第三章海洋遥感卫星与传感器-海洋遥感介绍.ppt

1、2020/7/5,海洋遥感,The Oceanic Remote Sensing,2020/7/5,第三章 海洋遥感卫星与传感器,海洋遥感卫星 海洋遥感传感器,2020/7/5,起步阶段 探索阶段 海洋卫星与传感器的试验阶段 应用研究和业务使用阶段,海洋遥感卫星与传感器的发展经历了4个主要阶段：,2020/7/5,3.1 海洋遥感卫星,2020/7/5,3.1 海洋遥感卫星,（1）国外的海洋水色遥感卫星-主要特点,轨道方面：采用太阳同步的圆形轨道，降交点地方时为正午，回访周期为23天； 平台方面：采用三轴稳定方式，指向精度0.3，测量精度0.3，探测器沿轨前后倾斜（020 ）扫描，倾角根据太阳

2、高度角变化进行调整； 传感器方面：由波段设置、信噪比（600-800）、视场、量化级、辐射精度（2-5）和偏振度（ 0.01）决定。,2020/7/5,3.1 海洋遥感卫星,（1）国外的海洋水色遥感卫星,NOAA系列气象卫星（美）：平均轨道高度约为 833-870km，卫星倾角99度左右，运行周期102分钟，星下点分辨率1.1Km左右，FOV为55.4。目前在轨运行的有NOAA-15、16、17、18 。星上载有许多传感器，与水色遥感有关的为AVHRR，ACZCS。,相关网站：/poes/,2020/7/5,3.1 海洋遥感卫星,（1）国外的海洋水色

3、遥感卫星,Nimbus-7雨云气象卫星（美）：1978年10月25日发射，轨道高度约为 955km，卫星倾角99.1度，运行周期104.15分钟。与海洋遥感有关的为CZCS，多波段微波辐射计（SMMR) 。可用于探测水色要素、水质、海冰等。,2020/7/5,2020/7/5,3.1 海洋遥感卫星,（1）国外的海洋水色遥感卫星,高级对地观测卫星（ADEOS)（日） ：ADEOS-1于1996年8月发射，与海洋遥感有关的为海洋水色水温扫描仪（OCTS）和Ku波段的主动式微波辐射计NSCAT 。,ADEOS-2于2002年12月14日发射，重返周期为4天，与海洋有关的有效载荷为高级微波扫描辐射计（

4、AMSR）、全球成像仪（GLI)、海风探测器（Sea Winds）。,2020/7/5,3.1 海洋遥感卫星,（1）国外的海洋水色遥感卫星,SeaSTAR海洋水色卫星（美） ：1997年8月1日发射成功，载有SeaWiFS传感器。,2020/7/5,3.1 海洋遥感卫星,（1）国外的海洋水色遥感卫星,SeaSTAR海洋水色卫星（美） ：,2020/7/5,3.1 海洋遥感卫星,（1）国外的海洋水色遥感卫星,Terra和Aqua极轨卫星（美） ：分别发射于1999年12月和2002年5月，与海洋水色遥感有关的是MODIS（中分辨率成像光谱仪），轨道倾角98度，运行周期100分钟左右。,http:

5、//,/,2020/7/5,3.1 海洋遥感卫星,（1）国外的海洋水色遥感卫星,IRS卫星（印度） ：,印度遥感卫星,2020/7/5,3.1 海洋遥感卫星,（2）国外的海洋地形卫星,Geosat卫星（美）：1985年3月12日发射，传感器是Ku波段（13.5GHz）的雷达测高仪，高度800km，重复周期17天，主要以军用目的为主，运行了5年时间。,2020/7/5,3.1 海洋遥感卫星,（2）国外的海洋地形卫星,Topex/Poseidon卫星（美、法） ：1992年8月10日发射，装有多个传感器，主要有效载荷为雷达高度计（用

