遥感导论4-2

气象卫星和陆地卫星具有自身的特点，不能完全代 替海洋卫星，主要理由是：
• 气象卫星和陆地卫星的探测器是光学探测器，如AVHRR、 TM、ETM＋等，不能代替海洋动力环境卫星和海洋地形 卫星，后者主要探测器是微波探测器； • 虽然气象卫星和陆地卫星与海洋水色卫星上的主要探测器 都属于光学探测器，但相互之间不能代替，主要困难有：
• 美国海军研究实验室（NRL）的主页是 http://www.nrl.navy.mil/。 • 美国国防气象卫星DMSP的主页是 • http://www.af.mil/news/factsheets/Defense_Meteorol ogical_Satell.html。 • 美国大气研究高校协会UCAR（University Corporation for Atmospheric • Research）网站 • 美国大气研究国家中心NCAR（National Center for Atmospheric Research） • 的网站 • 美国全球变化研究计划（U.S. Global Change Research Program）的网站
海洋卫星的发展历程
• 1997年8月1日，美国航天局发射了世界上第一颗 专用海洋水色卫星SeaStar。 • 1991年 ，欧洲空间局发射ERS-1卫星，星上装有 微波散射计、雷达高度计和微波辐射计等遥感器， 主要目的是开展卫星测量海洋动力基本要素，为 用户进行业务服务及为世界大洋合作研究项目提 供业务服务参数（包括海面风场、大地水准面、 海洋重力场、极地海冰的面积、边界线、海况、 风速、海面温度和水气等）。
用途一（维护海洋权益）
为海洋专属经济区（EEZ）综合管 理和维护国家海洋权益服务。 例子：海洋卫星一方面可为EEZ划 界的外交谈判提供海洋环境和资源信 息，尤其是那些调查船及飞机难以进 入的敏感海域。
用途二（海洋监测）
提高海洋环境监测预报能力。 例子：我国地处西北太平洋西岸， 该海域是全世界38%热带风暴的发源 地。我国深受其害，平常年份造成的 直接经济损失为60亿元左右，严重年 份超过100亿元。1997年的“9711”特 大风暴袭击浙江沿海，仅浙江省直接 经济损失达170多亿元。
国外海洋卫星
• 前苏联是世界上最早发展海洋监视卫星的 国家 • 目前，只有美国和俄罗斯这两个军事强国 拥有实用型海洋监视卫星系统
美国的海洋监视系统计划与海洋监视卫星
• 美国海军海洋监视系统（NOSS）计划又称“白云” （White Cloud）计划，该计划于20世纪60年代末 开始启动，到1995年发射了最后一组卫星，共发展 了三代“白云”系列电子型海洋监视卫星。此后，接 替它的是“天基广域监视系统”（SBWASS）计划。 • 目前使用的是“高级白云海洋监视卫星”（AWOSS）， 采用被动式雷达观测技术，属电子型海洋监视卫星。 “白云”系统还有其他名称：“一流奇才”（Classic Wizard）和“命运三女神”（Parcae）。而“命运三 女神”更准确地反映了该系统各卫星的使命和工作原 理。
用途三（资源调查）
为海洋资源调查与开发服务。 例子：海洋资源主要是海洋油气、 海洋渔业和海岸带资源。我国40多个 近海渔场普遍出现衰竭现象，迫切需 要发展远洋渔业。我国在海外现有 1000多艘远洋渔船，形成3亿美元的资 产和50万吨的远洋渔业生产能力，而 全球渔场信息困乏制约了远洋渔业的 进一步发展。
海洋水色卫星
SeaWIFS:宽视场海 洋观测传感器
海洋水色卫星
中国海域叶绿素浓度 2003年1--3月平均分 布
辽河口及辽东湾泥沙2003年 4月4日分布情况
海洋动力环境卫星
• 海洋动力环境卫星是对海面风场、海面高度、浪场、 流场以及温度场等动力环境要素探测的卫星，有效载 荷通常是微波散射计、微波辐射计、雷达高度计等， 并具有多种模式和多种分辨率。 • 发展海洋动力环境系列卫星的主要目的是：利用微波 散射计监控全球海洋表面风场，得到全球海洋上的风 矢量场和表面风应力数据，利用雷达高度计提供全球 海洋地形数据，得到全球高分辨率的大洋环流、海洋 大地水准面、重力场和极地冰盖的变异。 • 海洋动力环境卫星所获取的海面动力和海底拓扑资料， 具有明显的军事价值，美国把这类卫星资料置于五角 大楼控制下，尤其是实时高精度资料控制严格，绝不 向别国提供。
