遥感第三章海洋卫星与陆地卫星
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遥感的应用领域组长:黄旭生组员:莫雪兰,陈丽萍,薛柳媚,高建仪,李锦利,吴燕霞,孙文洪,黄晓希,周雅妍遥感从具体应用领域可分为资源遥感、环境遥感、农业遥感、林业遥感、渔业遥感、地质遥感、气象遥感、水文遥感、城市遥感、工程遥感及灾害遥感、军事遥感等。
资源遥感定义:以资源作为探测对象的遥感技术。
相关说明:资源遥感是以地球资源的探测、开发、利用、规划、管理和保护为主要内容的遥感技术及其应用过程。
自然资源可通过多平台、多时相、多波段的数据采集,直接表现成隐含于遥感信息之中。
故资源遥感包括获取资源与环境数据的过程及对这些数据进行综合研究和系统分析的过程。
其主要步骤为:①分析资源的形成条件、赋存环境、分布状态;②根据有利于资源调查的最佳时间及波段,选择遥感平台、传感器和遥感影像数据;③按资源分布特点、类型差异、赋存状态,确定影像分析、判读的方法;④设计遥感影像处理的技术方案;⑤设计与实施地面实况调查与验证的方案;⑥资源遥感信息特征的概括、分析模型的研究与优化。
因资源遥感的综合研究与系统分析应在区域本底研究的支持下进行,故地理信息系统是资源遥感向高层次发展的技术保证。
应用例子:中巴资源卫星在我国的应用:在《塔里木盆地北缘矿产和地下水资源调查评价》项目中,对塔里木北缘西南天山地区利用40景CBERS-1CCD数据编制了卫星影像地图,对矿产资源进行评估,预测了找矿的有利地段,圈定了浅层地下水的储存地区;对地质环境及其演变进行了分析,编制了浅层地下水资源解译图、遥感地质图、遥感找矿预测图、地质环境遥感解译图等,量算了生态环境评价因子的分布面积现况及趋势,并分析发展前景。
该项目所圈出的浅层地下水分布区,发现和验证的五条金铜矿矿体,对于西部开发是很实用的成果,同时对塔里木生态治理起到直接作用。
另外在工程地质、矿产专题图、铀矿勘测、油田环境监测与评估等方面也取得了应用成果。
中巴资源卫星在巴西的应用:在Mato Grosso州,州立环境署利用卫星图像来注册农场和其变化特点,比如农作物的种植地区、保留地区、草场和风险地区等。
常见的遥感卫星的介绍及具体参数遥感卫星是指通过从地球轨道上的卫星获取地球表面信息的卫星。
它们通过感知地球表面的辐射能并将其转换为可见或可测量的数据,从而提供了关于地球表面的各种信息。
下面将介绍一些常见的遥感卫星及其具体参数:1.陆地卫星:- 名称:陆地卫星(Landsat)- 参数:由美国国家航空航天局(NASA)和美国地质调查局(USGS)合作运行,最新一代是Landsat 8-分辨率:光学传感器的分辨率为30米,热红外波段分辨率为100米。
- 波段:Landsat 8有11个波段,从可见光、近红外到热红外。
-重要性:陆地卫星提供了大范围的空间覆盖,并用于土地利用、环境监测、植被研究等领域。
2.气象卫星:-名称:气象卫星(GOES)-参数:由美国国家海洋和大气管理局(NOAA)运营,最新一代是GOES-16-分辨率:可见光波段的分辨率为0.5公里,红外波段的分辨率为2公里。
-波段:GOES-16有16个波段,包括可见光、红外和闪电探测器。
-重要性:气象卫星提供了全球气象观测,用于天气预报、气候研究和自然灾害监测等。
3.海洋卫星:- 名称:海洋卫星(Jason)-参数:是由法国航天局(CNES)和美国国家航空航天局(NASA)合作的卫星测高项目。
-分辨率:测量海洋表面高度的精度为2.5厘米。
-波段:主要使用雷达测量海洋表面高度。
-重要性:海洋卫星用于研究海洋循环、海洋动力学和全球海平面变化等。
4.极地卫星:-名称:极地卫星(GRACE)-参数:由德国航天局(DLR)和美国国家航空航天局(NASA)合作运行。
-分辨率:提供的重力场数据的精度为微加仑级别。
-波段:使用微波测量卫星之间的距离变化,推测地球的重力场。
-重要性:极地卫星用于研究地球的重力场变化,包括冰川消融、地壳运动和海洋环流等。
5.火星卫星:- 名称:火星卫星(Mars Reconnaissance Orbiter)-参数:由美国国家航空航天局(NASA)运行。
第三章海洋卫星与陆地卫星§装载有微波传感器的海洋卫星(Ocean-Looking Satellite with Microwave Sensors)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§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,轨道倾角为°,节点周期为(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<,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:The first SAR was launched into space by Europe Ariane-4 rocket in July 1991 as one of three main instruments on ESA - ERS-1 spacecraft. It was followed by a second on ERS-2 in 1995. ERS-1 completed its operation in 1999, overlapping with the new ERS-2 launched in 1995. These highly successful ESA satellites have collected a wealth of valuable data on the Earth, land surfaces, oceans, and polar caps.Active Microwave Instrument (AMI)is the largest onboard system and combines the functions of a Synthetic Aperture Radar (SAR)and a wind scatterometer (SCATT). The AMI has three modes of operation: image mode and wave mode (performed by the SAR); and wind mode (by the SCATT). In image mode, the SAR produces highly detailed images of a 100 km wide strip of the Earth surface day and night and in all weather