NOAA气象卫星系列综述
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美国NOAA卫星介绍NOAA卫星简介美国NOAA极轨卫星从1970年12月第一颗发射以来,近40年连续发射了18颗,最新的NOAA-19也将在2009年上半年发射升空。
NOAA卫星共经历了5代,目前使用较多的为第五代NOAA卫星,包括NOAA-15—NOAA-18;作为备用的第四代星,包括NOAA-9—NOAA-14。
以下为部分NOAA卫星的发射时间和基本轨道参数。
NOAA-11卫星发射时间1988年9月24号,正式运行日期1988年11月8日轨道高度:841公里,轨道倾角:度,轨道周期:分NOAA-12卫星发射时间1991年5月14日,正式运行日期1991年9月17日轨道高度:804公里,轨道倾角:度,轨道周期:分NOAA-14卫星发射时间1994年12月30号,正式运行日期1995年4月10日轨道高度:845公里,轨道倾角:度,轨道周期:分NOAA-15卫星发射时间1998年5月13号,正式运行日期1998年12月15日轨道高度:808公里,轨道倾角:度,轨道周期:分NOAA-16卫星发射时间2000年9月12号,正式运行日期2001年3月20日轨道高度:850公里,轨道倾角:度,轨道周期:分NOAA-17卫星发射时间2002年6月24号,正式运行日期2002年10月15日轨道高度:811公里,轨道倾角:度,轨道周期:分NOAA-18卫星发射时间2005年5月11号,正式运行日期2005年6月26日轨道高度:854公里,轨道倾角:未知,轨道周期:102分NOAA是太阳同步极轨卫星,采用双星运行,同一地区每天可有四次过境机会。
第五代(NOAA-15—18)传感器采用改进型甚高分辨率辐射仪(AVHRR/3),和先进TIROS业务垂直探测器(ATOVS),包括高分辨率红外辐射探测仪(HIRS-3)、先进的微波探测装置A型(AMSU-A)和先进的微波探测装置B型(AMSU-B)。
参数如表1下:表1 ATOVS和AVHRR传感器基本参数甚高分辨率辐射仪(AVHRR/3)包括5个波段,可见光红色波段、近红外波段、中红外波段和两个热红外波段,如表2所示,其中*3a白天工作,3b夜间工作。
常见遥感卫星及传感器介绍在现代遥感技术中,有许多不同类型的卫星和传感器,用于收集地球表面的图像和数据。
以下是一些常见的遥感卫星和传感器的介绍。
1. Landsat系列卫星:Landsat系列卫星是最早实现陆地遥感的系列卫星,由美国国家航空航天局(NASA)和美国地质调查局(USGS)合作运作。
Landsat卫星使用多光谱传感器,可以提供高分辨率的图像,用于监测陆地覆盖变化和环境监测等应用。
2.NOAA系列卫星:美国国家海洋和大气管理局(NOAA)运营的卫星系统,主要用于气象预报和海洋监测。
NOAA卫星携带多种传感器,包括红外线和微波辐射计,用于监测大气温度、云层、气溶胶、海洋温度等气象和海洋参数。
3. Sentinel系列卫星:欧洲空间局(ESA)运营的Sentinel系列卫星是欧洲自主研发的卫星系统,用于实现全球环境和气候监测。
Sentinel卫星搭载了多种传感器,包括雷达和多光谱仪等,可以提供高分辨率和全球覆盖的地表图像。
4. MODIS传感器:MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)传感器是NASA的一个重要遥感工具,搭载在Terra和Aqua卫星上。
该传感器可以提供多光谱图像,用于监测全球气候变化、植被生长和陆地表面特征等。
5. AVHRR传感器:AVHRR(Advanced Very High Resolution Radiometer)传感器是美国国家气象局(NWS)和NOAA联合研发的传感器,主要用于气候和海洋监测。
AVHRR传感器可以提供地表温度、云层、海洋色彩等信息。
6. Hyperion传感器:Hyperion是美国地质调查局(USGS)运作的一种高光谱传感器,搭载在Landsat卫星上。
该传感器可以提供高光谱图像,用于监测地表物质的组成和特征。
7. SAR传感器:SAR(Synthetic Aperture Radar)传感器可以通过雷达波束发射和接收来获取地表反射率数据。