ENSO事件
ENSO循环
03年7 月天津大沽赤潮监测
海洋卫星分类
按用途分，海洋卫星可分为
海洋水色卫星 海洋动力环境卫星 海洋综合探测卫星
海洋水色卫星
• 海洋水色卫星是对海洋水色要素（如叶绿素、悬浮沙和可 溶性的黄色物质等）和水温及其动态变化的探测，有效载 荷通常选用灵敏度高、信噪比高、光谱分辨率高、波段多、 带宽窄的海洋水色扫描仪。要求空间分辨率在 250~1000m，地面覆盖周期要求2~3天。 • 发展海洋水色系列卫星的目的是：掌握我国近海海洋初级 生产力分布、海洋渔业及养殖业资源状况和环境质量，了 解我国重点河口港湾的悬浮泥沙分布规律，监测我国近海 海面溢油油漠、赤潮富营养、电场循环水排海热污染、海 冰冰情、浅海地形等。
2、美国宇航局（NASA）网站
• 美国宇航局JPL实验室物理海洋学数据分发 存档中心PO.DAAC/JPL（Physical Oceanography Distributed Active Archive Center）的网站是提供卫星遥感 信息和资料的另一个主要来源。
3、其它政府部门和组织网站
特点二
特点三
为与海洋环境要素变化周期相 匹配，海洋卫星的地面覆盖周期要 求2~3天，空间分辨率为 250~1000m。
特点四
由于水体的辐射强度微 弱，而要使辐射强度均匀， 具有可对比性，则要求水 色卫星的降交点地方时 （发射窗口）选择在正午 前后。
用途
• 维护海洋权 • 海洋监测 • 资源调查 • 军事保障 • 环境监测 • 灾害预测
• • • • • • 波段配置不同。海洋水色仪要求波段较多且窄，存在较大差别; 灵敏度和精确度不同，因为海洋水色参数要求定量测量，所以要求 要高得多; 观测方式不同，为使轨道两侧太阳辐射照度均匀，要求观测时间维 持在正午。为了避开太阳耀光引起的镜面反射，要求观测时沿轨上 下倾斜约0～20度可调。
海洋卫星的发展历程
用途六（灾害预测）
发展海洋卫星有利于加强全球气候 演变研究，提高对灾害性气候的预测 能力。 例子：海水温度是影响中长期天 气过程的重要因子。研究表明，台风 生成与海温关系密切，中国南海台风 生成前24h海温平均27℃；太平洋东 岸冬季海温与西岸次年夏季风强度呈 负相关。
中国海及邻海 03年1-3 月的海面温度变化
第三章 遥感成像原理与遥感图 像特征
海洋遥感
海洋卫星
●定义 ●特点 ●用途 ●发展历程 ●国外海洋卫星 ●国内海洋卫星规划 ●我国海洋卫星发展目标 ●海洋遥感信息和数据相关网站
一、定义
海洋卫星是用于海洋水色，海面温 度，海冰，海流， 海平面高度等 的覌测， 为海洋和海洋生物资源 开放利用、海洋环境监测、海洋科 学研究等领域服务而设计发射的一 种人造地球卫星。
用途四（军事保障）
加强海洋军事活动保障。
例子：人造卫星及中、远程导弹发射 后弹道轨道的计算必须以全球大地水准面、 重力场为基本参量，而我国在这方面数据 非常稀少，因而极大地影响了导弹命中率。 另外，实时的海况、流场、海面风速资料 对海军水下舰艇的作战与航行意义重大， 这些资料是常规方法无法获得的，特别是 敌方海区的实时海况。
用途五（环境监测）
有利于实施海洋污染监测、监视， 保护海பைடு நூலகம்自然环境资源。 例子：海洋污染主要是石油污染 和污水污染。海上石油污染来自陆源 排放、海上油井泄漏及船舶排放等， 其中陆源排放量最多。我国沿海约有 250多处油污染源，每年排放量10万t 以上。
溢油观测
RADARSAT星上合成孔径雷达（SAR）1998 年9月29日监测到的溢油在 海表面分布图像（上）和机载侧视雷达SLAR 的准同步监测图像（下）
• 美国1978年6月22日发射世界上第一颗海洋 卫星Seasat-A以后，苏联、日本、法国和欧 洲空间局等相继发射了一系列大型海洋卫星。 • 利用卫星遥感器测量海洋动力环境的构想在 20世纪60年代就有人提出，70年代得以实施。 发射海洋动力环境卫星的国家有美国、俄罗 斯、法国。美国的GEOSAT系列卫星和 TOPEX/Poseidon系列卫星具有代表性。