conditions. In its wind and wave modes, the instrument continuously measures global ocean surface wind speeds and directions, and provides information on the direction and shape of ocean wave patterns.Radar Altimeter (RA)provides accurate measurements of sea surface elevation, significant wave heights, various ice parameters and an estimate of sea surface wind speed. This measures variations in the satellite height above sea level and ice with an accuracy of a few centimetres and helps provide data to know the satellite exact orbital position.As well as contributing data on the position of ice flows below, the instrument produces ocean surface wave height and wind speed information for climatologists.In the light of the increasing concern about atmospheric ozone levels, the Global Ozone Monitoring Experiment (GOME) instrument was added to the ERS-2 payload. This ultraviolet and visible light spectrometer provides information on ozone, CFCs and trace gas levels.A more advanced version of GOME will be carried on the Metop spacecraft series, three polar orbiting satellites currently under development. These will produce high-resolution images, detailed vertical temperature and humidity profiles and temperatures of the land and ocean surface on a global basis.Along Track Scanning Radiometer (ATSR)combining an infra-red radiometer and a microwave sounder for the measurement of sea surface temperature, cloud top temperature, cloud cover and atmospheric water vapour content.Precise Range and Range-rate Equipment (PRARE)is included for the accurate determination of the satellite's position and orbit characteristics, and for precise position determination (geodetic fixing).Laser Retro-reflectors (LRR) allow measurement of the satellite's position and orbit via the use of ground-based laser ranging stations.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。
§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。
该网页对TOPEX/POSEIDON卫星的使命作出如下描述:Launched in 1992, TOPEX/Poseidon is a joint venture between CNES and NASA to map ocean surface topography. TOPEX/Poseidon has delivered an astonishing 10+ years of data from orbit. In these 10+ years, it has: 1) Measured sea levels with unprecedented accuracy to better than 5 cm, 2) Continuously observed global ocean topography, 3) Monitored effects of currents on global climate change and produced the first global views of seasonal changes of currents, 4) Monitored large-scale ocean features like Rossby and Kelvin waves and studied such phenomena as El Niño, La Niña, and the Pacific Decadal Oscillation, 5) Mapped basin-wide current variations and provided global data to validate models of ocean circulation, 6) Mapped year-to-year changes in heat stored in the upper ocean, 7) Produced the most accurate global maps of tides ever, 8) Improved our knowledge of Earth's gravity field.美国宇航局网页和介绍了如何获取TOPEX/Poseidon的数据资料。