AVHRR传感器综述1 AVHRR的起源与发展I960年4月1日,美国发射了第一颗极轨气象卫星泰罗斯-1号”(TIR0S-1 ,电视红外观测卫星),利用电视摄像技术首次获得了显示大尺度天气系统特征的完整的卫星云图。
截至1965年7月2日,美国总共发射了10颗实验性泰罗斯卫星。
紧接着泰罗斯系列实验卫星的是9颗泰罗斯系列业务卫星托斯”(TOS),这些卫星于1966到1969年间发射,命名为艾萨”(ESSA,环境探测卫星)。
这是第一代气象卫星。
继艾萨”之后,美国宣布发展改进的托斯”系列,该极轨系列包含6颗卫星(ITOS-1,NOAA-1~5),首次在同一颗卫星上实现了全球覆盖资料的收集和自动云图传输[1]。
这是第二代气象卫星。
目前运行的卫星是从1978年起投入运行的第三代业务卫星TIROS/ NOAA 系列。
从ROS-N和NOAA -7到正在运行的NOAA-18 都携带了本文将介绍的甚高分辨率辐射计(AVHRR,The Advaneed Very High Resolution Radiometer)传感器。
该传感器的主要变化是采用全数字式系统代替了模拟信号系统。
目前的AVHRR数据是在空间平台上数字化后发送到地面上的。
此外,AVHRR传感器还增加了另一个红外波以便在计算海面温度时纠正水蒸气的影响【2]。
NOAA卫星的轨道是接近正圆的太阳同步轨道,轨道高度为870km及833km,轨道倾角为98.9°和98.7°,周期为101.4分。
NOAA卫星的应用目的是日常的气象业务,平时有两颗卫星在运行。
由于用一个卫星每天至少可以对地面同一地区进行2次观测,所以两颗卫星就可以进行4次以上的观测。
2 AVHRR简介AVHRR的前身是扫描辐射仪SR,于1970年在ITOS上运行,SR只有8km的地空间分辨率和相当低的辐射记录精度。
VHRR是其改进型,与SR同时运行了一段时间后就被AVHRR 取代。
NOAA系列极轨气象卫星数据格式目录1卫星介绍................................................ 错误!未定义书签。
2有效载荷介绍............................................ 错误!未定义书签。
3NOAA 1B数据格式......................................... 错误!未定义书签。
紧缩形式的1B格式.................................... 错误!未定义书签。
NOAA_K/L/M/N(15,16,17..)卫星1B数据格式.............. 错误!未定义书签。
NOAA-16/17ATOVS L EVEL 1数据文件格式.................. 错误!未定义书签。
1卫星介绍目前我国接收、存档和利用的NOAA系列卫星要紧分为美国第四代(NOAA-9--NOAA-14)和第五代(NOAA-15--NOAA-17)极轨气象卫星,它们的一起点是卫星姿态为三轴稳固,扫描率为6条扫描线/秒,对地扫描角±度,星下点分辨率,卫星轨道是太阳同步轨道,高度在800之间,倾角为度之间,偏心率小于10E-4。
周期101-102分。
24小时内卫星绕地球运行14圈左右。
回归周期9天左右,所不同的第五代卫星在AVHRR探测器安装改良的甚高分辨率辐射计3型(AVHRR/3),增加CH3A(同CH3B进行时刻切换),同时TOVS变成ATOVS,增加微波探测器等先进仪器,而且预处置生成的1B文件由紧缩形式改变成二进制长字节文件。
现将卫星某些轨道参数介绍如下:NOAA-11卫星:发射日期1988年9月24日,正式运行日期1988年11月8日轨道高度:841千米轨道倾角:度轨道周期:分NOAA-12卫星:发射日期1991年5月14日,正式运行日期1991年9月17日轨道高度:804千米轨道倾角:度轨道周期:分NOAA-14卫星:发射日期1994年12月30日,正式运行日期1985年4月10日轨道高度:845千米轨道倾角:度轨道周期:分NOAA-15卫星:发射日期1998年5月13日,正式运行日期1998年12月15日轨道高度:808千米轨道倾角:度轨道周期:分NOAA-16卫星:发射日期2000年9月12日,正式运行日期2001年3月20日轨道高度:850千米轨道倾角:度轨道周期:分NOAA-17卫星:发射日期2002年6月24日,正式运行日期2002年10月15日轨道高度:811千米轨道倾角:度轨道周期:分2有效载荷介绍NOAA卫星装载有6个光谱通道的可见光和红外扫描辐射计,包括1个可见光、2个近红外通道、1个中波红外通道和2个长波红外通道。
