地球观测系统与全球观测信息网络

1、1,地球观测系统（EOS） 全球观测信息网络（GOIN） 世界数据中心网络（NWDC）,地球观测系统与全球观测信息网络,2,地球观测系统（EOS）,地球观测系统的背景与目标 地球观测系统卫星发射计划 地球观测系统的特点与趋势 地球观测系统的发展,3,EOS计划,地球观测系统( Earth Observing System) ,即脱离地球从太空对地球进行观测的系统,是20世纪地球科学进步的一个突出标志。 EOS计划由三部分组成：科学研究计划、资料信息系统( EOSDIS, EOSData Information System)和EOS观测平台。,4,科学研究计划是EOS计划的基础。 EOSDIS

2、是将EOS资料转化为数值产品为社会服务的重要工具。 EOS观测平台是EOS计划的核心。, EOS计划的构成,5,（1）地球观测系统的背景,为了使美国军队的战略战术适应由于全球变化带来的影响，美国国防部制定了庞大的行星地球使命计划（MTPE）。 为了执行该计划，美军工程师协会协同NASA 又制定了EOS 计划以利用卫星探测全球变化。 MTPE/EOS 计划是国际全球变化计划(GCRP)的主要组成部分。,6,地球观测系统的背景,1989年美国等24国提出行星地球计划（MTPE）。 美国国会于1990 年通过了“美国全球变化研究法案” 1991 年发布“美国全球变化研究数据管理政策”。 1999 年

3、12 月美国EOS上午星系列的第一颗卫星TERRA 卫星发射成功。 2003年在法国召开的七国集团首脑会议确认地球观测是优先的项目。 2005年成立地球观测组织，执行全球地球观测系统十年计划。,7,（2）地球观测系统的目标,目标是建立一个综合、协调和可持续的全球地球观测系统，更好地认识地球系统，预测地球系统的变迁，管理地球资源，减轻自然和人为灾害的影响。,8, 地球观测系统的目标, 增进对地球作为一个整体系统的认识。 利用卫星、飞机和相关的地面系统观测和描述整体地球的特点。 了解在全球和区域尺度上由于自然和人为原因引起的气候变化。 分析和预测这种变化对人类健康和福利所造成的后果。 为创建文明的

4、环境政策作贡献。,9,地球观测系统（EOS）,地球观测系统的背景与目标 地球观测系统卫星发射计划 地球观测系统的特点与趋势 地球观测系统的发展,10,（3）EOS卫星发射计划,气象卫星系列 陆地卫星系列 海洋卫星系列 测地卫星系列 地球物理卫星系列,11,12,气象/环境卫星特点,高时间分辨率，高光谱分辨率，大面积覆盖； 中等或低空间水平分辨率； 数据接收处理系统相对简便； 全球数据交换容易；平时不保密。,13,气象/环境卫星趋势,（1）到2005年，国际极轨气象卫星星座有中、美、欧三家4-5颗卫星组成，每3小时就可以获取整个地球系统的数据，全球大气探测数据更新更快。对天气预报地球环境预测非常

5、有利！,14,气象/环境卫星趋势,（2）在2010年左右，全球静止气象卫星的观测频次将逐步从目前的每小时观测一次过渡到数分钟快速观测，对灾害性天气系统发展的监测将更为有效！,15,Images of hurricanes help with intensity and track forecasts,16,极轨卫星平台的发展趋势,平台向两极发展：从单一观测平台向大的综合性地球观测平台发展；作为补充发展廉价而高质量、灵活多用的小卫星平台； 轨道和姿态控制精度更高(为气候观测设计); 仪器指向可变平台(重复观测重要现象); 高可靠和长寿命平台(EOS卫星设计寿命为6年, 实际期望达到8年),17,

6、静止卫星平台的发展趋势,遥感平台向三轴稳定方向发展 遥感仪器向多通道，高空间分辨率方向发展 探测仪器向高光谱分辨率和微波仪器方向发展 （微波波长较长，可穿透非降水云看到下垫面，或穿透降水云顶部卷云直接遥感降水内部信息）,18,未来10年卫星大气探测可能达到的水平,温度廓线： 目前精度：均方根误差：2 度 10年后精度：均方根误差：1度以内 湿度廓线： 目前精度：均方根误差：20% 10年后精度：均方根误差：10%以内 可以反演大气污染气体浓度,19,地球观测系统（EOS）,地球观测系统的背景与目标 地球观测系统卫星发射计划 地球观测系统的特点与趋势 地球观测系统的发展,20,（4）EOS的特点

