第三章海洋遙感衛(wèi)星與傳感器-海洋遙感

2023/2/4海洋遙感TheOceanicRemoteSensing2023/2/4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2023/2/4起步階段探索階段海洋衛(wèi)星與傳感器的試驗階段應用研究和業(yè)務使用階段

海洋遙感衛(wèi)星與傳感器的發(fā)展經歷了4個主要階段：2023/2/43.1海洋遙感衛(wèi)星2023/2/43.1海洋遙感衛(wèi)星（1）國外的海洋水色遙感衛(wèi)星-※主要特點軌道方面：采用太陽同步的圓形軌道，降交點地方時為正午，回訪周期為2～3天；平臺方面：采用三軸穩(wěn)定方式，指向精度≤0.3°，測量精度≤0.3°，探測器沿軌前后傾斜（0～±20°）掃描，傾角根據太陽高度角變化進行調整；傳感器方面：由波段設置、信噪比（≥600-800）、視場、量化級、輻射精度（2％-5％）和偏振度（≤

0.01）決定。2023/2/43.1海洋遙感衛(wèi)星（1）國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，運行周期102分鐘，星下點分辨率1.1Km左右，FOV為±55.4°。目前在軌運行的有NOAA-15、16、17、18

。星上載有許多傳感器，與水色遙感有關的為AVHRR，ACZCS。相關網站：/poes/2023/2/43.1海洋遙感衛(wèi)星（1）國外的海洋水色遙感衛(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，運行周期104.15分鐘。與海洋遙感有關的為CZCS，多波段微波輻射計（SMMR)?？捎糜谔綔y水色要素、水質、海冰等。2023/2/42023/2/43.1海洋遙感衛(wèi)星（1）國外的海洋水色遙感衛(wèi)星高級對地觀測衛(wèi)星（ADEOS)（日）★：ADEOS-1于1996年8月發(fā)射，與海洋遙感有關的為海洋水色水溫掃描儀（OCTS）和Ku波段的主動式微波輻射計NSCAT。

ADEOS-2于2002年12月14日發(fā)射，重返周期為4天，與海洋有關的有效載荷為高級微波掃描輻射計（AMSR）、全球成像儀（GLI)、海風探測器（SeaWinds）。2023/2/43.1海洋遙感衛(wèi)星（1）國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。2023/2/43.1海洋遙感衛(wèi)星（1）國外的海洋水色遙感衛(wèi)星SeaSTAR海洋水色衛(wèi)星（美）★：2023/2/43.1海洋遙感衛(wèi)星（1）國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的是MODIS（中分辨率成像光譜儀），軌道傾角98度，運行周期100分鐘左右。//2023/2/43.1海洋遙感衛(wèi)星（1）國外的海洋水色遙感衛(wèi)星IRS衛(wèi)星（印度）：印度遙感衛(wèi)星2023/2/43.1海洋遙感衛(wèi)星（2）國外的海洋地形衛(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）的雷達測高儀，高度800km，重復周期17天，主要以軍用目的為主，運行了5年時間。2023/2/43.1海洋遙感衛(wèi)星（2）國外的海洋地形衛(wèi)星Topex/Poseidon衛(wèi)星（美、法）★：1992年8月10日發(fā)射，裝有多個傳感器，主要有效載荷為雷達高度計（用于研究全球海洋動力過程）。衛(wèi)星軌道傾角為66度，高度1366km，重復周期10天。2023/2/4Topex/Poseidon衛(wèi)星（美、法）★地面軌道2023/2/43.1海洋遙感衛(wèi)星（2）國外的海洋地形衛(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，重復周期10天，主要載荷為雷達高度計（POSEIDON-2）。該星沿Topex/Poseidon衛(wèi)星軌道運行，在時間上大約領先1分鐘。2023/2/4JASON-1衛(wèi)星（美、法）2023/2/43.1海洋遙感衛(wèi)星（2）國外的海洋地形衛(wèi)星JASON-2衛(wèi)星：將在2008年6月發(fā)射，主要用于測量海面高度，精度將達1cm。2023/2/43.1海洋遙感衛(wèi)星（2）國外的海洋地形衛(wèi)星GRACE衛(wèi)星（美、德）：2002年3月發(fā)射，是EOS計劃的第二顆衛(wèi)星，軌道高度500km，用于測繪地球重力場的變化。GRACE衛(wèi)星由兩顆同樣的衛(wèi)星組成，兩者相距約220km。2023/2/43.1海洋遙感衛(wèi)星（3）國外的海洋動力環(huán)境衛(wèi)星Seasat衛(wèi)星（美）★：遙感技術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種類型的海洋遙感探測器：SAR、雷達高度計、微波散射計、多通道掃描微波輻射計、可見光紅外輻射計。2023/2/4Seasat衛(wèi)星（美）★2023/2/43.1海洋遙感衛(wèi)星（3）國外的海洋動力環(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，運行一周約100分鐘。與海洋有關的主要有效載荷包括有源微波儀、SAR、測風散射計、雷達測高計（Ku）、軌道跟蹤掃描輻射計和微波探測器。

