遥感卫星及其运行特点

– 观测对象 – 特点
第二节 气象卫星
20世纪60年代
1970 —1977 年 1978 年—
美国的泰诺斯 ( TIROS) 、
第一代
艾萨 ( ESSA) 、 雨云 ( Nimus) 和艾托斯 ( ATS)
等
第二代 第三代
美国的 ITOS、 苏联的 Meteor- 2 、 日本的 GMS 和欧洲空间局的 Meteosat 等
4、升交点赤经（Ω）
• 升交点是指卫星由 南向北穿过赤道面 的交点；相应的有 降交点，是卫星由 北向南穿越赤道面 的交点；升交点赤 经是在赤道面内， 度量的从春分点到 升交点的夹角，春 分点方向是指春天 的第一天，地球与 太阳之间的连线。
5、近地点角距（ω）
• 又称近地点 幅角ω，是 在卫星运动 方向，度量 从升交点到 近地点之间 的角。
– 利用星相机测定姿态角。
第一节 遥感卫星的轨道
• 三、遥感卫星的轨道类型 • 遥感卫星通常是指从宇宙空间观测地球的
人造卫星, 也称地球观测卫星。 •遥感卫星的道有地球同步轨道
( geosynchronous orbit ) 和太阳同步轨道 ( sun synchronous orbit ) 两种主要类型。
• NOAA的探测仪器
– 改进型高分辨率辐射计 AVHRR / 3 ( advanced very high resolution radiometer, model3 )
– 高 分 辨 率 红 外 探 测 仪 HIRS / 3 ( high resolution infrared sounder, model3 )
• 风云三号气象卫星 ( FY- 3 ) 是在 FY- 1 基础上发展起来的我 国第二代极地轨道气象卫星。在功能和技术上发生了质的 变化, 大幅度提高了全球资料的获取能力, 进一步提高了云 区和地表特征的监测能力, 从而能够获取全球、 全天候、
三维、 定量、 多光谱的大气、 地表和海表特性参数。
第二节 气象卫星
象卫星, 与极地轨道气象卫星相辅相成, 构 • 成了我国气象卫星应用体系。
第二节 气象卫星
• FY系列的分代及轨道类型
第二节 气象卫星
• 目前，我们风云气象卫星的国际影响力不 断提高，已成为国际上同时拥有极轨和静 止两个系列业务气象卫星的三个国家或区 域组织之一，部分达到国际先进水平。
第三节 陆地卫星
第二节 气象卫星
• （一）SMS/GOES系列卫星 • 第一代——SMS-1、2/GOES-1、2、3 • 第二代——GOES-4、5、6、G、7 • 第三代——GOES-8、9、10、11、12 • 第四代——GOES-13、14、15
第二节 气象卫星
• （二）FY-2系列卫星 • FY- 2 是我国自行研制的第一代静止业务气
第一节 遥感卫星的轨道
• 卫星位置的测量方法主要有两种: • 一是通过测量卫星到测站的距离和距离的
变化率确定卫星的位置; • 二是利用来自 GPS 卫星的信号确定卫星的
位置。
第一节 遥感卫星的轨道
• 二、卫星的姿态 • 卫星姿态即卫星星体在轨道上运行所处的
空间位置状态。 • 遥感卫星的姿态一般可从三轴倾斜和振动
• 冷战是最强的兴奋剂
"We are neither making maximum effort nor achieving results necessary if this country is to reach a position of leadership."“我们既没有尽最大努力，也没有达到让美国保持领先的 程度。”———Johnson to Kennedy, "Evaluation of Space Program," April 21, 1961.
