1、2020/7/5,海洋遙感,The Oceanic Remote Sensing,2020/7/5,第三章 海洋遙感衛(wèi)星與傳感器,海洋遙感衛(wèi)星 海洋遙感傳感器,2020/7/5,起步階段 探索階段 海洋衛(wèi)星與傳感器的試驗(yàn)階段 應(yīng)用研究和業(yè)務(wù)使用階段,海洋遙感衛(wèi)星與傳感器的發(fā)展經(jīng)歷了4個(gè)主要階段：,2020/7/5,3.1 海洋遙感衛(wèi)星,2020/7/5,3.1 海洋遙感衛(wèi)星,（1）國(guó)外的海洋水色遙感衛(wèi)星-主要特點(diǎn),軌道方面：采用太陽(yáng)同步的圓形軌道，降交點(diǎn)地方時(shí)為正午，回訪(fǎng)周期為23天； 平臺(tái)方面：采用三軸穩(wěn)定方式，指向精度0.3，測(cè)量精度0.3，探測(cè)器沿軌前后傾斜（020 ）掃描，傾角根據(jù)太陽(yáng)

2、高度角變化進(jìn)行調(diào)整； 傳感器方面：由波段設(shè)置、信噪比（600-800）、視場(chǎng)、量化級(jí)、輻射精度（2-5）和偏振度（ 0.01）決定。,2020/7/5,3.1 海洋遙感衛(wèi)星,（1）國(guó)外的海洋水色遙感衛(wèi)星,NOAA系列氣象衛(wèi)星（美）：平均軌道高度約為 833-870km，衛(wèi)星傾角99度左右，運(yùn)行周期102分鐘，星下點(diǎn)分辨率1.1Km左右，F(xiàn)OV為55.4。目前在軌運(yùn)行的有NOAA-15、16、17、18 。星上載有許多傳感器，與水色遙感有關(guān)的為AVHRR，ACZCS。,相關(guān)網(wǎng)站：/poes/,2020/7/5,3.1 海洋遙感衛(wèi)星,（1）國(guó)外的海洋水色

3、遙感衛(wèi)星,Nimbus-7雨云氣象衛(wèi)星（美）：1978年10月25日發(fā)射，軌道高度約為 955km，衛(wèi)星傾角99.1度，運(yùn)行周期104.15分鐘。與海洋遙感有關(guān)的為CZCS，多波段微波輻射計(jì)（SMMR) ?？捎糜谔綔y(cè)水色要素、水質(zhì)、海冰等。,2020/7/5,2020/7/5,3.1 海洋遙感衛(wèi)星,（1）國(guó)外的海洋水色遙感衛(wèi)星,高級(jí)對(duì)地觀(guān)測(cè)衛(wèi)星（ADEOS)（日） ：ADEOS-1于1996年8月發(fā)射，與海洋遙感有關(guān)的為海洋水色水溫掃描儀（OCTS）和Ku波段的主動(dòng)式微波輻射計(jì)NSCAT 。,ADEOS-2于2002年12月14日發(fā)射，重返周期為4天，與海洋有關(guān)的有效載荷為高級(jí)微波掃描輻射計(jì)（

4、AMSR）、全球成像儀（GLI)、海風(fēng)探測(cè)器（Sea Winds）。,2020/7/5,3.1 海洋遙感衛(wèi)星,（1）國(guó)外的海洋水色遙感衛(wèi)星,SeaSTAR海洋水色衛(wèi)星（美） ：1997年8月1日發(fā)射成功，載有SeaWiFS傳感器。,2020/7/5,3.1 海洋遙感衛(wèi)星,（1）國(guó)外的海洋水色遙感衛(wèi)星,SeaSTAR海洋水色衛(wèi)星（美） ：,2020/7/5,3.1 海洋遙感衛(wèi)星,（1）國(guó)外的海洋水色遙感衛(wèi)星,Terra和Aqua極軌衛(wèi)星（美） ：分別發(fā)射于1999年12月和2002年5月，與海洋水色遙感有關(guān)的是MODIS（中分辨率成像光譜儀），軌道傾角98度，運(yùn)行周期100分鐘左右。,http:

