第1-2章气象卫星遥感原理

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1、南京信息工程大学大气物理学院南京信息工程大学大气物理学院肖稳安肖稳安Tel：13605180353 E-mail：2013.8.28.2013.8.28.第一章第一章 气象卫星探测概述气象卫星探测概述 大气物理学院大气物理学院 肖稳安肖稳安Tel：13605180353 E-mail： 第一节第一节 气象卫星遥感的意义和内容气象卫星遥感的意义和内容 背景：背景：二十世纪二十世纪40405050年代，科技发展的两大年代，科技发展的两大突出进展：突出进展： 19461946年现代电子计算机技术研制成功，大年现代电子计算机技术研制成功，大大地缩短了科学进程。大地缩短了科学进程。 空间科学的迅速发展，

2、出现了人造卫星，空间科学的迅速发展，出现了人造卫星，人类向宇宙空间进军，并广泛应用于天文、气象人类向宇宙空间进军，并广泛应用于天文、气象、地质、海洋、农业、军事和通信等领域。、地质、海洋、农业、军事和通信等领域。 气象卫星气象卫星 19601960年年4 4月月1 1日，日，TIROSTIROS卫星升空，开卫星升空，开创了人造卫星应用于气象的新纪元。创了人造卫星应用于气象的新纪元。 气象卫星气象卫星: :在宇宙空间、固定的轨道上，在宇宙空间、固定的轨道上，携带着各种气象探测仪器，测量诸如温度、携带着各种气象探测仪器，测量诸如温度、湿度、风、云、和辐射等气象要素和雷电等湿度、风、云、和辐射等气象

3、要素和雷电等天气现象，用于气象观测目的的人造星体。天气现象，用于气象观测目的的人造星体。 仪器越来越先进，精度越来越高。仪器越来越先进，精度越来越高。 遥感的概念遥感的概念 在一定距离之外，不直接接触被测在一定距离之外，不直接接触被测物体和有关物理现象，通过探测器接收物体和有关物理现象，通过探测器接收来自被测目标物发射或反射的电磁辐射来自被测目标物发射或反射的电磁辐射信息，并对其处理、分类和识别的一种信息，并对其处理、分类和识别的一种技术技术。遥感探测的设备遥感探测的设备 传感器，运载工具传感器，运载工具 遥感探测的内容遥感探测的内容 遥感信息获取手段的研究；遥感信息获取手段的研究； 各类物体

4、的辐射波谱特性及各类物体的辐射波谱特性及传输规律的研究；传输规律的研究； 遥感信息的处理与分析判读遥感信息的处理与分析判读技术的研究。技术的研究。 遥感探测的分类：遥感探测的分类： 按工作方式分为：被动遥感和按工作方式分为：被动遥感和主动遥感；主动遥感； 按波段分为：紫外遥感、可见按波段分为：紫外遥感、可见光遥感、红外遥感和微波遥感；光遥感、红外遥感和微波遥感； 按对象分为：大气遥感、海洋按对象分为：大气遥感、海洋遥感、农业遥感和地质地理遥感等。遥感、农业遥感和地质地理遥感等。 在空间固定轨道上运行在空间固定轨道上运行 自上而下进行观测自上而下进行观测 全球和大范围的观测全球和大范围的观测 遥

5、感探测遥感探测 使用新的探测技术使用新的探测技术 丰富的观测资料丰富的观测资料 受益面广受益面广极轨卫星观测极轨卫星观测静止卫星观测静止卫星观测第二节第二节 气象卫星遥感观测的特点气象卫星遥感观测的特点第三节第三节 卫星遥感观测资料的作用卫星遥感观测资料的作用 在大气科学中的应用在大气科学中的应用 农业遥感中的应用农业遥感中的应用 林业遥感中的应用林业遥感中的应用 海洋遥感中的应用海洋遥感中的应用 军事气象中的应用军事气象中的应用 航空气象中的应用航空气象中的应用 空间环境监测中的应用空间环境监测中的应用 通信中的应用通信中的应用 增加了气象观测资料的内容增加了气象观测资料的内容 填补了洋面和

6、荒漠地区的观测资料填补了洋面和荒漠地区的观测资料 实现了连续实现了连续监视暴雨洪水和冰雹、龙卷、强风、监视暴雨洪水和冰雹、龙卷、强风、 雷电等强雷暴天气，使临近预报成为可能雷电等强雷暴天气，使临近预报成为可能 监视海洋上的天气系统，改进了洋面天气预报监视海洋上的天气系统，改进了洋面天气预报 改善高原天气分析和预报改善高原天气分析和预报 加深了对天气系统的理解加深了对天气系统的理解 改进了长期天气预报改进了长期天气预报 收集和转发各种气象资料收集和转发各种气象资料 气象卫星资料在大气科学中的应用气象卫星资料在大气科学中的应用第四节第四节 气象卫星探测的要求和分类气象卫星探测的要求和分类一一. .

