气象卫星的结构与原理

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初步认识

专用系统

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气象卫星网络

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初步认识：

应用卫星一般由专用系统和保障系统组成。

专用系统：与卫星所执行的任务直接有关

的系统，也称为有效载荷。气象卫星具有除

一般卫星的基本结构和部件外，还携带各类

遥感仪器，包括电视摄像机、红外探测仪、

射电探测仪、多谱段探测仪、气象雷达以及

数据传输设备。

保障系统：保障卫星和专用系统在空间正常工作的系统，也称为服务系统。主要有结构系统、电源系统、热控制系统、姿态控制和轨道控制系统、无线电测控系统等。对于返回卫星，

则还有返回着陆系统

下面以1961年的TIROS卫星为例，讲解大致结构

组成：

这是日本的一个静止气象卫星，我们可以看到，气象卫星虽然构造各有不同，但它们多是用太阳能电池供

能的。

刚才提到专用系统和保障系统

专用系统对于气象卫星来讲主要由哪些呢？

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专用系统：

气象卫星具有除一般卫星的基本结构和部

件外，还携带各类遥感仪器，包括电视摄

像机、红外探测仪、射电探测仪、多谱段

探测仪、气象雷达以及数据传输设备。

遥感器能够接收和测量地球及其大气

的可见光、红外与微波辐射，并将它们转换成电信号传送到地面。地面接收站再把电信号复原绘出各种云层、地表和洋面图片，进一步处理后就可

以发现天气变化的趋势。气象卫星所提供的气象资料已被广泛用于日常气象业务、气象科学、海洋学和水文学的研究。气象卫星的本领主要来自于它携带的气象遥感器。

1、气象遥感仪器：

卫星遥感是指以人造卫星为传感器平台的观测

活动，包括对地观测和面向太空环境的观测卫

星遥感技术

气象卫星利用上述仪器设备对卫里云图的拍摄

采取两种方式：一种是借助于地球上物体对太

阳光的反射程度而拍摄见光云图，只限于白天

工作；另一种是借助地球表面物体温度和大气

层温度辐射的程度，形成红外云图，可全天候

工作。

详细来分常用的气象遥感仪器有三种：

②高分辨率红外分光计：它可以获得大气垂直温度分布和水汽分布。①多通道高分辨率扫描辐射计：当对云层和大气扫描时，就能记

下云层和大气在各个波段可见光、红外、微波的辐射强度，通过转变处理后，就可以得到有用的大气参数。得到可见光与红外的云图。

③微波辐射计：卫星仪器接

收来自地球—大气系统自身发射或

反射太阳的辐射，包括光学系统、

探测器、信号处理系统、输出装置

补充知识：气窗和大气吸收带太阳或地球-大气的辐射在大气

中传输时被大气中的某种气体所

吸收。吸收随波长变化很大，在

一些波段吸收很强，在另一些波

段吸收很弱或没有吸收。（如图

一）对辐射吸收很强的波段就称

为该气体的吸收带；吸收很弱或

没有吸收的波段称为大气窗。

图一

大气窗和大气吸收带在遥感中的应用：

辐射与大气和地表之间的相互作用表现为辐射的发射、吸收和反射，这为卫星遥感地表和大气提供了大量的信息。例：卫星在大气窗区波段可以测量地面、云层反射或发射的辐射，从而可以得到地表、云面的反射特性或温度分布；卫星在吸收带测量，可以得到大气温度和成分。

根据测量的目的，卫星选择不同的波长间隔进行测量，这种波长间隔称做通道。为更多地获取地面、云层和大气信息，目前卫星测量使用的通道很多。

2、数据传输：

1、气象遥感仪器获得的原始数据向地

面数据处理中心站传输，常用频段为

1700兆赫，数据传输速率较高，最高可

达28兆比特/秒；

2、气象遥感仪器获得的数据经卫

星上初步处理后，实时向地面发送

云图等气象资料，常用频段为137

兆赫和1700兆赫，数据传输速率较

低；

3、气象遥感仪器获得的数据经传

到地面作各种数据处理后，再通

过气象卫星向各地广播云图等气

象资料，常用频段为1700兆赫；

4、收集地面气象站、海洋自动浮标和

设置在无人值守地区的自动气象站所获

得的温度、压力、湿度等环境资料，常

用频段为401和468兆赫。

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气象卫星实质上是一个高悬在太空的自动

化高级气象站，是空间、遥感、计算机、

通信和控制等高技术相结合的产物。就其

运行轨道的不同，分为两大类即：“太阳

同步极地轨道气象卫星”和“地球同步气

象卫星”。

1、简介：

第一类是绕地球极地轨道运转，运行高度一般

在1000公里左右，运行周期约115分钟，由于

它是逆地球自转方向而与太阳同步，沿着太阳

早升晚落的方向运行，故称其为“太阳同步轨

道气象卫星”。

第二类即“地球同步气象卫星”，地球静止气象

卫星在赤道上35,880公里高处环绕地球。它的轨道可以使它环绕地球的公转周期与地球的自转周期相等，若在地面看，这种轨道上的卫星好像静止在

天空某一地方不动，故又称它为地球静止气象卫星。