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1、第三章 遥感成像原理与遥感图像特征,第三章 遥感成像原理与遥感图像特征,遥感平台 摄影成像 扫描成像 微波遥感与成像 遥感图像的特征,第一节 遥感平台,概念？ 搭载传感器的工具。 种类？ 不同高的平台上进行遥感，可获得不同覆盖面积，不同比例尺，不同分辨力的遥感图像 一、近地面平台 二、航空平台 三、航天平台,近地平台,高度小于300m，常用的有： 三角架，0.752m 遥感车和遥感船， 110m 遥感塔（6100m） 也称地面遥感，用于测量地物波谱特征，和用于试验研究的地物细节图像。 三角架测试单地物波谱 遥感塔、车、船测试地物综合波谱,航空平台,指在大气层内飞行的飞行器，高度100m30Km
2、，主要有飞机、直升机、飞艇、气球等. 低空平台：航高12000m，飞机、汽球.,航天平台,指在大气层外飞行的飞行器，高度几百、几千至几万公里 （一）人造卫星 （二）其它航天平台,人造卫星,卫星是航天遥感的主要平台， 卫星运行在大气层有效阻力之外（约150KM），而又在重力场之内，进入轨道，便周期性地绕地球运转， 可在规定时间内覆盖全球，或任何指定地域。 、卫星轨道参数 、轨道类型,卫星轨道参数,轨道周期卫星在轨道上绕地球一周所需的时间 轨道倾角卫星轨道而与地球赤道平面的夹角，用 i 表示. i=0， 轨道平面与赤道面重合，称赤道轨道。 i=90，轨道平面与赤道面垂直，称极地轨道。 其它称倾斜轨
3、道,卫星轨道参数,星下点：卫星质心与地心连线同地面交点称星下点 星下点轨迹或地面轨迹：星下点在卫星飞行过程中在地面移动的轨迹称星下点轨迹。 升交点和降交点：当i 不等于0时，轨道与赤道面有两个交点，即卫星由南向北飞时的升交点，由北向南飞时的降交点。,卫星轨道参数,轨道形状：绕地球运行的卫星，一般具有圆形和椭圆形两种轨道。以何种轨道运行、或者其轨道形状如何，这主要取决于卫星运动的速度和轨道的高度。,卫星轨道参数,卫星高度 椭圆形轨道，其高度是变化的，通常用近地点高度（HN ）、远地点高度（HA）、以及瞬时高度（H）来表示。,卫星轨道参数,轨道寿命: 它主要取决于卫星近地点高度。因为离地面越远，空
4、间的真空度愈高，卫星与空气分子的摩擦愈小，所以卫星寿命愈长。一般300公里以上空气密度已经足够小了，因而卫星多采用300公里以上的轨道高度。军事侦察卫星由于需获得高分辨率图象，常采用200公里以下的轨道，所以通常只能工作一、二周，或一、二月。,卫星轨道类型,）太阳同步轨道： 指的就是卫星的轨道平面和太阳始终保持相对固定的取向，轨道的倾角（轨道平面与赤道平面的夹角）接近90度，卫星要在两极附近通过，因此又称之为近极地太阳同步卫星轨道。 特点: 卫星过每一点的地方时相同。一般用于侦察卫星和资源卫星，为遥感平台常用的轨道类型。,卫星轨道类型,) 地球静止轨道: 为赤道轨道。 卫星运行方向与地球自转方
5、向一致，且运行周期与地球自转周期相等。 特点：卫星与地球表面保持相对静止，一般用于通讯卫星。,卫星轨道类型,按轨道高度可分 1）低轨道卫星：高150200KM。寿命短，几到几十天，用军事侦察。 2）中轨道卫星：高3501500KM。寿命15年，寿命较长，对地面又有一定分辨力，如陆地卫星高918KM 3)高轨道卫星：高1500KM，卫星寿命长，分辨力不高，如GMS，35000KM。,其它航天遥感平台,载人飞船：载人地球卫星（载人飞船）、空间轨道站、航天飞机。 空间探测器：运行在地球范围之外的无人驾驶飞船，叫“空间探测器”。可以分为飞往内太阳系（即金星、水星、火星）飞船；飞往外太阳系（土星、木星、
