卫星的观测及其资料的接收和预处理ppt课件

度与电压之间呈二次曲线关系。
R
Vsp
GR Vsp
（2）
式中
L(Te )
2 1
B(,Te ) ()d
2 ( )d
其中是比辐射率，（）是仪器响应函数，G=（Vsh-Vsp）/L（Te）。
③建立辐射与灰度之间的关系
根据（1），（2）得：
R
(C 1 2
Vsp
)
1 G
（3）
辐射与温度之间的关系由普郎克公式确定。
VISSR仪器灰度、温度、电压、能量之间的转换关系
Vsp，Vsun，由于仪器设计时只允许50%的反射太阳辐射进入卫星仪器， 故反照率与电压的关系为
V=0.5（ Vsun- Vsp）A+ Vsp
式中A是反照率。
（5）
③建立反照率与灰度之间的关系
由（4），（5）式消去V得
A
[(C
1)2 22
Vsp
]
( 0.5 Vsun Vsp
)
VSSR可见光通道电压、灰度、反照率间的关系曲线，显然灰
电压V-辐射E
能量R（TE）
R
电压V
灰度-电压
Vsh Vi
辐射-温度
温度Ti
VISSR定标曲线
2、可见光校正 ①建立灰度与电压之间的关系
在可见光区，灰度与电压的平方根成正比，即
C 1 2 V
（4）
1，2由最小二乘法确定
②建立反照率与电压之间的关系
若Csp，Csun是卫星观测宇宙空间和太阳时的灰度，对应的电压为
E是辐照度，Ad是探测器面积。
卫星在一定波长间隔内进行测量时，其响应度会随着 波长的变化而变化，这种随波长变化的辐射响应称之 为光谱响应函数。
2、信噪比 信号与噪声之比，定义为
SNE S E()d
N 0 NEI ()
式中E（）是入射至接收孔径处的光谱辐照度；NEI（） 是等效噪声照度。
3、等效噪声功率NEP
扫描 观测 驱动 装置
辐射信息 收集转递 系统
辐射能收 集的光学 系统，包 括：光栅 ，聚焦装 置等
辐射/光 电转换系 统
感应辐射 能，并将 辐射能转 换为电信 号。分量 子、热探 测器两种
电信号处 理和发送 系统
对探测 器信号 进行放 大、模/ 数转换 等处理
将处理 好的信 号发送 给天线 或记录 到存储 设备中
是指目标物温度的改变而引起投射到探测器的辐射功 率的改变化正好等于等效噪声功率的温度差。或是目标物 温度的改变引起的响应正好等于探测器输出端的均方根噪 声电压。
5、探测度D和探测灵敏度D
探测度表示每瓦辐射功率所能获得的均方根信号噪声 电压比，它是NEP的倒数。
D 1 NEP
探测灵敏度表示单位面积为1cm2，带1宽为1GHZ时的探
第四章 卫星的观测及其资 料的接收和预处理
4.1 气象卫星观测
卫 星 观 测 地
主 动 式
重量重 耗能大
气象雷达
成 像
照相机
球
被
体积小 仪 摄像机
大
动
重量轻
气
式
耗能小
扫描式
的
非扫描式
方
辐
式
射
成像辐射仪
仪
非成像辐射仪
成像非成像
扫描仪
一、卫星观测仪器
光学系统 探测器
信号处理和信号输出系统
辐射信 息采集 系统
1.空间分辨率
卫星在某一时刻观测地球
光学系统
卫星
的最小面积。
瞬时视 场IFOV
1) 瞬时视场IFOV（空间立体角）
卫星
------ 波束宽度
高度h
2) 地面瞬时视场GIFOV
=2h*tan[IFOV/2]
≈h*IFOV
地面
------ 星下点分辨率
地面瞬时视场 GIFOV
3)卫星斜视时的地面分辨率
卫星的空间扫描方式
(a)单个探测器线扫描
(b)多探测器扫描
卫星轨道方向
垂直轨道方向
卫星轨道方向
(b) (a)
(c)
(C)线性阵列探测器前推式扫描
(d)
(d)圆锥扫描
二、卫星仪器的技术参数
1、响应度和光谱响应函数 响应度：是指每单位输入功率的探测器的输出大小， 即为输出信号电压与入射功率之比。
R Vs EA d
C=a1+a2V
（1）
式中a1，a2是回归系数，由最小二乘法确定，C，V分别是测得的灰
度和电压。
②建立电压与辐射量之间的关系
如果响应仪器内的暖黑体参考源和宇宙空间的灰度分别为Csh，CsP， 电压为Vsh，VsP，Te和L（Te）是暖黑体的温度和辐射率，则对辐射R的电
压为
V
Vsh Vsp L(Te )
l R
sin sin
S
l2 h2
S '
2、灰度分辨率或温度分辨率
在红外云图或可见光云图上，如果相邻两个邻接瞬时 视场的反照率或温度相同，其色调也相同，这就会无法区 分它们。但是是当这两个瞬时视场内目标物的温度或反照 率有差异，并达到一定数值时，这两个视场就能被分辨， 这个能被分辨的最小温度差或反照率差值称为灰度分辨率 或温度分辨率。
测度，即
D
D(Ad f
1
)2
Vs ( Ad f Vn EAd
)2
三、卫星探测的分辨率
卫星能区分两个相临物体的能力。表征卫星探测分辨率的 参数有三个：空间分辨率、灰度分辨率和时间分辨率。 1、空间分辨率
指卫星在某一时刻观测地球的最小面积。 从卫星到观测地表面积之间构成的空间立体角称做瞬 时视场，卫星的瞬时视场决定了卫星的空间分辨率。 像素：卫星从某时刻到观测到的辐射就是与瞬时视场相应 的地表小块面积内所有物体反射或发射的辐射的总合，这 小块面积称做像素。像素是构成云图的最小单位。
是指探测器产生的信噪比为1所需的辐射功率，或 是投射到探测器上的辐射，使仪器产生的均方根电压 等于探测器本身均方根噪声电压的辐射功率，即
NEP EAd
Vn
Vs
或是
NEP EAdVn Vs
式中Vn是探测器输出噪声电压的均方根值，它表示了 信号与噪声的关系，当NEP>1，表示信号大于噪声。
4、等效噪声温度差NE△T
卫星探测仪器的标定
目的：为卫星观测值的定量计算提供参考标准。 参考源：仪器内部黑体(for IR & MW bands)；
高反射率的沙漠(for VIS band)； 宇宙空间(for both) 标定方法：制作定标曲线。
实验室定标、在轨定标。
1、红外校正
①建立电压与灰度之间的关系
为方便电压与灰度之间一般取线性关系
64级=26, 256级=28, 1024级=210
3、时间分辨率
指卫星对同一地区观测的时间间隔，与卫星的 扫描速率、扫描区域和选用的卫星轨道有关。在卫 星云图上指，平均在一个象素上的凝视时间。
4、空间、灰度/温度、时间分辨率之间 的关系
空间分辨率、灰度/温度分辨率、时间分辨率 三者是相互制约的。