6、于研究全球海洋动力过程）。卫星轨道倾角为66度，高度1366km，重复周期10天。,2020/7/5,Topex/Poseidon卫星（美、法） ,地面轨道,2020/7/5,3.1 海洋遥感卫星,（2）国外的海洋地形卫星,JASON-1卫星（美、法） ：2001年9月发射，卫星轨道倾角为66度，重复周期10天，主要载荷为雷达高度计（POSEIDON-2）。该星沿Topex/Poseidon卫星轨道运行，在时间上大约领先1分钟。,2020/7/5,JASON-1卫星（美、法）,2020/7/5,3.1 海洋遥感卫星,（2）国外的海洋地形卫星,JASON-2卫星 ：将在2008年6月发射，主要用

7、于测量海面高度，精度将达1cm。,2020/7/5,3.1 海洋遥感卫星,（2）国外的海洋地形卫星,GRACE卫星（美、德） ：2002年3月发射，是EOS计划的第二颗卫星，轨道高度500km，用于测绘地球重力场的变化。GRACE卫星由两颗同样的卫星组成，两者相距约220km。,2020/7/5,3.1 海洋遥感卫星,（3）国外的海洋动力环境卫星,Seasat卫星（美） ：遥感技术用于海洋研究的里程碑。系列的第一颗于1978年6月28日发射成功。主要有5种类型的海洋遥感探测器：SAR、雷达高度计、微波散射计、多通道扫描微波辐射计、可见光红外辐射计。,2020/7/5,Seasat卫星（美） ,

8、2020/7/5,3.1 海洋遥感卫星,（3）国外的海洋动力环境卫星,ERS卫星（欧空局）：1991年7月发射了ERS-1卫星，轨道高度785km，倾角98.5度，运行一周约100分钟。与海洋有关的主要有效载荷包括有源微波仪、SAR、测风散射计、雷达测高计（Ku）、轨道跟踪扫描辐射计和微波探测器。 1995年4月发射了ERS-2。,2020/7/5,3.1 海洋遥感卫星,（3）国外的海洋动力环境卫星,Envisat-1卫星（欧空局） ：2002年3月发射的极轨卫星，是ERS-1/2的延续和扩展，除用于海洋动力学现象检测外，还具有探测海洋水色和海岸带的能力。与海洋遥感有关的有效载荷主要有：先进合

9、成孔径雷达、中等分辨率成像光谱仪、微波辐射计、高级雷达高度计、先进的沿轨扫描辐射计。,2020/7/5,Envisat-1卫星（欧空局）,2020/7/5,3.1 海洋遥感卫星,（3）国外的海洋动力环境卫星,RadarSat卫星（加） ：1995年11月发射，轨道倾角98.6度，周期为100.7分，重复周期为24天，传感器工作波段为C波段（5.6cm），HH极化，具有7种工作模式、25种波束和不同入射角。主要有效载荷为SAR。,2020/7/5,RadarSat卫星（加） ：,2020/7/5,3.1 海洋遥感卫星,（3）国外的海洋动力环境卫星,QuikSCAT卫星（美） ：直译为快速散射计，

10、于1999年6月发射，主要载荷为SeaWinds，可全天时、全天候测量海风。,2020/7/5,3.1 海洋遥感卫星,（3）国外的海洋动力环境卫星,SMOS卫星（欧空局）：土壤湿度和海洋盐浓度监测卫星，是ESA的第二颗地球探测补充卫星，计划于2007年发射，主要载荷为干涉式合成孔径辐射计（工作在L波段，波长21cm）。,2020/7/5,3.1 海洋遥感卫星,（4）中国的海洋遥感卫星,海洋一号卫星 ：HY-1A于2002年5月15日发射成功，卫星轨道798km，有效载荷为10波段海洋水色扫描仪（COCTS，用于海洋水色环境要素、水温）和4波段CCD（用于海岸带动态监测）。,2020/7/5,3