• 四、 遥感成像对卫星轨道的要求
• 卫星的轨道类型及其相应的轨道参数对遥 感探测的范围、 成像条件以及遥感图像的 比例尺、 分辨率等都有重要影响。为了有 效地实施对地观测, 获取具有全球覆盖的遥 感数据, 资源遥感卫星通常多采用近极地、 近圆形、 太阳同步准回归轨道。
第二节 气象卫星
• 气象卫星 ( meteorological satellite) 是对地球 及其大气层进行气象观测的人造地球卫星, 是太空中的高级自动化气象站, 它能连续、 快速、 大面积地探测全球大气变化情况。
不平凡的1966
第三节 陆地卫星
• Project Apollo
第三节 陆地卫星
• Project Apollo
戈达德行星登陆科学家大卫威廉姆斯（Dave Williams）认为:阿波罗计划中，要送宇航员 登上月球，首先要有个理想的登陆点，这就 需要我们在对月球地面以及进一步内部活动 研究的基础上，拍摄高分辨率的图像信息， 确定登陆位置。
第一节 遥感卫星的轨道
• 地球同步轨道 ( geosynchronous orbit ) • 地球同步轨道也称 24 h 轨道, 即卫星的轨道周
期等于地球在惯性空间中的自转周期, 且方向 也与之一致。 • 按照轨道倾角的不同, • 地球同步轨道分为
– 极地轨道 – 倾斜轨道 – 静止轨道
• 地球同步静止卫星
• 缺点： • 不能对同一地区实施连续观测, 因此，对诸
如风速和变化快而生存时间短的小尺度灾 害性天气现象难以准确预测和跟踪。
第二节 气象卫星
• ( 一) NOAA 系列卫星
• NOAA ( National Oceanic and Atmospheric Administration ) 卫星是美国第三代气象卫星。 从 1970 年 1 月 23 日发射第一颗 NOAA 卫星 以来, 已经相继研制了 19 颗 NOAA 卫星。 NOAA卫星共经历了五代, 目前使用较多的为 第五代 NOAA 卫星, 包括 NOAA- 15 、16 、 17 、18 。
第一节 遥感卫星的轨道
• 一、卫星的轨道参数 • 经典轨道六要素
基于行星绕太阳的椭圆运动， 约翰逊·开普勒提出了一种描述轨道 的方法，可以直观的想象轨道的尺 寸、形状和位置，开普勒抽象出了 可以完全确定卫星，在空间运动的 六个轨道要素，称为经典轨道要素。
1、轨道长半径（a）
• 又称为为半长轴a，是轨道长轴的一半。
*6、真近点角（ θ ）
• 最后是真近点 角θ，是从近 地点到卫星位 置矢量的角， 真近点角在轨 道平面内度量， 并且总是沿卫 星运动方向， 在六个经典轨 道要素中，只 有真近点角随 着时间变化。
6、卫星近地点时刻（t）和运行周 期（T）
• 卫星过近地点的时间称为过近地点时刻。 当卫星轨道形状和空间位置确定以后, 在某 一时间 τ, 卫星所在位置与过近地点时刻 t 满 足开普勒方程, 即
• 静止轨道气象卫星也称高轨地球同步轨道 气象卫星, 定点于赤道上空约 36000 km 的高 度上, 可连续、 重复不断地对其覆盖的地球 表面进行实时观测, 每隔 1 h 或 0． 5 h 获得 一幅各个通道的地球全景圆盘图。
第二节 气象卫星
• 优点：
– 覆盖范围大 – 时间分辨率高
• 缺点：
– 空间分辨率低 – 边缘几何畸变严重 – 定位与配准精度不高 – 对高纬度地区的观测能力较差
首张在月球轨道拍摄的地球全景照
两个方面来描述。
第一节 遥感卫星的轨道
• 二、卫星的姿态
第一节 遥感卫星的轨道
• 二、卫星的姿态 • 卫星的姿态对遥感图像的应用有较大影响,
为了修正这些影响, 必须在获取数据的同时 测量、 记录卫星的姿态参数。 确定卫星姿 态的方法通常有两种:
– 利用姿态测量传感器进行测量（红外姿态测量 仪、 星相仪、 陀螺姿态仪等）;
第二节 气象卫星
• 悲情的NOAA-19
第二节 气象卫星
• NOAA卫星的参数 • 轨道: 近圆形太阳同步轨道 • 轨道高度: 870 km 和 833 km • 轨道倾角: 98. 9 °和 98. 7 ° • 周期: 101． 4 min • 观测频率： 单星两次 , 双星4 次
第二节 气象卫星
第二节 气象卫星
• FY-1A FY-1B FY-1C FY-1D
发射时间
1988年9月7日 1990年9月3日 1999年5月10日 2002年5月15日
工作情况 失效 失效 失效 失效
服役时间
39天 165天 7年多 10年
第二节 气象卫星
• （二）FY-1、FY-3系列卫星
【学习重点】
重点掌握 Landsat、 SPOT 等主要陆地卫星的成像特点和图像 特征。
第一节 遥感卫星的轨道
• 什么是卫星？ • 什么是卫星轨道？ • 卫星的轨道参数有哪些？ • 卫星的姿态和轨道类型有哪些？
第一节 遥感卫星的轨道
• 遥感平台是 搭载传感器 的工具。依 据运载工具 的类型，可 分为航天平 台、航空平 台和地面平 台。
美国的 NOAA 系列卫星
第二节 气象卫星
• 气象卫星按轨道的不同分为极地轨道气象卫 星（NOAA、METOP、Meteor、FY-1、FY-3） 和静止轨道气象卫星（SMS/GOES、Meteosat、 GMS/MITSAT、GOMS、INSAT、FY-2）。
第二节 气象卫星
• 极地轨道气象卫星可获得全球资料, 提供中 长期数值天气预报所需的数据资料。
第一节 遥感卫星的轨道
• 太阳同步轨道 ( sun synchronous orbit )
第一节 遥感卫星的轨道
• 太阳同步轨道 ( sun synchronous orbit ) • 太阳同步轨道可分为回归轨道和准回归轨
道两种类型, 遥感卫星通常采用太阳同步准 回归轨道。
第一节 遥感卫星的轨道
– 轨道面 – 行下点 – 星下点轨迹
第一节 遥感卫星的轨道