1995年4月發(fā)射了ERS-2。2023/2/43.1海洋遙感衛(wèi)星（3）國外的海洋動力環(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)和擴展，除用于海洋動力學現象檢測外，還具有探測海洋水色和海岸帶的能力。與海洋遙感有關的有效載荷主要有：先進合成孔徑雷達、中等分辨率成像光譜儀、微波輻射計、高級雷達高度計、先進的沿軌掃描輻射計。2023/2/4Envisat-1衛(wèi)星（歐空局）2023/2/43.1海洋遙感衛(wèi)星（3）國外的海洋動力環(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。2023/2/4RadarSat衛(wèi)星（加）★：2023/2/43.1海洋遙感衛(wèi)星（3）國外的海洋動力環(huán)境衛(wèi)星QuikSCAT衛(wèi)星（美）★：直譯為快速散射計，于1999年6月發(fā)射，主要載荷為SeaWinds，可全天時、全天候測量海風。2023/2/43.1海洋遙感衛(wèi)星（3）國外的海洋動力環(huán)境衛(wèi)星SMOS衛(wèi)星（歐空局）：土壤濕度和海洋鹽濃度監(jiān)測衛(wèi)星，是ESA的第二顆地球探測補充衛(wèi)星，計劃于2007年發(fā)射，主要載荷為干涉式合成孔徑輻射計（工作在L波段，波長21cm）。2023/2/43.1海洋遙感衛(wèi)星（4）中國的海洋遙感衛(wèi)星海洋一號衛(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（用于海岸帶動態(tài)監(jiān)測）。2023/2/43.1海洋遙感衛(wèi)星（4）中國的海洋遙感衛(wèi)星風云一號極軌氣象衛(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主要技術指標2023/2/43.1海洋遙感衛(wèi)星（4）中國的海洋遙感衛(wèi)星風云一號極軌氣象衛(wèi)星：FY1C/D傳感器通道特性及用途2023/2/43.1海洋遙感衛(wèi)星（4）中國的海洋遙感衛(wèi)星風云二號靜止氣象衛(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，定點于105°E上方。FY2C傳感器通道特性及用途2023/2/43.1海洋遙感衛(wèi)星（4）中國的海洋遙感衛(wèi)星發(fā)展計劃

發(fā)射HY-2衛(wèi)星（海洋動力環(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)展風云三號極軌氣象衛(wèi)星系列，將增加微波系列探測器，并且可實現三維觀測；風云四號系列將采用三軸穩(wěn)定自控方案，縮短對地球圓盤圖的成像時間。2023/2/43.2海洋遙感傳感器

在海洋遙感領域中，所應用的傳感器從光譜范圍上分主要有兩類：

光學傳感器微波傳感器2023/2/43.2海洋遙感傳感器（1）光學傳感器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個波段，量化等級為12bit，視場為±55°，空間分辨率分別為250m（1-2波段）、500m（3-7波段）和1000m（8-36波段），可用于探測海表溫度、海洋水色和環(huán)流等。

MODIS儀器內還設置有多種定標器，可進行星上定標。/2023/2/43.2海洋遙感傳感器（1）光學傳感器

掃描方式2023/2/43.2海洋遙感傳感器（1）光學傳感器

應用示例TyphoonShanshanformedonSeptember10,2006,inthewesternPacific2023/2/43.2海洋遙感傳感器（1）光學傳感器MERIS（荷、法）★：是一種推帚式成像遙感器，安裝在ENVISAT環(huán)境衛(wèi)星上。

2023/2/43.2海洋遙感傳感器（1）光學傳感器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個波段，空間分辨率為250m或1000m，量化等級10bit，掃描幅寬1600km。