前苏联／俄罗斯的海洋监视卫星
• 前苏联的海洋监视卫星计划始于60年代，可分为2个阶段， 1965～1973年为试验阶段，1974年5月开始进入实用阶 段。其海洋监视卫星分为电子型海洋监视卫星和核动力雷 达型海洋监视卫星。前者收集无线电和雷达发射的信号， 后者使用功率为几千瓦的雷达探测海面舰艇，电子型海洋 监视卫星不带核燃料。1985年开始发射装有侧视雷达探 测海洋特性监视卫星。这3类卫星均混编在“宇宙”（COS －MOS）号卫星系列中。卫星可以单独工作，也可以协 同工作。目前在轨工作的是3颗电子型海洋监视卫星。这 类卫星机动能力很强，能很快从低轨道机动到高轨道，且 能为海上舰船等提供更为可靠的通信,其通信距离可达 3500 km
特点
★利用海洋卫星可以经济、方便地对 大面积海域实现实时、同步、连续 的监测，它已被公认为是海洋环境 监测的重要手段。 ★ 海洋卫星与陆地卫星和气象卫星相 比，具有以下特点：
特点一
海洋环境要素探测要求大面积、 连续、同步或准同步探测。
海洋卫星可见光传 感器要求波段多而窄，灵 敏度和信噪比高（高出陆 地卫星一个数量级）。
前苏联／俄罗斯的海洋监视卫星
• 电子型和雷达型2种卫星的地面轨迹表明，前苏联 还配合使用这2种不同探测方法的卫星，使之充分 发挥互补作用。雷达型卫星用于普查，电子型卫 星用于详查。对于海上的军事目标，无论其采用 电子寂静措施，还是使用电子干扰手段，互补的 卫星都有办法探测到它。在1982年英阿马岛冲突 中，前苏联接连发射几颗海洋监视卫星，侦察海 上战况，并把所截取的有关情报提供给阿根廷军 队，在阿军击沉英“谢菲尔德”号驱逐舰的作战中 发挥了重要作用。
海面风场
海洋综合探测卫星
• 海洋环境综合卫星是对全球与近海（包括海岸带）的 海洋动 '海洋一号B'卫星发射成功 • 生态环境和水色环境各种信息的综合遥感监测，有效 载荷包括可见光、红外，主动、被动遥感器，如多光 谱成像仪、合成孔径雷达、微波散射计、辐射计、高 度计等。 • 发展海洋环境综合卫星主要目标是：提供全天时、全 天候海况实时资料，用于改进海况数值预报模式，提 高中、长期海况预报准确率。同时提供海上目标、海 岸带调查、海洋污染的实时同步海洋要素，为海洋环 境监测、维护海洋权益和海岸带资源调查、综合利用 与管理服务。
我国海洋卫星发展目标
• 第一，建立长期稳定运行的卫星对地观测 体系。 • 第二，建立自主经营的卫星广播通信系统。 • 第三，建立自主的卫星导航定位系统。 • 第四，建立协调配套的全国卫星遥感应用 体系。 • 第五，发展空间科学，开展深空探测。
六、海洋遥感信息和数据相关网站
1、美国国家海洋大气局（NOAA）卫星信息 系统 （NOAASIS/NOAA）的网站是提供卫星遥感 信息和资料的一个主要来源，它提供了 GOES（地球同步气象卫星系列）和NOAA （太阳同步气象卫星系列）的主页（Home Page），也提供关于DMSP（国防气象卫 星）的信息。
海洋卫星的发展历程
• 海洋综合探测卫星方面，1992年美国和法 国联合发射TOPEX/Poseidon卫星。星上 载有一台美国NASA的TOPEX双频高度计 和一台法国CNES的Poseidon高度计，用 于探测大洋环流、海况、极地海冰，研究 这些因素对全球气候变化的影响 • 1999年1月27日，中国台湾省委托美国研制 并发射一颗低轨道（600km）水色卫星 ROCSAT-1。
海洋卫星的发展历程
• ENVISAT-1卫星是ERS卫星的后继星，2001年底 发射，是一颗篝的有轨对地观察卫星，将进行为 期5年的对大气海洋、陆地、冰的测量。该星测验 数据连续，主要支持地球科学研究，并且可以对 环境和气候的变化做出评估，甚至可以为军事、 商业的应用提供便利。 • 2002年5月和2007年4月，中国海洋水色卫星海洋 一号A和海洋一号B分别成功发射，海洋动力环境 卫星海洋二号预计于2009发射，海洋综合探测卫 星海洋三号也已进入预先研究阶段。