常用遥感大数据和波段用途

（一）NOAA/A VHRR

NOAA/A VHRR（National Oceanic and Atomospheric Administration）是低空间分辨率遥感卫星。它是美国国家海洋大气局的实用气象观测卫星，从1970年12月发射的第一颗到2002年6月24号发射的NOAA-M，30多年来共发射了17颗。NOAA卫星的轨道为太阳同步近极地圆形轨道，以确保同一时间、同一地方的上午、下午成像。轨道平均高度分别为833km和870km，轨道倾角98.7º和98.9º；是目前业务化运行最成熟的一种遥感卫星。NOAA卫星采用双星系统，即NOAA12和NOAA14在服役，它的总体参数：总重量：1421公斤；负载量：194公斤；保留余量：36.4公斤；卫星尺寸：3.71米（长）*1.88米（直径）。星载传感器有：①极精密高分辨率辐射计（A VHRR）以5个频道同时扫描大气，可获得可见光云图和红外云图，作为天气分析与预报之用。此外，红外频道的数据可用来决定若干云参数及海面温度。②泰洛斯业务垂直探测器（TOVS），这组仪器包括三个辐射计，各有不同的功能：A.高分辨率红外辐射探测器（HIRS/2）是具有20个可见光和红外频道的扫描辐射计，可以探测对流层气温和水汽垂直分布以及臭氧总含量。B.平流层探测单元（SSU）以3个红外频道观测平流层中的气温垂直分布。C.微波探测单元（MSU）以4个微波频道观测波长0.5厘米的氧吸收带，可以穿透云层探测云下的气温垂直分布。③太空环境监测器（SEM）负责侦测太空中太阳质子、α粒子及电子通量等资料。④地球辐射收支试验（ERBE）以狭角视场和广角视场观测地球大气，可以监测太阳常数、行星反照率以及射出长波辐射等参数。TIROS-N系列卫星具有数据汇集系统（DCS），可以接收来自两千多个固定及移动观测台的资料，加以处理储存，最后再传送到地面接收站。

A VHRR为TIROS-N系列卫星最主要的仪器，它由一个8英寸口径的卡塞格伦望远镜对准地面，用一个旋转镜对地面左右扫描，望远镜的瞬时视场角为

1.3*1.3平方毫弧度，相当于星下点1.1平方公里，扫描每分钟360行，扫描角为正负55度，相当于地面2800公里。它的成像方式是光学机械扫描成像，成像幅宽为16.5km*16.5km，空间分辨率在星下点处是1100m，在远离星下点处是4000m。A VHRR具有五个探测波段，每个波段特性见下表1：

表1 波段特性

NOAA卫星地面接收站每天两次在固定时间里接收某一轨道的卫星云图，几条轨道的图像拼接成区域云图，成为预报员制作预报的重要参考资料。

（二）TERRA/MODIS

MODIS（Moderate Resolution Imaging Spectrometer）于1999年12月18日在美国加洲的verndenberg空军基地发射成功，承载的卫星是Terra(EOS AM1) ，它是中空间分辨率遥感卫星，于2000年2月24日正式接收数据。MODIS采用与太阳同步的，近极地圆形轨道，轨道高705km，测绘带宽2330km*10km。具有36个光谱通道，分布在0.4-14um的电磁波谱围。MODIS仪器的空间分辨率分别为250m、500m、1000m，在对地观测过程中，每秒可同时获得6.1兆比特的来自大气、海洋和陆地表面信息，每日或每两日可获得一次全球观测数据。

MODIS是被动式成像分光辐射计，携带490个探测器，分布在36个光谱波段，覆盖从可见光到红外波段。由穿轨迹扫描反射镜、收集辐射的光具和带有光谱滤光片的线列阵探测器组件等部件构成。探测器组件共四组，分布在四个焦平面处。

MODIS仪器设置多种定标硬件，供空间操作时使用。包括：太阳漫射器、太阳漫射稳定度监视仪、分光辐射度定标组件、板状黑体、和天空视窗。仪器操作时定期地使用太阳漫射器、黑体和分光辐射度仪等三个定标装置进行定标。

MODIS仪器操作，在轨日夜连续操作。正常的获取科学数据，在白天，所有波段均操作运行。在轨道的夜间时段，只有热红外波段收集数据。

MODIS数据的特点如下表：

MODIS波段分布和主要应用

通道波长（微米）类型主要用途

1 0.58-0.68 可见光探测反射率

2 0.752-1.0 近红外探测反射率

3 3.55-3.93 中红外探测热辐率

4 10.3-11.3 远红外探测热辐率

5 11.4-12.4 远红外探测热辐率

MODIS数据的文件格式是HDF文件格式。HDF是美国国家高级计算应用中心（National Center Supercomputing Application）为了满足各种领域研究需求而研究的一种能高效存储和分发科学数据的新型数据格式。一个HDF文件中可以包含多种类型的数据，如栅格图像数据，科学数据集，信息说明数据。这种数据结构方便了我们对信息的提取。

MODIS观测数据的分析和研究将在以下几方面应用领域发挥重要作用：（1）地表覆盖变化和全球生产力，包括区域性地表覆盖变化的趋势和模式、作物种类，以及全球初级生产力。（2）自然灾害监测，包括洪涝、干旱、森林草原火灾、雪灾等。（3）短期气候预测，季、年的气候预测，以便改进对短期气候异常发生时间、地点的预报。（4）长期气候变化研究，帮助科学家识别长期气候变化及其趋势的机制和因子，包括人类影响。（5）大气臭氧监测，帮助科学家监测大气臭氧的变化，分析变化产生的原因及对地球系统的影响。

（三）Landsat/TM&ETM

Landsat5 Landsat7

Landsat（陆地卫星）是中空间分辨率卫星，它是由NASA（美国航空航天局）发射的。从1972年7月23日发射以来，已发射7颗（第6颗发射失败）。目前Landsat1-4相继失效，Landsat5仍在超期运行（从1984年3月1日至今）。Landsat7于1999年4月15日发射升空。

Landsat卫星采用与太阳同步的近极地圆形轨道，而且卫星以同一地方时、同一方向通过同一地点，保证了遥感观测条件的基本一致，有利于图像的对比。Landsat4,5轨道高度705km，轨道倾角98.2º每16天重复覆盖一次，穿过赤道的地方时为9点45分，覆盖地球围N81º-S81.5º。

Landsat5上装载了专题制图仪（TM），其空间、光谱、辐射性能均比MSS 有明显提高，因而数据质量提高、数据量增加。Landsat7在数据获取的地理围与分幅方法、空间分辨率、校正精度和光谱特性等方面足够一致，TM用户可以顺利过渡到ETM+。Landsat7上装载了ETM+，其在ETM的基础上，设置了太阳定标器和部灯定标，以改善辐射定标，且热红外谱段空间分辨率提高到60m。

Landsat数据的特点如下表：

波段类型波谱围（um）空间分辨率（m）

1 blue 0.45-0.5

2 30/30

2 green 0.52-0.60 30/30

3 red 0.63-0.69 30/30

4 NIR 0.76-0.90 30/30

5 SWIR 1.55-1.75 30/30

6 TIR 10.4-12.5 120/60

7 SWIR 2.08-2.35 30/30

8 Pan 0.52-0.90 —/15

在过去的日子里，Landsat数据的用很广泛，如全球变化的研究，，区域环境