國內(nèi)外主要?dú)庀笮l(wèi)星meteorological satellite介紹
氣象衛(wèi)星（meteorological satellite）：從太空對(duì)地球及其大氣層進(jìn)行氣象觀測(cè)的人造地球衛(wèi)星。衛(wèi)星氣象觀測(cè)系統(tǒng)的空間部分。衛(wèi)星所載各種氣象遙感器，接收和測(cè)量地球及其大氣層的可見光、紅外和微波輻射，并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳送給地面站。地面站將衛(wèi)星傳來的電信號(hào)復(fù)原，繪制成各種云層、地表和海面圖片，再經(jīng)進(jìn)一步處理和計(jì)算，得出各種氣象資料。氣象衛(wèi)星觀測(cè)范圍廣，觀測(cè)次數(shù)多，觀測(cè)時(shí)效快，觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量高，不受自然條件和地域條件限制，它所提供的氣象信息已廣泛應(yīng)用于日常氣象業(yè)務(wù)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、防災(zāi)減災(zāi)、大氣科學(xué)、海洋學(xué)和水文學(xué)的研究。氣象衛(wèi)星也是世界上應(yīng)用最廣的衛(wèi)星之一。
NOAA AVHRR介紹
美國NOAA極軌衛(wèi)星從1970年12月第一顆發(fā)射以來，近40年連續(xù)發(fā)射了18顆，最新的NOAA-19也將在2009年發(fā)射升空。NOAA衛(wèi)星共經(jīng)歷了5代，目前使用較多的為第五代NOAA衛(wèi)星，包括NOAA-15—NOAA-18；作為備用的第四代星，包括NOAA-9—NOAA-14。以下為部分NOAA衛(wèi)星的發(fā)射時(shí)間和基本軌道參數(shù)。
NOAA-11衛(wèi)星
發(fā)射時(shí)間1988年9月24號(hào)，正式運(yùn)行日期1988年11月8日
軌道高度：841公里，軌道傾角：98.9度，軌道周期：101.8分
NOAA-12衛(wèi)星
發(fā)射時(shí)間1991年5月14日，正式運(yùn)行日期1991年9月17日
軌道高度：804公里，軌道傾角：98.6度，軌道周期：101.1分
NOAA-14衛(wèi)星
發(fā)射時(shí)間1994年12月30號(hào)，正式運(yùn)行日期1995年4月10日
軌道高度：845公里，軌道傾角：99.1度，軌道周期：101.9分
NOAA-15衛(wèi)星
發(fā)射時(shí)間1998年5月13號(hào)，正式運(yùn)行日期1998年12月15日
軌道高度：808公里，軌道傾角：98.6度，軌道周期：101.2分
NOAA-16衛(wèi)星
發(fā)射時(shí)間2000年9月12號(hào)，正式運(yùn)行日期2001年3月20日
軌道高度：850公里，軌道傾角：98.9度，軌道周期：102.1分
NOAA-17衛(wèi)星
發(fā)射時(shí)間2002年6月24號(hào)，正式運(yùn)行日期2002年10月15日
軌道高度：811公里，軌道傾角：98.7度，軌道周期：101.2分
NOAA-18衛(wèi)星
發(fā)射時(shí)間2005年5月11號(hào)，正式運(yùn)行日期2005年6月26日
軌道高度：854公里，軌道傾角：未知，軌道周期：102分
NOAA-19衛(wèi)星
發(fā)射時(shí)間2009年2月6號(hào)，正式運(yùn)行日期2009年 月 日
軌道高度：852.2公里，軌道傾角：98.7，軌道周期：102.1分
NOAA是太陽同步極軌衛(wèi)星，采用雙星運(yùn)行，同一地區(qū)每天可有四次過境機(jī)會(huì)。第五代（NOAA-15—19）傳感器采用改進(jìn)型甚高分辨率輻射儀（AVHRR/3），和先進(jìn)TIROS業(yè)務(wù)垂直探測(cè)器（ATOVS），包括高分辨率紅外輻射探測(cè)儀（HIRS-3）、先進(jìn)的微波探測(cè)裝置A型（AMSU-A）和先進(jìn)的微波探測(cè)裝置B型（AMSU-B）。其中AVHRR/3傳感器包括5個(gè)波段，可見光紅色波段、近紅外波段、中紅外波段和兩個(gè)熱紅外波段，參數(shù)如表12.3。
表1.1 AVHRR/3 波段信息
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通道序號(hào) |
波長范圍（µm） |
主要用途 |
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1 |
0.58~0.68 |
白天圖像、植被、冰雪、氣候… |
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2 |