7、气象卫星探测的要求气象卫星探测的要求 1 1、环绕地球运行（圆或椭圆）、环绕地球运行（圆或椭圆） 2 2、在轨运行时间长（寿命长）、在轨运行时间长（寿命长） 3 3、可进行多种观测、可进行多种观测 4 4、观测资料精度高、观测资料精度高 5 5、观测连续、观测连续 6 6、便于观测资料处理、便于观测资料处理二二. .近极地太阳同步卫星轨道近极地太阳同步卫星轨道1 1、什么是近极地太阳同步卫星轨道、什么是近极地太阳同步卫星轨道地地球球轨轨道道太太 阳阳卫星轨道春春夏夏秋秋冬冬图图 太阳同步轨道太阳同步轨道2 2、近极地太阳同步卫星轨道的实现、近极地太阳同步卫星轨道的实现（1 1）卫星轨道平面随地

8、球绕太阳公转时的平动运动）卫星轨道平面随地球绕太阳公转时的平动运动 一年使卫星卫星轨道平面发生一年使卫星卫星轨道平面发生360360 的转动，平均每天变化为：的转动，平均每天变化为： 360360 /365/365天天= =0.9850.985 / /天天 变化方向从变化方向从东东向向西西图图2-9 2-9 卫星轨道平面随地球绕太阳公转时的平动运动卫星轨道平面随地球绕太阳公转时的平动运动 3：00地地球球轨轨道道15：00太太 阳阳卫星轨道春春夏夏秋秋冬冬9：0021：00 地地球球轨轨道道太太 阳阳卫星轨道春春夏夏秋秋冬冬15：0015：0015：0015：00（2 2）卫星轨道平面进动的利

9、用）卫星轨道平面进动的利用 10/10/（1- e1- e2 2）2 2 （R/aR/a）3.53.5 osiosi=0.985=0.985 / /天天 若太阳同步轨道圆形轨道，则若太阳同步轨道圆形轨道，则a=R+H e=0a=R+H e=0 cosicosi=-9.85=-9.85 1010-2-2 R/R/（R+HR+H） 3.5 3.5 i i 9090 进动方向从西向东进动方向从西向东 （3 3）近极地太阳同步卫星轨道）近极地太阳同步卫星轨道 的实现的实现 利用卫星轨道在地球扁率利用卫星轨道在地球扁率 作用下的进动去抵消卫星轨道作用下的进动去抵消卫星轨道 平面随地球绕太阳运行时引起平面

10、随地球绕太阳运行时引起 的转动，即可实现近极地太阳的转动，即可实现近极地太阳 同步卫星轨道。同步卫星轨道。 图图2-10 2-10 太阳同步轨道太阳同步轨道3 3、太阳同步轨道的优缺点、太阳同步轨道的优缺点优点：优点：（1 1）轨道近似圆形，轨道预告、接收和资料定位方便；）轨道近似圆形，轨道预告、接收和资料定位方便；（2 2）有利于资料处理和使用；）有利于资料处理和使用；（3 3）全球观测；）全球观测；（4 4）在观测时有合适的照明，可以得到戳充分）在观测时有合适的照明，可以得到戳充分的太阳能。缺点：缺点：（1 1）对同一地点观测的时间间隔太长；）对同一地点观测的时间间隔太长；（2 2）不利对

11、中小尺度天气系统的监测；）不利对中小尺度天气系统的监测；（3 3）相临两条轨道的观测资料不是同一时刻，利用不利）相临两条轨道的观测资料不是同一时刻，利用不利。三三. .地球同步卫星轨道地球同步卫星轨道H=35860KmS SN N图图2-11 2-11 地球同步卫星轨道地球同步卫星轨道2 2、地球同步卫星轨道的实现、地球同步卫星轨道的实现卫星运行方向与地球自转方向相同；卫星运行方向与地球自转方向相同； 轨道倾角轨道倾角i=0i=0 ，地球赤道平面与卫星轨道平面重合；，地球赤道平面与卫星轨道平面重合； 轨道偏心率轨道偏心率e=0e=0 ，即轨道是圆形；，即轨道是圆形； 卫星运行周卫星运行周 期期