5、//,/,2020/7/5,3.1 海洋遙感衛(wèi)星,（1）國(guó)外的海洋水色遙感衛(wèi)星,IRS衛(wèi)星（印度） ：,印度遙感衛(wèi)星,2020/7/5,3.1 海洋遙感衛(wèi)星,（2）國(guó)外的海洋地形衛(wèi)星,Geosat衛(wèi)星（美）：1985年3月12日發(fā)射，傳感器是Ku波段（13.5GHz）的雷達(dá)測(cè)高儀，高度800km，重復(fù)周期17天，主要以軍用目的為主，運(yùn)行了5年時(shí)間。,2020/7/5,3.1 海洋遙感衛(wèi)星,（2）國(guó)外的海洋地形衛(wèi)星,Topex/Poseidon衛(wèi)星（美、法） ：1992年8月10日發(fā)射，裝有多個(gè)傳感器，主要有效載荷為雷達(dá)高度計(jì)（用

6、于研究全球海洋動(dòng)力過(guò)程）。衛(wèi)星軌道傾角為66度，高度1366km，重復(fù)周期10天。,2020/7/5,Topex/Poseidon衛(wèi)星（美、法） ,地面軌道,2020/7/5,3.1 海洋遙感衛(wèi)星,（2）國(guó)外的海洋地形衛(wèi)星,JASON-1衛(wèi)星（美、法） ：2001年9月發(fā)射，衛(wèi)星軌道傾角為66度，重復(fù)周期10天，主要載荷為雷達(dá)高度計(jì)（POSEIDON-2）。該星沿Topex/Poseidon衛(wèi)星軌道運(yùn)行，在時(shí)間上大約領(lǐng)先1分鐘。,2020/7/5,JASON-1衛(wèi)星（美、法）,2020/7/5,3.1 海洋遙感衛(wèi)星,（2）國(guó)外的海洋地形衛(wèi)星,JASON-2衛(wèi)星 ：將在2008年6月發(fā)射，主要用

7、于測(cè)量海面高度，精度將達(dá)1cm。,2020/7/5,3.1 海洋遙感衛(wèi)星,（2）國(guó)外的海洋地形衛(wèi)星,GRACE衛(wèi)星（美、德） ：2002年3月發(fā)射，是EOS計(jì)劃的第二顆衛(wèi)星，軌道高度500km，用于測(cè)繪地球重力場(chǎng)的變化。GRACE衛(wèi)星由兩顆同樣的衛(wèi)星組成，兩者相距約220km。,2020/7/5,3.1 海洋遙感衛(wèi)星,（3）國(guó)外的海洋動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星,Seasat衛(wèi)星（美） ：遙感技術(shù)用于海洋研究的里程碑。系列的第一顆于1978年6月28日發(fā)射成功。主要有5種類(lèi)型的海洋遙感探測(cè)器：SAR、雷達(dá)高度計(jì)、微波散射計(jì)、多通道掃描微波輻射計(jì)、可見(jiàn)光紅外輻射計(jì)。,2020/7/5,Seasat衛(wèi)星（美） ,

8、2020/7/5,3.1 海洋遙感衛(wèi)星,（3）國(guó)外的海洋動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星,ERS衛(wèi)星（歐空局）：1991年7月發(fā)射了ERS-1衛(wèi)星，軌道高度785km，傾角98.5度，運(yùn)行一周約100分鐘。與海洋有關(guān)的主要有效載荷包括有源微波儀、SAR、測(cè)風(fēng)散射計(jì)、雷達(dá)測(cè)高計(jì)（Ku）、軌道跟蹤掃描輻射計(jì)和微波探測(cè)器。 1995年4月發(fā)射了ERS-2。,2020/7/5,3.1 海洋遙感衛(wèi)星,（3）國(guó)外的海洋動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星,Envisat-1衛(wèi)星（歐空局） ：2002年3月發(fā)射的極軌衛(wèi)星，是ERS-1/2的延續(xù)和擴(kuò)展，除用于海洋動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象檢測(cè)外，還具有探測(cè)海洋水色和海岸帶的能力。與海洋遙感有關(guān)的有效載荷主要有：先進(jìn)合

