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海洋调查系统组成成分之-海洋遥感卫星

日期:(2022/1/10 11:16:07)|浏览:(214)|来源:(中科数遥)

海洋调查系统组成成分之-海洋遥感卫星

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遥感卫星介绍

     遥感卫星,是用作外层空间遥感平台的人造卫星。遥感卫星能在规定的时间内覆盖整个地球或指定的任何区域,当沿地球同步轨道运行时,它能连续地对地球表面某指定地域进行遥感。所有的遥感卫星都需要有遥感卫星地面站,从遥感集市平台获得的卫星数据可监测到农业、林业、海洋、国土、环保、气象等情况,遥感卫星主要有气象卫星、陆地卫星和海洋卫星三种类型。

气象卫星&陆地卫星&海洋卫星

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气象卫星:气象卫星以搜集气象数据为主要任务的遥感卫星,为气象预报、台风形成和运动过程监测、冰雪覆盖监测和大气与空间物理研究等提供大量实时数据。

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陆地卫星调查地下矿藏、海洋资源和地下水资源,监视和协助管理农、林、畜牧业和水利资源的合理使用,预报和鉴别农作物的收成,研究自然植物的生长和地貌,考察和预报各种严重的自然灾害(如地震)和环境污染,拍摄各种目标的图像,借以绘制各种专题图(如地质图、地貌图、水文图)等。:中国军机遭日F-15干扰短片曝光 近到看清飞行员 

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海洋卫星:海洋卫星以搜集海洋资源及其环境信息为主要任务的遥感卫星,它的出现使海洋调查观测手段和方式发生了革命性的变化,不仅大大缩短了全球观测的时间,而且对于船只不易到达的区域和不易观测的项目都可以通过遥感来进行。从而实现大范围、长期、反复的海洋监测,形成所谓“空间海洋学时代”。作为海洋调查系统重要的一环,这是海洋科学由“气候式时代”向“天气式时代”转变的开端,必将产生深远的影响。

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卫星上遥感技术的应用

      卫星遥感源于航空海洋遥感,又高于航空海洋遥感,是海洋遥感中的后起之秀。一般遥感飞机的飞行高度在10 km左右,一张航空照片覆盖的地面面积只有10~30 ,探测一遍全球表面需要十几年时间;而地球资源卫星所覆盖的面积可达34000 ,每18d就可以覆盖全球一遍,由于遥感范围及时,可以大大改善海洋预报和海洋资源勘察能力。今天,当我们从电视中收看天气预报时,可以看到我国上空整个卫星云图及云移动情况和未来几天里的天气变化,对航海、渔业、沿海工业布局、海洋资源利用、沿岸海洋工程起到了保护和促进作用。目前的航天海洋遥感主要是结合在气象卫星上进行的。

     通常,卫星上的仪器是这样工作的:扫描一小块水域,把信息数字化,并发回地面,然后再数字化下一块邻接水域的信息。一次扫描的地面面积,即仪器的足印,称为像元,而扫描线就是由一系列相邻像元构成的。

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卫星遥感的主要手段

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水色传感器

     水色传感器又称可见光(0.4~0.75um)传感器。工作在可见光波长内的卫星传感器只能在无云时播发有用的海洋信息。陆地卫星系列装载的多光谱扫描仪,该仪器可产生高分辨率像元,可用于探测叶绿素浓度、悬移质浓度、海洋初级生产力和其他海洋光学参数;绘制海岸线,发现和监视能看得见的污染、沉积与侵蚀。陆地卫星图像还被用于近岸水深制图。依据水越深光越暗这一基本原理,可以用辐射强度来测量水深。这种方法已成功地用于绘制远岸水域的水深图。

No.