(一)NOAA/AVHRRNOAA/AVHRR(National Oceanic and Atomospheric Administration)是低空间分辨率遥感卫星。
它是美国国家海洋大气局的实用气象观测卫星,从1970年12月发射的第一颗到2002年6月24号发射的NOAA-M,30多年来共发射了17颗。
NOAA卫星的轨道为太阳同步近极地圆形轨道,以确保同一时间、同一地方的上午、下午成像。
轨道平均高度分别为833km和870km,轨道倾角98.7º和98.9º;是目前业务化运行最成熟的一种遥感卫星。
NOAA卫星采用双星系统,即NOAA12和NOAA14在服役,它的总体参数:总重量:1421公斤;负载量:194公斤;保留余量:36.4公斤;卫星尺寸:3.71米(长)*1.88米(直径)。
星载传感器有:①极精密高分辨率辐射计(AVHRR)以5个频道同时扫描大气,可获得可见光云图和红外云图,作为天气分析与预报之用。
此外,红外频道的数据可用来决定若干云参数及海面温度。
②泰洛斯业务垂直探测器(TOVS),这组仪器包括三个辐射计,各有不同的功能:A.高分辨率红外辐射探测器(HIRS/2)是具有20个可见光和红外频道的扫描辐射计,可以探测对流层内气温和水汽垂直分布以及臭氧总含量。
B.平流层探测单元(SSU)以3个红外频道观测平流层中的气温垂直分布。
C.微波探测单元(MSU)以4个微波频道观测波长0.5厘米的氧吸收带,可以穿透云层探测云下的气温垂直分布。
③太空环境监测器(SEM)负责侦测太空中太阳质子、α粒子及电子通量等资料。
④地球辐射收支试验(ERBE)以狭角视场和广角视场观测地球大气,可以监测太阳常数、行星反照率以及射出长波辐射等参数。
TIROS-N系列卫星具有数据汇集系统(DCS),可以接收来自两千多个固定及移动观测台的资料,加以处理储存,最后再传送到地面接收站。
AVHRR为TIROS-N系列卫星最主要的仪器,它由一个8英寸口径的卡塞格伦望远镜对准地面,用一个旋转镜对地面左右扫描,望远镜的瞬时视场角为1.3*1.3平方毫弧度,相当于星下点1.1平方公里,扫描每分钟360行,扫描角为正负55度,相当于地面2800公里。
极轨气象卫星及其AVHRR介绍极轨气象卫星是围绕太阳同步轨道运行的卫星,其携带的可见光、红外遥感仪器可以在较低的轨道上以较高的地面分辨率对全球进行监测。
目前在轨运行的业务极轨气象卫星主要有美国的NOAA系列(NOAA12、NOAA14、NOAA16和NOAA17)和中国的“风云一号”(FY-1)系列(FY1C和FY1D)。
“风云一号”(FY-1)系列极轨气象卫星是由中国自行设计研制的,此系列卫星目前为止共发射了4颗,即FY-1A、FY-1B、FY-1C、FY-1D,其中FY-1A(1998年9月发射),FY-1B (1990年9月发射)与NOAA卫星兼容,均属于实验性质卫星,现都已经退出业务运行。
FY-1C(1999年5月发射)及其接替卫星FY-1D(2002年3月发射)是改进型的极轨气象卫星,它的多通道可见光红外扫描辐射计是MVISR,其通道数为10个,包括4个可见光通道,1个短红外,2个近红外通道,1个中波红外通道和2个长波红外,它的高分辨率图像传输仪称为CHRPT。
NOAA系列卫星是美国第三代太阳同步轨道气象环境监测业务卫星,即TIROS-N和NOAA-A~J。
第一颗卫星TIROS-N于1978年10月13日发射并投入业务运行。
自1978年至今,NOAA-A~J卫星相继发射,卫星发射前命名为NOAA-A、B、C、……,入轨运行后改为数字标号,例如:1984年12月12日发射的NOAA-F投入业务运行后更名为NOAA-9,1993年8月9日发射的NOAA-I,转入业务运行后将更名为NOAA-13。
NOAA系列卫星分为两种类型:5颗TIROS-N型的,即TIROS-N和NOAA-A~D,6颗改进TIROS-N型(ATN),即NOAA-E~J。
卫星携带了两部对气象业务预报非常有用的仪器:一部是甚高分辨率辐射仪(AVHRR),用以获得图像资料;另一部是泰罗斯垂直业务探测器(TOVS),用以得到温度垂直探测资料。