9、成孔徑雷達(dá)、中等分辨率成像光譜儀、微波輻射計(jì)、高級(jí)雷達(dá)高度計(jì)、先進(jìn)的沿軌掃描輻射計(jì)。,2020/7/5,Envisat-1衛(wèi)星（歐空局）,2020/7/5,3.1 海洋遙感衛(wèi)星,（3）國(guó)外的海洋動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星,RadarSat衛(wèi)星（加） ：1995年11月發(fā)射，軌道傾角98.6度，周期為100.7分，重復(fù)周期為24天，傳感器工作波段為C波段（5.6cm），HH極化，具有7種工作模式、25種波束和不同入射角。主要有效載荷為SAR。,2020/7/5,RadarSat衛(wèi)星（加） ：,2020/7/5,3.1 海洋遙感衛(wèi)星,（3）國(guó)外的海洋動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星,QuikSCAT衛(wèi)星（美） ：直譯為快速散射計(jì)，

10、于1999年6月發(fā)射，主要載荷為SeaWinds，可全天時(shí)、全天候測(cè)量海風(fēng)。,2020/7/5,3.1 海洋遙感衛(wèi)星,（3）國(guó)外的海洋動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星,SMOS衛(wèi)星（歐空局）：土壤濕度和海洋鹽濃度監(jiān)測(cè)衛(wèi)星，是ESA的第二顆地球探測(cè)補(bǔ)充衛(wèi)星，計(jì)劃于2007年發(fā)射，主要載荷為干涉式合成孔徑輻射計(jì)（工作在L波段，波長(zhǎng)21cm）。,2020/7/5,3.1 海洋遙感衛(wèi)星,（4）中國(guó)的海洋遙感衛(wèi)星,海洋一號(hào)衛(wèi)星 ：HY-1A于2002年5月15日發(fā)射成功，衛(wèi)星軌道798km，有效載荷為10波段海洋水色掃描儀（COCTS，用于海洋水色環(huán)境要素、水溫）和4波段CCD（用于海岸帶動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)）。,2020/7/5,3

11、.1 海洋遙感衛(wèi)星,（4）中國(guó)的海洋遙感衛(wèi)星,風(fēng)云一號(hào)極軌氣象衛(wèi)星 ：1987年發(fā)射FY1A，1989年發(fā)射FY1B，1999年5月發(fā)射FY1C，2002年5月發(fā)射了FY1D。,FY1C/D主要技術(shù)指標(biāo),2020/7/5,3.1 海洋遙感衛(wèi)星,（4）中國(guó)的海洋遙感衛(wèi)星,風(fēng)云一號(hào)極軌氣象衛(wèi)星：,FY1C/D傳感器通道特性及用途,2020/7/5,3.1 海洋遙感衛(wèi)星,（4）中國(guó)的海洋遙感衛(wèi)星,風(fēng)云二號(hào)靜止氣象衛(wèi)星 ：1997年6月發(fā)射FY2A，2000年6月發(fā)射FY2B， 2004年發(fā)射了FY2C。 FY2C軌道高度約為36000km，定點(diǎn)于105E上方。,FY2C傳感器通道特性及用途,2020

12、/7/5,3.1 海洋遙感衛(wèi)星,（4）中國(guó)的海洋遙感衛(wèi)星,發(fā)展計(jì)劃 發(fā)射HY-2衛(wèi)星（海洋動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星）和HY-3衛(wèi)星（多種載荷的海洋環(huán)境綜合衛(wèi)星）； 發(fā)展風(fēng)云三號(hào)極軌氣象衛(wèi)星系列，將增加微波系列探測(cè)器，并且可實(shí)現(xiàn)三維觀(guān)測(cè)； 風(fēng)云四號(hào)系列將采用三軸穩(wěn)定自控方案，縮短對(duì)地球圓盤(pán)圖的成像時(shí)間。,2020/7/5,3.2 海洋遙感傳感器,在海洋遙感領(lǐng)域中，所應(yīng)用的傳感器從光譜范圍上分主要有兩類(lèi)：,光學(xué)傳感器 微波傳感器,2020/7/5,3.2 海洋遙感傳感器,（1）光學(xué)傳感器,MODIS（美）：新一代“圖譜合一”的儀器，是EOS衛(wèi)星系列上的主要儀器。 具有36個(gè)波段，量化等級(jí)為12bit，視場(chǎng)為5