7、与趋势,对地观测范围更为广泛,覆盖水与能量循环,陆地,海洋,大气和极地冰盖等多方面。 星载传感器接收的空间光谱信息范围从可见光、红外覆盖到微波波段,推广了星载雷达技术和微波遥感技术,实现了三维观测。 星载传感器具有多样化、多光谱、多角度等特点。 观测系统的大、小平台相辅相成。,21,地球观测系统（EOS）,地球观测系统的背景与目标 地球观测系统卫星发射计划 地球观测系统的特点与趋势 地球观测系统的发展,22, TERRA：EOS计划第一颗极地轨道环境遥感卫星。 AQUA：国际新一代对地观测第一颗下午星(EOS2PM1)。 ARUA卫星：重点搜集地球大气臭氧层数据。,（5）地球观测系统的发展,2

8、3,EOS-AM1于1999年12月18日成功发射 卫星发射成功后命名Terra（拉丁文：地球母亲） 这是美国国家宇航局(NASA)地球行星使命计划中总数15颗卫星的第一颗，是第一个提供对地球过程进行整体观测的系统。,24,Terra 卫星参数,轨道高度: 705 KM 直径: 3.5 m 长度: 6.8 m 重量: 5190 kg 功率: 2530 W 平均 设计寿命: 6 年 数据速率: 15 Mbps DB（直接广播）； 150 M Mbps for Playback,25,AQUA卫星,EOS-AQUA是美国宇航局发射的第二颗“地球观测系统”系列卫星。于2002年5月成功发射，过境时间

9、为当地下午。Aqua取自拉丁文，意思是“水”。 这颗卫星主要使命是研究地球水循环，它的观测结果有望增进科学家对全球气候变化的了解，并可用来进行更准确的天气预报。,26,27,EOS卫星：目前最先进的卫星系统,EOS卫星系统的强大在于先进的仪器系统。 每颗EOS卫星根据轨道和观测目的的不同，配置不同的遥感仪器系统，这些仪器都是目前世界上最先进、高精度、大部分是新型的遥感仪器。,28,MODIS：代表当今世界先进光学遥感仪器 制造技术的典范,29,EOS/MODIS特点,每颗卫星上的MODIS数据都公开实时广播； 有36个光谱通道，2个通道空间分辨率高达250米，5个通道空间500米，分别是NOA

10、A/AVHRR分辨率的18倍和5倍 ； 每条轨道扫描宽度达2330公里，2-3条轨道即可覆盖我国全部国土，双星系统每天全覆盖观测我国四次； 目前其他气象卫星不能比拟。,30,国家MODIS共享平台建设 是国家科技基础条件平台工作的重要组成部分: 1、覆盖全国的MODIS数据获取和汇集系统建设 2、MODIS数据与产品共享服务系统建设； 3、MODIS数据产品开发、验证与应用示范； 4、国家MODIS共享平台技术标准与人才队伍建设和 5、国家MODIS共享平台运行机制与政策。,31,建设目标： 根据MODIS数据发布的特点、我国对MODIS数据的需求，同时考虑到我国科技中长期发展规划在发展我国地

11、球观测系统领域的战略目标，国家MODIS平台建设的目标确定为： 按照科学规划和布局，在各个部门现有资源基础上，优选MODIS数据接收站。 按照统一的标准和规范，分步骤整合、共享、完善、提高，形成国家MODIS地面接收站网。加强入网站点的建设、运行和管理，提高接收数据的完整性、连续性、规范性和安全性。 建立国家MODIS数据中心，处理、保管、开发和发布MODIS数据及其相关数据产品。 按照数据共享的要求，完善共享机制，建立共享制度，提供数据服务和技术培训，形成以MODIS为主题的国家级地球观测系统科学与技术人才队伍，实现全国范围内的MODIS数据和相关技术共享。为进一步发展我国国家级的地球观测系

12、统数据信息系统奠定坚实的基础。,32,33,空七所和华云合作建成全军首套EOS/MODIS系统（12.12 中国气象报）,34,我国已发射了48颗卫星，其中包括17颗返回式卫星、气象卫星、地球资源卫星等对地观测遥感卫星。 自行研制和发射了包括太阳和地球同步轨道的5颗气象卫星，建立了卫星气象中心。 我国已建立了遥感卫星地面接收站网 。 航空遥感经过4个五年计划的发展在技术上已趋成熟。,我国的EOS的发展,35,对地观测系统的研究投入,国家科技国家科技发展中长期规划中，“高分辨率对地观测系统”已列为十六个重大专项之一，据悉国家财政投入计划160个亿，加上部门匹配估计投入300亿以上。 在十一五规划