0.725~1.00 |
白天圖像、植被、水/路邊界、農(nóng)業(yè)估產(chǎn)、土地利用調(diào)查… |
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3a* |
1.58~1.64 |
白天圖像、土壤濕度、云雪判識(shí)、干旱監(jiān)測(cè)、云相區(qū)分… |
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3b* |
3.55~3.93 |
下墊面高溫點(diǎn)、夜間云圖、森林 火災(zāi)、火山活動(dòng) |
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4 |
10.30~11.30 |
晝夜圖像、海表和地表溫度、土壤濕度 |
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5 |
11。50~12.50 |
晝夜圖像、海表和地表溫度、土壤濕度 |
注：*3a白天工作，3b夜間工作
AVHRR/3探測(cè)器掃描角為±55.4°，相當(dāng)于探測(cè)地面2800km寬的帶狀區(qū)域，兩條軌道可以覆蓋我國大部分國土，三條軌道可完全覆蓋我國全部國土。AVHRR的星下點(diǎn)分辨率為1.1km。由于掃描角大，圖像邊緣部分變形較大，實(shí)際上最有用的部分在±15°范圍內(nèi)（15°處地面分辨率為1.5km），這個(gè)范圍的成象周期為6天。
ENVI提供AVHRR相應(yīng)的處理工具，包括地理坐標(biāo)定位（Georeferencing）、輻射定標(biāo)（Calibrating）和計(jì)算海面溫度（SST），其他輔助工具包括查看頭文件信息和建立幾何校正文件（Geometry File），
目前風(fēng)云系列衛(wèi)星包括三個(gè)系列：
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是我國自行研制的第一代準(zhǔn)極地太陽同步軌道氣象衛(wèi)星，也是我國第一顆傳輸型極軌遙感衛(wèi)星。其主要任務(wù)是獲取國內(nèi)外大氣、云、陸地、海洋資料，進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)收集，用于天氣預(yù)報(bào)、氣候預(yù)測(cè)、自然災(zāi)害和全球環(huán)境監(jiān)測(cè)等。衛(wèi)星攜帶10個(gè)通道，可見光4個(gè)，近紅外2個(gè)，中遠(yuǎn)紅外2個(gè)，熱紅外2個(gè)，星下點(diǎn)分辨率1.1km，掃描寬度3000km。目前共發(fā)射了四顆，代號(hào)分別為：FY—1A、FY—1B、FY—1C和FY—1D，目前只有FY-1D在運(yùn)行服務(wù)。
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是我國自行研制的第一顆地球靜止軌道氣象衛(wèi)星，與極地軌道氣象衛(wèi)星相輔相成，構(gòu)成我國氣象衛(wèi)星應(yīng)用體系。風(fēng)云二號(hào)衛(wèi)星作用是獲取白天可見光云圖、晝夜紅外云圖和水氣分布圖，進(jìn)行天氣圖傳真廣播，供國內(nèi)外氣象資料利用站接收利用，收集氣象、水文和海洋等數(shù)據(jù)收集平臺(tái)的氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)太陽活動(dòng)和衛(wèi)星所處軌道的空間環(huán)境，為衛(wèi)星工程和空間環(huán)境科學(xué)研究提供監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，星下點(diǎn)分辨率1.25km（FY-2）
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風(fēng)云三號(hào)（FY-3）氣象衛(wèi)星是我國的第二代極軌氣象衛(wèi)星，它是在FY-1氣象衛(wèi)星技術(shù)基礎(chǔ)上的發(fā)展和提高，在功能和技術(shù)上向前跨進(jìn)了一大步，具有質(zhì)的變化，具體要求是解決三維大氣探測(cè)，大幅度提高全球資料獲取能力，進(jìn)一步提高云區(qū)和地表特征遙感能力，從而能夠獲取全球、全天候、三維、定量、多光譜的大氣、地表和海表特性參數(shù)。FY-3氣象衛(wèi)星的應(yīng)用目的包括四個(gè)方面：
1、為中期數(shù)值天氣預(yù)報(bào)提供全球均勻分辨率的氣象參數(shù)。
2、研究全球變化包括氣候變化規(guī)律,為氣候預(yù)測(cè)提供各種氣象及地球物理參數(shù)。