13、5，空間分辨率分別為250m（1-2波段）、500m（3-7波段）和1000m（8-36波段），可用于探測(cè)海表溫度、海洋水色和環(huán)流等。 MODIS儀器內(nèi)還設(shè)置有多種定標(biāo)器，可進(jìn)行星上定標(biāo)。,/,2020/7/5,3.2 海洋遙感傳感器,（1）光學(xué)傳感器,掃描方式,2020/7/5,3.2 海洋遙感傳感器,（1）光學(xué)傳感器,應(yīng)用示例,Typhoon Shanshan formed on September 10, 2006, in the western Pacific,2020/7/5,3.2 海洋遙感傳感器,（1）光學(xué)傳感器,MERIS（荷、

14、法）：是一種推帚式成像遙感器，安裝在ENVISAT環(huán)境衛(wèi)星上。,2020/7/5,3.2 海洋遙感傳感器,（1）光學(xué)傳感器,GLI全球成像儀（美）：搭載在ADEOS-2衛(wèi)星上，是推帚式成像遙感器，具有36個(gè)波段，空間分辨率為250m或1000m，量化等級(jí)10bit，掃描幅寬1600km。,2020/7/5,3.2 海洋遙感傳感器,（1）光學(xué)傳感器,MISR多角度成像光譜輻射計(jì)（美）：具有4個(gè)波段（440，550，670，860nm），從8個(gè)角度方向獲取信息?？臻g分辨率為240m（局地模式）或1.92km（全球模式，覆蓋周期16天）?？色@得雙向反射率，對(duì)于定量遙感研究非常重要。,MISR opt

15、ical bench,2020/7/5,3.2 海洋遙感傳感器,（1）光學(xué)傳感器,SeaWIFS寬視場(chǎng)海洋探測(cè)器（美）：搭載在SeaSTAR上，專(zhuān)門(mén)用于海洋水色探測(cè)，402885nm范圍內(nèi)具有8個(gè)波段?？蛇M(jìn)行全球（分辨率4.5km）和局部范圍（分辨率1.13km）觀(guān)測(cè)。 所發(fā)布的主要產(chǎn)品有浮游植物色素濃度、散射衰減系數(shù)、歸一化離水輻射率（440nm和520nm處）。,/SeaWiFS/,2020/7/5,3.2 海洋遙感傳感器-SeaWIFS,2020/7/5,3.2 海洋遙感傳感器-SeaWIFS,2020/7/5,3.2 海洋遙感

16、傳感器,（1）光學(xué)傳感器,COCTS水色掃描儀（中）：搭載在HY-1上，主要用于海洋水色要素探測(cè)。,2020/7/5,3.2 海洋遙感傳感器,（1）光學(xué)傳感器,CCD成像儀（中）：搭載在HY-1上，主要用于海陸交互作用區(qū)域探測(cè)。,2020/7/5,3.2 海洋遙感傳感器,（1）光學(xué)傳感器,ATSR沿軌掃描輻射計(jì)（歐空局）：ATSR-2搭載在ERS-2衛(wèi)星上，AATSR搭載于ENVISAT上。 ATSR具有4個(gè)波段（1.6、3.7、11、12um），采用雙次掃描，通過(guò)兩次觀(guān)測(cè)所經(jīng)過(guò)的大氣路徑長(zhǎng)度不同，可計(jì)算大氣吸收的影響。,2020/7/5,3.2 海洋遙感傳感器,（1）光學(xué)傳感器,OMIS（中

17、）：OMIS1具有128個(gè)波段，光譜分辨率高達(dá)10nm，采用12bit進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼，IFOV為1.5或3mrad；OMIS-在可見(jiàn)光與近紅外具有64個(gè)波段。OMIS在諸如海岸帶有關(guān)監(jiān)測(cè)與應(yīng)用、赤潮監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域中發(fā)揮了重要作用。,2020/7/5,OMIS-1/2,1,2,2020/7/5,3.2 海洋遙感傳感器,（1）光學(xué)傳感器,PHI（中）,2020/7/5,PHI,2020/7/5,3.2 海洋遙感傳感器,（2） 微 波 傳 感 器,2020/7/5,3.2 海洋遙感傳感器,（2）微波傳感器 主動(dòng)型,2020/7/5,3.2 海洋遙感傳感器,（2）微波傳感器 被動(dòng)型,2020/7/5,3.2