6、天王星、海王星）飞船；以及飞出太阳系的宇宙飞船三种类型,一、气象卫星系列,气象卫星概述 美国的“泰诺斯 ”(TIROS)卫星系列：第一代实验气象卫星，从60年-65年共发射了10颗，极轨气象卫星。 美国的雨云（Nimbus）卫星系列： 64-78年共发射了7颗，太阳同步轨道。 美国的艾萨（ESSA）卫星系列：66-69年共发射了9颗。 美国的NOOA卫星系列：70-94年共发射了16颗。太阳同步轨道。,1960年4月美国发射了第一颗气象卫星泰罗斯-1(Tiros-1)。随后，前苏联也相继发射了自己的气象卫星。目前，在轨道上运行的大多数气象卫星是由美国和俄罗斯发射的，其中很大一部分为极地轨道卫星
7、，简称极轨卫星。 1966年美国发射第一颗业务气象卫星艾萨(ESSA)是极轨卫星，主要提供可见光云图。 1970年、1978年美国又相继发射诺阿(NOAA）和泰罗斯N系列业务气象卫星。这些卫星都属于极轨气象卫星。极轨气象卫星的飞行高度一般在8001500公里左右。由于卫星的飞行高度低，因此卫星照片分辨率高，图象清晰。,1974年，美国成功地研制了第一颗静止业务环境监测卫星(GOES)。静止业务环境监测卫星在赤道的某一经度、约36000公里高度上，它环绕地球一周约需24小时，几乎与地球自转同步。从地球上看好象卫星是相对静止的，故又称为地球静止卫星。 目前，日本GMS系列静止气象卫星、俄罗斯的GO
8、MES卫星、欧盟 METEOSAT-3 卫星、印度的INSAT以及美国的两颗静止卫星(GOES-E和GOES-W)共6颗卫星组成地球静止气象卫星监测网。这些卫星位于赤道上空约36000公里高，每半小时向地球发送一次图片。 中国也先后成功地发射了6颗气象卫星（3颗风云1和3颗风云2）。依靠这些卫星，中国建立了自己的卫星天气预报和监测系统。风云1是一种极地轨道气象卫星。风云2是一种静止气象卫星。,气象卫星分布,我国气象卫星情况,1、 1988年9月7日 FY-1 A星发射 试验星。,4、 1999年5月10日 FY-1 C星发射 业务星。,3、1997年6月10日 FY-2 A 星发射。,2、 1
9、990年9月3日 FY-1 B星发射 试验星。,5、 2000年 6月25日 FY-2 B星发射。,一、气象卫星系列,2、气象卫星的特点 轨道：低轨和高轨。 成像面积大，有利于获得宏观同步信息，减少数据处理容量。 短周期重复观测：静止气象卫星30分钟一次；极轨卫星半天一次。利于动态监测。 资料来源连续、实时性强、成本低。,气象卫星观测的优势和特点,空间覆盖优势 时间取样优势 资料一致性优势 综合参数观测优势,空间覆盖优势,极轨气象卫星在约900km的高空对地观测，一条轨道的扫描宽度可达2800km。每天都可以得到覆盖全球的资料。 地球静止卫星在36万公里的高空观测地球，一颗静止卫星的观测面积就
10、可达1亿7千万平方公里，约为地球表面的13。 只有通过卫星的大范围观测，才使人类获得了几乎无法用常规观测手段观测的大范围海洋、两极和沙漠地区的资料。 目前已经可以通过卫星观测系统，获取全球或任何感兴趣区域的空间连续的高分辨率气象和环境资料,不受国界限制。,气象卫星观测可以大大地改善资料的时间取样频次。特别是静止气象卫星可以获得每小时一次的大范围实时资料，必要时甚至可以获取半小时的资料。有利于对灾害性天气的动态监测。 双星组网的极轨气象卫星也可以每天提供4次全球覆盖的图象资料和垂直探测资料。而常规高空站每天只在00时12时（世界时）进行两次观测,且无法观测海洋和无人地区。,时间取样优势,与地面和