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红外传感器——主要用于测量海表温度

     红外传感器(8~14um)最佳接受波长11um左右的辐射。选择这一特殊波长有多种原因:该波长不被任何大气成分所吸收,因此,能有足够信号到达仪器并记录,加上11um的辐射强度与发射物体绝对温度的4次方成正比,用它可以精确地测出物体温度。红外图像可以将云显示得十分清楚,还可以估计云顶温度。海洋专家广泛采用高分辨率红外图像用于监测海面温度和沿岸海流。通过由卫星红外资料精确确定沿美国东海岸向东北方向流动的湾流暖水位置所绘制的美国东岸湾流图,已被油轮广泛采用,油轮避开逆流区,顺流航行可以大大节省航运燃料开支。

No.

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微波传感器

       微波(10 cm量级)的主要优点是能透过云“看到”目标。由于水本身对微波有强烈影响,所以活动的降雨区将得到清晰显示。依据微波资料可以获得全球海洋降雨率,这在以前是做不到的。微波也使我们能够看到腿风区和其他猛烈天气过程引起的详细降雨结构。可见光与红外传感器都能探测湖面或海面上的冰,但微波还能鉴别出这些冰是当年生成还是已生成多年的老冰,这在南、北极地探测时特别有用。其信息提取算法有:SAR影像几何校正算法、SAR后向散射系数算法、SAR影像海面溢油信息提取算法、SAR影像海浪主波方向及波长提取算法、散射计风场信息提取算法、高度计有效波高分析算法、辐射计水汽含量信息提取算法。具体来说,微波传感器可以获得气象、水文等一些参数:

    (1)微波散射计可以获得海面风场。

    (2)微波辐射计可以获得SST、海面风速、水汽含量、降水、CO,海气交换等。

    (3)微波高度计可以获得海平面高度、大地水准面、有效波高、海面风速、地转流、重力异常等动力参数;微波高度计又称雷达高度计,它是最具特色和潜力的主动式微波雷达系统。用它测出海面起伏、高低不平的“地形”,即海平面与海洋大地水准面的差,也就是动力海洋上的海面动力高度(其值的变化在1.5 m之间),精度要求远大于±10 cm/s;而海流的位置误差约为几千米。借助地转平衡方程;则可以算出地转流流速。

No.

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合成孔径雷达SAR

      太空飞行器满载着遥感器以轨道扫描方式透过电磁波的“大气窗”(0.4~0.75 的可见光、8~14 um的红外辐射和10 cm量级的微波辐射)监视大面积海洋表面(水面1mm以内)的某些海洋学特征,以及透过“海洋窗”(可见光部分)监视海面以下到透明度深度内的某些海洋学特征;监视结果发送给地面站解调成像(或形成记录信息的磁带)。交由数据信息系统处理分析,供海洋研究应用。

      卫星遥感海洋环境监测技术和应用依赖于卫星的运行状态,传感器的种类和信息获取技术。随着在天运行的海洋卫星数量的不断增加,传感器精度的不断提高以及轨道重复周期的不断缩短,形成了一个高时空覆盖率、高精度的多元遥感数据源;同时随着对遥感成像机理认识的不断提高,遥感信息提取和反演方法的不断改进,海洋遥感业务化工作的开展也具有了重要的基础.

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我国海洋卫星的发展

海洋一号A   海洋一号B

      2002年5月15日,我国第一颗海洋探测卫星“海洋一号”A(HY-1A)与“风云一号”D气象卫星作为一箭双星同时发射升空。“海洋一号”B(HY-1B)星于2007年4月11日发射,9月30日交付国家海洋局使用。

海洋二号C

     2020年9月21日13时40分,中国在酒泉卫星发射中心用长征四号乙运载火箭,成功将海洋二号C卫星送入预定轨道,发射获得圆满成功。

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海洋二号D

     2021年5月19日12时03分,中国在酒泉卫星发射中心用长征四号乙运载火箭,成功将海洋二号D卫星送入预定轨道,发射任务获得圆满成功,标志中国海洋动力环境卫星迎来三星组网时代。

      “海洋一号”系列卫星,以可见光、红外波段遥感探测海洋水色和水温为主;“海洋二号”系列卫星,以微波遥感探测为主,全天候获取海面风场、海平面高度和海表面温度场;“海洋三号”系列卫星,同时配备光学遥感器和微波遥感器,可对海洋环境进行综合监测。


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