18、 海洋遙感傳感器,（2）微波傳感器 微波輻射計(jì),微波輻射計(jì)的應(yīng)用始于1962年美國(guó)發(fā)射的“水手2號(hào)”衛(wèi)星，之后美、蘇、日、印、歐洲一些國(guó)家相繼發(fā)射。,SSM/I微波輻射成像儀：由7個(gè)不同功率的輻射計(jì)構(gòu)成，具有4個(gè)頻率的工作波段，可形成7個(gè)不同的輻射通道?？色@得海面發(fā)射的微波輻射、大氣發(fā)射的微波輻射和海面反射的大氣向下輻射等。,2020/7/5,3.2 海洋遙感傳感器,（2）微波傳感器 微波輻射計(jì),AMSR高級(jí)微波掃描輻射計(jì)（日）：按照在ADEOS-2上，主要觀(guān)測(cè)對(duì)象為海冰、海風(fēng)、海表溫度等。,2020/7/5,3.2 海洋遙感傳感器,（2）微波傳感器 微波輻射計(jì),AMSR高級(jí)微波掃描輻射計(jì)（日

19、）,2020/7/5,3.2 海洋遙感傳感器,（2）微波傳感器 微波散射計(jì),微波散射計(jì)對(duì)有起伏的物體表面發(fā)射電磁波，并測(cè)量從其表面發(fā)射或散射回來(lái)的接收功率。星載儀器始于1978年美國(guó)發(fā)射的Seasat衛(wèi)星上的SASS （Seasat-A衛(wèi)星散射計(jì)）。,2020/7/5,3.2 海洋遙感傳感器,（2）微波傳感器 微波散射計(jì),SeaWinds散射計(jì)：安裝在ADEOS-II和QuikSCAT衛(wèi)星上，用于測(cè)量海風(fēng)速度和方向。,系統(tǒng)組成,2020/7/5,3.2 海洋遙感傳感器,（2）微波傳感器 微波散射計(jì),SeaWinds散射計(jì)：,主要性能參數(shù),Sun-synchronous, 803 km, 98.

20、6 inclination orbit Wind vector resolution of 25 kilometers,2020/7/5,SeaWinds散射計(jì)反演全球海洋海風(fēng)：,2020/7/5,3.2 海洋遙感傳感器,（2）微波傳感器 微波散射計(jì),AMI測(cè)風(fēng)儀和NSCAT散射計(jì)：前者安裝在ERS-1衛(wèi)星上，后者搭載在ADEOS衛(wèi)星上，用于測(cè)量海風(fēng)矢量。,2020/7/5,3.2 海洋遙感傳感器,NSCAT散射計(jì)：,2020/7/5,3.2 海洋遙感傳感器,（2）微波傳感器 雷達(dá)高度計(jì),主要用于海表高度、海面風(fēng)速與浪高、海冰的形狀觀(guān)測(cè)等，對(duì)本身精度、飛行器軌道和大地水準(zhǔn)面高程的精度都有要求。,基本結(jié)構(gòu),2020/7/5,3.2 海洋遙感傳感器,（2）微波傳感器 雷達(dá)高度計(jì),Topex/Poseidon高度計(jì)：,2020/7/5,3.2 海洋遙感傳感器,（2）微波傳感器 雷達(dá)高度計(jì),ALT雙頻雷達(dá)高度計(jì)：采用Ku波段（13.8GHz）和S波段（3.2GHz），用于繪制海面形態(tài)（分辨率25km，高度精度5cm）、冰層地形圖（分辨率15km，高度精度50cm） 、海潮模型（高度精度20cm） 、測(cè)量海面浪高（精度50cm或1）和風(fēng)速（精度2m/s），從而提供海流速度。,2020/7/5,3.2 海洋遙感傳感器,（2）微波傳感器 雷達(dá)高度計(jì),ERS-RA高度計(jì)：采用Ku