13、中863计划已将地球观测与导航技术单独列为领域，十一五总投入14亿。 亟待解决的问题：王希季院士（高分系统首席）说：国家投几百亿，无非就是六个字： （遥感数据）好用、会用、用好。,36,我国航空与航天遥感技术研究重点,卫星轨道的自动计算和选择、卫星智能调度、接收设备控制参数的自动调整，卫星轨道和姿态精密测量技术，各种分辨率光学、雷达、高光谱传感器技术，高分辨率多波段智能传感器技术，多卫星组网技术和各类卫星数据接收、定标、数据处理和数据服务技术等。,37,多角度成象光谱技术、热红外成象光谱技术、激光/红外雷达以及高光谱遥感技术； 多传感器集成的技术与方法； 干涉测量技术、差分干涉测量技术以及干涉

14、合成孔径雷达测量(INSAR)技术； 以激光测距系统、微波遥感、激光成像雷达、双天线SAR系统、数字摄像机、GPSINS为主体的机载三维数字摄影测量系统；,我国航空与航天遥感技术研究重点,38,研究利用GPS、激光测距仪和高精度方位角测量装置进行地面移动测图的技术。 无地面控制或少地面控制的航空摄影测量技术、无人驾驶飞机低空遥感技术、不受天候影响的航空遥感技术。 一机多源(多传感器)航空遥感、机载雷达成像和数字激光测图技术。 对地面直接扫描的数字摄影技术、CCD面阵同步立体数字摄影技术。,我国航空与航天遥感技术研究重点,39,农业 水利 工业 林业 航空航天 城市建设 环境保护 交通运输,海洋

15、 渔业 旅游 商业 保险 科技 盐业 能源,教育 体育 卫生 粮食 畜牧 外交 军事 ,地球观测系统的应用,40,天气监测,台风监测,降雨监测,41,42,火情监测,明火点监测,过火区监测,43,44,45,利用EOS/MODIS利用卫星资料，结合常规气象资料和地理信息，对沙尘暴天气进行监测，生成沙尘暴监测图像、沙尘暴强度分析图像和环境评估分析（包括沙尘暴覆盖区域的地表特征和面积等）。,46,MODIS views the Chesapeake Bay,250m MODIS,1 km AVHRR,47,植被监测,48, 通过卫星从太空拍摄的大量地球表面的图像，经过分析和判读，清晰地表明了地球环

16、境已经严重恶化。 例如，巴西森林砍伐造成浓密烟雾笼罩南美大陆上空、太平洋温度分布异常与厄尔尼诺现象相关联。 恒河上游森林过度采伐与下游河口泥沙沉积、南极臭氧洞扩大、非洲沙漠化变迁等。,EOS用于研究全球环境变化,49,地球观测系统（EOS） 全球观测信息网络（GOIN） 世界数据中心网络（NWDC）,地球观测系统与全球观测信息网络,50,GOIN的基本概念 GOIN的实施计划 GOIN的主要功能 GOIN的实施组织,全球观测信息网络GOIN,51,（1）GOIN的基本概念 GOIN是1993年美国和日本达成的合作协议。 目的是通过信息网络交换全球环境的卫星观测数据，评估现有卫星观测技术系统的优

17、点和弱点并提出改进措施，为建设GOIN服务。 GOIN将成为全球信息基础设施和EOS的重要组成部分。,52, 通过电子网络发现数据。 通过电子网络交换数据。 科学合作。 信息服务技术。,（2） GOIN的实施计划,53,（3）GOIN的主要功能,互操作 连接性 体系结构 标准和过程方法 部门之间的技术共享 访问服务 国际连接,54,（4）GOIN的实施组织,陆地组：主要是对复杂的生态系统进行观测及信息传输效率问题进行研究，希望通过全球植被指数（NDVI）的变化，土地覆盖变化和对大自然灾害进行监测与评估它们的现状及预测。 大气和海洋组：大气和海洋以日、季、年和长期的气象模式和海洋动力模式变化着，主要研究如何理解和进行预报。 同一地环境研究组：对太阳与地球之间的广大空间现象的动态进行研究，如太阳爆炸及其他现象，对通信、供电、空间开发和对地遥感等的影响。 宽带网络传输组：重点研究遥感和其他数据在网