11、高空常规观测相比，卫星资料具有内在的均一性和良好的代表性。 尽管世界气象组织（WMO）已经颁布了一系列规范来统一常规观测仪器的性能和观测方法，但仍不能避免不同国家和地区、使用不同仪器和方法获得的资料的不一致性。 测站分布的不均匀等，也使资料的不确定性增加。 气象卫星是在较长一段时期内使用同一仪器对全球进行观测，资料的相对可比较性强、分布均匀一致性好。卫星资料则是对一定视场面积内的取样平均值，具有较好的区域代表性。,资料一致性优势,与其它观测方法相比，气象卫星是从大气层 外这个新视角观测地球大气系统的，所以有些重要的气候变量，特别是通过整个垂直方向大气层的积分参数，如地气系统的反照率、大气顶的地
12、气系统的射出长波辐射，只能通过气象卫星观测才能获得。 目前已成功地从气象卫星观测资料中导出了全球大气温度和湿度廓线、辐射平衡、海陆表面温度及云顶温度、风场、云参数、冰雪覆盖、云中液态水含量和降水量、臭氧总量和廓线、陆地下垫面状态、植被状况等诸多重要气候和环境参数,这是任何其他观测手段所不能观测的。,综合参数观测优势,天气分析与气象预报 气候研究与气候变迁的研究 资源环境领域：海洋研究、森林火灾、水污染,3、气象卫星的应用领域,FY-1CD通道编号、波长范围及其主要用途,通道1、2的探测波段分别处于植被反射的低谷和高峰区，利用二者的差值可以计算各种植被指数，植被指数能反映作物、森林、草场的生长情
13、况，病虫害及作物缺水状况，并能进行作物估产，这个通道还可以做判识水陆边界，河口泥沙海冰等。,通道3处在红外短波窗区，它对检测地面高温热源，比如，森林和草场的火灾特别有效。,FY-1CD通道编号、波长范围及其主要用途,通道4、5处于红外窗区，用以测量地面温度，这两个通道相结合的目的在于对海面温度反演中对大气削弱进行订正，计算的地表和海表温度在农业、渔业、洋流、城市热岛等方面有广泛的应用。,FY-1CD通道编号、波长范围及其主要用途,通道6对雪的反射率较低，与其它通道结合有助于云、雪的判识，同时此通道对土壤湿度比较敏感，有助于干旱监测。 通道7-9是海洋水色通道，海洋水色反映海洋中叶绿素的含量，他
14、还可以反映海洋浑浊度和海洋污染以及赤潮等情况。 通道 10是低层水汽通道，用于大气修正和大气透过率的计算。,FY-1CD通道编号、波长范围及其主要用途,火情监测,在AVHRR图象中，由于高温目标在通道三的亮温大大高于背景象元的亮温，因而在通道三图象上，含火点象元与周围象元产生明显反差。 利用增强，多通道彩色合成、阈值判断等处理技术，可以从AVHRR资料中得到反映地面明火区、过火区、未燃区（森林、草原、农田）、烟雾范围和方向等各种反映林火和草原火的信息。并可探测到面积低于一个象元的亚象元火点。 极轨气象卫星（FY、 NOAA）覆盖范围宽广，每天观测频次在中高纬度达8-10次，可以多频次的监测火情。,气象卫星作用,热 带 气 旋,沙尘暴监测,气象卫星作用,沙尘暴,气象卫星作用,卫星遥感产品,热岛效应,火山爆发,海温分布,祝贺风云一号D气象卫星发射成功!2002.5.15,课堂小结,遥感平台的种类？ 星下点、升交点、降交点的概念？ 太阳同步轨道和地球同步轨道的概念？ 气象卫星的特点？ 气象卫星的应用领域？,