11、.1 海洋遥感卫星,（4）中国的海洋遥感卫星,风云一号极轨气象卫星 ：1987年发射FY1A，1989年发射FY1B，1999年5月发射FY1C，2002年5月发射了FY1D。,FY1C/D主要技术指标,2020/7/5,3.1 海洋遥感卫星,（4）中国的海洋遥感卫星,风云一号极轨气象卫星：,FY1C/D传感器通道特性及用途,2020/7/5,3.1 海洋遥感卫星,（4）中国的海洋遥感卫星,风云二号静止气象卫星 ：1997年6月发射FY2A，2000年6月发射FY2B， 2004年发射了FY2C。 FY2C轨道高度约为36000km，定点于105E上方。,FY2C传感器通道特性及用途,2020

12、/7/5,3.1 海洋遥感卫星,（4）中国的海洋遥感卫星,发展计划 发射HY-2卫星（海洋动力环境卫星）和HY-3卫星（多种载荷的海洋环境综合卫星）； 发展风云三号极轨气象卫星系列，将增加微波系列探测器，并且可实现三维观测； 风云四号系列将采用三轴稳定自控方案，缩短对地球圆盘图的成像时间。,2020/7/5,3.2 海洋遥感传感器,在海洋遥感领域中，所应用的传感器从光谱范围上分主要有两类：,光学传感器 微波传感器,2020/7/5,3.2 海洋遥感传感器,（1）光学传感器,MODIS（美）：新一代“图谱合一”的仪器，是EOS卫星系列上的主要仪器。 具有36个波段，量化等级为12bit，视场为5

13、5，空间分辨率分别为250m（1-2波段）、500m（3-7波段）和1000m（8-36波段），可用于探测海表温度、海洋水色和环流等。 MODIS仪器内还设置有多种定标器，可进行星上定标。,/,2020/7/5,3.2 海洋遥感传感器,（1）光学传感器,扫描方式,2020/7/5,3.2 海洋遥感传感器,（1）光学传感器,应用示例,Typhoon Shanshan formed on September 10, 2006, in the western Pacific,2020/7/5,3.2 海洋遥感传感器,（1）光学传感器,MERIS（荷、

14、法）：是一种推帚式成像遥感器，安装在ENVISAT环境卫星上。,2020/7/5,3.2 海洋遥感传感器,（1）光学传感器,GLI全球成像仪（美）：搭载在ADEOS-2卫星上，是推帚式成像遥感器，具有36个波段，空间分辨率为250m或1000m，量化等级10bit，扫描幅宽1600km。,2020/7/5,3.2 海洋遥感传感器,（1）光学传感器,MISR多角度成像光谱辐射计（美）：具有4个波段（440，550，670，860nm），从8个角度方向获取信息。空间分辨率为240m（局地模式）或1.92km（全球模式，覆盖周期16天）。可获得双向反射率，对于定量遥感研究非常重要。,MISR opt

15、ical bench,2020/7/5,3.2 海洋遥感传感器,（1）光学传感器,SeaWIFS宽视场海洋探测器（美）：搭载在SeaSTAR上，专门用于海洋水色探测，402885nm范围内具有8个波段。可进行全球（分辨率4.5km）和局部范围（分辨率1.13km）观测。 所发布的主要产品有浮游植物色素浓度、散射衰减系数、归一化离水辐射率（440nm和520nm处）。,/SeaWiFS/,2020/7/5,3.2 海洋遥感传感器-SeaWIFS,2020/7/5,3.2 海洋遥感传感器-SeaWIFS,2020/7/5,3.2 海洋遥感

16、传感器,（1）光学传感器,COCTS水色扫描仪（中）：搭载在HY-1上，主要用于海洋水色要素探测。,2020/7/5,3.2 海洋遥感传感器,（1）光学传感器,CCD成像仪（中）：搭载在HY-1上，主要用于海陆交互作用区域探测。,2020/7/5,3.2 海洋遥感传感器,（1）光学传感器,ATSR沿轨扫描辐射计（欧空局）：ATSR-2搭载在ERS-2卫星上，AATSR搭载于ENVISAT上。 ATSR具有4个波段（1.6、3.7、11、12um），采用双次扫描，通过两次观测所经过的大气路径长度不同，可计算大气吸收的影响。,2020/7/5,3.2 海洋遥感传感器,（1）光学传感器,OMIS（中