2023/2/43.2海洋遙感傳感器（1）光學傳感器MISR多角度成像光譜輻射計（美）：具有4個波段（440，550，670，860nm），從8個角度方向獲取信息。空間分辨率為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，對于定量遙感研究非常重要。MISRopticalbench2023/2/43.2海洋遙感傳感器（1）光學傳感器SeaWIFS寬視場海洋探測器（美）★：搭載在SeaSTAR上，專門用于海洋水色探測，402～885nm范圍內具有8個波段。可進行全球（分辨率4.5km）和局部范圍（分辨率1.13km）觀測。所發(fā)布的主要產品有浮游植物色素濃度、散射衰減系數、歸一化離水輻射率（440nm和520nm處）。/SeaWiFS/2023/2/43.2海洋遙感傳感器-SeaWIFS2023/2/43.2海洋遙感傳感器-SeaWIFS2023/2/43.2海洋遙感傳感器（1）光學傳感器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。2023/2/43.2海洋遙感傳感器（1）光學傳感器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。2023/2/43.2海洋遙感傳感器（1）光學傳感器ATSR沿軌掃描輻射計（歐空局）：ATSR-2搭載在ERS-2衛(wèi)星上，AATSR搭載于ENVISAT上。

ATSR具有4個波段（1.6、3.7、11、12um），采用雙次掃描，通過兩次觀測所經過的大氣路徑長度不同，可計算大氣吸收的影響。2023/2/43.2海洋遙感傳感器（1）光學傳感器OMIS（中）：OMIS1具有128個波段，光譜分辨率高達10nm，采用12bit進行數據編碼，IFOV為1.5或3mrad；OMIS-Ⅱ在可見光與近紅外具有64個波段。OMIS在諸如海岸帶有關監(jiān)測與應用、赤潮監(jiān)測等領域中發(fā)揮了重要作用。2023/2/4OMIS-1/2122023/2/43.2海洋遙感傳感器（1）光學傳感器PHI（中）2023/2/4PHI2023/2/43.2海洋遙感傳感器（2）微波傳感器2023/2/43.2海洋遙感傳感器（2）微波傳感器–

主動型2023/2/43.2海洋遙感傳感器（2）微波傳感器–

被動型頻率/GHz海洋觀測參數1.4附近海水鹽度2.7附近海水鹽度5.0附近河口水溫6.0附近海面溫度11.0附近海面狀態(tài)18.0附近海面狀態(tài)30.0附近海冰、油污染37.0附近海冰90.0附近油污染、冰2023/2/43.2海洋遙感傳感器（2）微波傳感器–

微波輻射計

微波輻射計的應用始于1962年美國發(fā)射的“水手2號”衛(wèi)星，之后美、蘇、日、印、歐洲一些國家相繼發(fā)射。SSM/I微波輻射成像儀：由7個不同功率的輻射計構成，具有4個頻率的工作波段，可形成7個不同的輻射通道。可獲得海面發(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。2023/2/43.2海洋遙感傳感器（2）微波傳感器–

微波輻射計AMSR高級微波掃描輻射計（日）：按照在ADEOS-2上，主要觀測對象為海冰、海風、海表溫度等。2023/2/43.2海洋遙感傳感器（2）微波傳感器–

微波輻射計AMSR高級微波掃描輻射計（日）2023/2/43.2海洋遙感傳感器（2）微波傳感器–

微波散射計

微波散射計對有起伏的物體表面發(fā)射電磁波，并測量從其表面發(fā)射或散射回來的接收功率。星載儀器始于1978年美國發(fā)射的Seasat衛(wèi)星上的SASS（Seasat-A衛(wèi)星散射計）。2023/2/43.2海洋遙感傳感器（2）微波傳感器–

微波散射計SeaWinds散射計★：安裝在ADEOS-II和QuikSCAT衛(wèi)星上，用于測量海風速度和方向。系統組成2023/2/43.2海洋遙感傳感器（2）微波傳感器–

微波散射計SeaWinds散射計★：主要性能參數Sun-synchronous,803km,98.6°inclinationorbitWindvectorresolutionof25kilometers

2023/2/4SeaWinds散射計反演全球海洋海風★：2023/2/43.2海洋遙感傳感器（2）微波傳感器–

微波散射計AMI測風儀和NSCAT散射計：前者安裝在ERS-1衛(wèi)星上，后者搭載在ADEOS衛(wèi)星上，用于測量海風矢量。2023/2/43.2海洋遙感傳感器NSCAT散射計：2023/2/43.2海洋遙感傳感器（2）微波傳感器–

雷達高度計

主要用于海表高度、海面風速與浪高、海冰的形狀觀測等，對本身精度、飛行器軌道和大地水準面高程的精度都有要求?；窘Y構2023/2/43.2海洋遙感傳感器（2）微波傳感器–

雷達高度計Topex/Poseidon高度計★：2023/2/43.2海洋遙感傳感器（2）微波傳感器–

雷達高度計ALT雙頻雷達高度計：采用Ku波