3、監(jiān)測(cè)大范圍自然災(zāi)害和地表生態(tài)環(huán)境。
4、為各種專業(yè)活動(dòng)(航空、航海等)提供全球任一地區(qū)的氣象信息，為軍事氣象保障服務(wù)。
FY-3的研制和生產(chǎn)分為二個(gè)批次，01批共兩顆衛(wèi)星，FY-3A已經(jīng)于2008年5月7日成功發(fā)射。02批星的發(fā)射將在2010年以后，并對(duì)部份遙感儀器作增加、更換和性能改進(jìn)，FY-3衛(wèi)星系列將應(yīng)用15年左右。FY-3衛(wèi)星的主要技術(shù)指標(biāo)為：
軌道類型：近極地太陽同步軌道
軌道標(biāo)稱高度：836公里
軌道傾角：98.75°
標(biāo)稱軌道回歸周期為5.5天，設(shè)計(jì)范圍為4至10天
軌道保持偏心率：≤0.0025
交點(diǎn)地方時(shí)漂移：2年小于15分鐘
衛(wèi)星發(fā)射窗口：降交點(diǎn)地方時(shí)10:00AM～10:20AM或升交點(diǎn)地方時(shí)13:40PM～14:00PM
姿態(tài)穩(wěn)定方式：三軸穩(wěn)定
三軸指向精度：≤0.3°
三軸測(cè)量精度：≤0.05°
三軸姿態(tài)穩(wěn)定度：≤4×10-3 °/s
太陽能帆板自動(dòng)對(duì)日進(jìn)行定向跟蹤。
FY-3 (01批)星上有11種探測(cè)儀器，各儀器主要性能指標(biāo)和探測(cè)目的見表
表1.2 FY-3(01批)遙感儀器主要性能指標(biāo)
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名稱 |
性能參數(shù) |
探測(cè)目的 |
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可見光紅外掃描輻射計(jì)(VIRR) |
光譜范圍 0.43～12.5μm 通道數(shù) |
云圖、植被、泥沙、卷云及云相態(tài)、雪、冰、地表溫度、海表溫度、水汽總量等。 |
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大氣探測(cè)儀器包 |
紅外分光計(jì)(IRAS) |
光譜范圍 0.69～15.0μm 通道數(shù) |
大氣溫、濕度廓線、O3總含量、CO2濃度、氣溶膠、云參數(shù)、極地冰雪、降水等。 |
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微波溫度計(jì)(MWTS) |
頻段范圍 50～57GHz 通道數(shù) |
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微波濕度計(jì)（MWHS） |
頻段范圍 150～183GHz 通道數(shù) |
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中分辨率光譜成像儀(MERSI) |
頻段范圍 0.40～12.5μm 通道數(shù) |
海洋水色、氣溶膠、水汽總量、云特性、植被、地面特征、表面溫度、冰雪等。 |
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微波成像儀(MWRI) |
頻段范圍 10～89GHz 通道數(shù) 掃描范圍 ±55.4° |
雨率、云含水量、水汽總量、土壤濕度、海冰、海溫、冰雪覆蓋等。 |
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地球輻射探測(cè)儀(ERM) |
光譜范圍 |
地球輻射 |
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太陽輻射監(jiān)測(cè)儀（SIM） |
太陽輻射測(cè)量： |
太陽輻射 |
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紫外臭氧垂直探測(cè)儀(SBUS) |
光譜范圍 0.16～0.4 |
O3垂直分布 |
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紫外臭氧總量探測(cè)儀（TOU) |
光譜范圍 |
O3總含量 |
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空間環(huán)境監(jiān)測(cè)器(SEM) |
測(cè)量空間重離子、高能質(zhì)子、中高能電子、輻射劑量；監(jiān)測(cè)衛(wèi)星表面電位與單粒子翻轉(zhuǎn)事件等。 |
衛(wèi)星故障分析所需空間環(huán)境參數(shù) |
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