0.63~0.69μm 红波段; MSI-4 0.76~0.90μm 近红外波段。
美国DigitalGlobe公司的高分辨率商业卫星,于2001年10月18日在美国发射成功。卫星轨道高度450 km,倾角98°,卫星重访周期1~6 d(与纬度有关)。QuickBird图像,目前是世界上分辨率最高的遥感数据,为0.61m,幅宽16.5km。可应用于制图、城市详细规划、环境管理、农业评估。Quickbird传感器为推扫式成像扫描仪。
中巴地球资源卫星。太阳同步极地轨道。CBERS计划是中国和巴西为研制遥感卫星合作进行的一项计划。CBERS采用太阳同步极轨道。轨道高度778 km轨道,倾角是98.5°。每天绕地球飞行14圈。卫星穿越赤道时当地时间总是上午10:30,这样可以在不同的天数里为卫星提供相同的成像光照条件。卫星重访地球上相同地点的周期为26天。 于1997年10月发射CBERS-l;1999年10月发射CBERS-2。卫星设计寿命为2年。三台成像传感器为:广角成像仪(WFI)、高分辨率CCD像机(CCD)、红外多谱段扫描仪(IR-MSS)。 以不同的地面分辨率覆盖观测区域:WFI的分辨率可达256m,IR-MSS可达78m和156m,CCD为19.5m。 6.JERS 日本地球资源卫星。近圆形、近极地、太阳同步、中等高度轨道。是一颗将光学传感器和合成孔径雷达系统置于同一平台上的卫星,主要用途是观测地球陆域,进行地学研究等。共有3台遥感器:可见光近红外辐射计(VNR)、短波红外辐射(SWIR)、合成孔径雷达(SAR)。 7.IRS 印度遥感卫星1号。太阳同步极地轨道。该卫星载有三种传感器: 全色像机(PAN),线性成像自扫描仪(LISS), 广域传感器(WiFS)。PAN数据运用CCD推扫描方式成像,地面分辨率高达5.8m,带宽70km,光谱范围0.5~0.75μm,具有立体成像能力和可在5天内重复拍摄同一地区。运用其资料可以建立详细的数字化制图数据和数字高程模型(DEM)。WiFS数据是双谱段像机,用于动态监测与自然资源管理。两个波谱段是可见光与近红外,地面分辨率为188.3m,带宽810km。它特别有利于自然资源监测和动态现象(洪水、干旱、森林火灾等)监测,也可用于农作物长势、种植分类、轮种、收割等方面的观察。LISS数据在可见光和近红外谱段的地面分辨率为23.5m,在短波红外谱段的分辨率为70m,带宽141km,有利于研究农作物含水成分和估算叶冠指数,并能在更小的面积上更精确地区分植被,也能提高专题数据的测绘精度。 |