17、）：OMIS1具有128个波段，光谱分辨率高达10nm，采用12bit进行数据编码，IFOV为1.5或3mrad；OMIS-在可见光与近红外具有64个波段。OMIS在诸如海岸带有关监测与应用、赤潮监测等领域中发挥了重要作用。,2020/7/5,OMIS-1/2,1,2,2020/7/5,3.2 海洋遥感传感器,（1）光学传感器,PHI（中）,2020/7/5,PHI,2020/7/5,3.2 海洋遥感传感器,（2） 微 波 传 感 器,2020/7/5,3.2 海洋遥感传感器,（2）微波传感器 主动型,2020/7/5,3.2 海洋遥感传感器,（2）微波传感器 被动型,2020/7/5,3.2

18、 海洋遥感传感器,（2）微波传感器 微波辐射计,微波辐射计的应用始于1962年美国发射的“水手2号”卫星，之后美、苏、日、印、欧洲一些国家相继发射。,SSM/I微波辐射成像仪：由7个不同功率的辐射计构成，具有4个频率的工作波段，可形成7个不同的辐射通道。可获得海面发射的微波辐射、大气发射的微波辐射和海面反射的大气向下辐射等。,2020/7/5,3.2 海洋遥感传感器,（2）微波传感器 微波辐射计,AMSR高级微波扫描辐射计（日）：按照在ADEOS-2上，主要观测对象为海冰、海风、海表温度等。,2020/7/5,3.2 海洋遥感传感器,（2）微波传感器 微波辐射计,AMSR高级微波扫描辐射计（日

19、）,2020/7/5,3.2 海洋遥感传感器,（2）微波传感器 微波散射计,微波散射计对有起伏的物体表面发射电磁波，并测量从其表面发射或散射回来的接收功率。星载仪器始于1978年美国发射的Seasat卫星上的SASS （Seasat-A卫星散射计）。,2020/7/5,3.2 海洋遥感传感器,（2）微波传感器 微波散射计,SeaWinds散射计：安装在ADEOS-II和QuikSCAT卫星上，用于测量海风速度和方向。,系统组成,2020/7/5,3.2 海洋遥感传感器,（2）微波传感器 微波散射计,SeaWinds散射计：,主要性能参数,Sun-synchronous, 803 km, 98.

20、6 inclination orbit Wind vector resolution of 25 kilometers,2020/7/5,SeaWinds散射计反演全球海洋海风：,2020/7/5,3.2 海洋遥感传感器,（2）微波传感器 微波散射计,AMI测风仪和NSCAT散射计：前者安装在ERS-1卫星上，后者搭载在ADEOS卫星上，用于测量海风矢量。,2020/7/5,3.2 海洋遥感传感器,NSCAT散射计：,2020/7/5,3.2 海洋遥感传感器,（2）微波传感器 雷达高度计,主要用于海表高度、海面风速与浪高、海冰的形状观测等，对本身精度、飞行器轨道和大地水准面高程的精度都有要求。,基本结构,2020/7/5,3.2 海洋遥感传感器,（2）微波传感器 雷达高度计,Topex/Poseidon高度计：,2020/7/5,3.2 海洋遥感传感器,（2）微波传感器 雷达高度计,ALT双频雷达高度计：采用Ku波段（13.8GHz）和S波段（3.2GHz），用于绘制海面形态（分辨率25km，高度精度5cm）、冰层地形图（分辨率15km，高度精度50cm） 、海潮模型（高度精度20cm） 、测量海面浪高（精度50cm或1）和风速（精度2m/s），从而提供海流速度。,2020/7/5,3.2 海洋遥感传感器,（2）微波传感器 雷达高度计,ERS-RA高度计：采用Ku