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1、第一章第一章 卫星运动规卫星运动规第1页，本讲稿共45页一、卫星主要轨道参数一、卫星主要轨道参数在气象卫星地面接收处理、计算卫星轨道、在气象卫星地面接收处理、计算卫星轨道、在气象卫星地面接收处理、计算卫星轨道、在气象卫星地面接收处理、计算卫星轨道、资料定位等许多工作中常采用地理坐标系。资料定位等许多工作中常采用地理坐标系。资料定位等许多工作中常采用地理坐标系。资料定位等许多工作中常采用地理坐标系。卫星的位置用地球上的经、纬度表示，这卫星的位置用地球上的经、纬度表示，这卫星的位置用地球上的经、纬度表示，这卫星的位置用地球上的经、纬度表示，这种坐标系经度以通过英国格林尼治天文台种坐标系经度以通过英
2、国格林尼治天文台种坐标系经度以通过英国格林尼治天文台种坐标系经度以通过英国格林尼治天文台的子午线为的子午线为的子午线为的子午线为0000，向东到，向东到，向东到，向东到l80l80l80l80为东经、向为东经、向为东经、向为东经、向西到西到西到西到l80l80l80l80为西经；纬度以赤道为为西经；纬度以赤道为为西经；纬度以赤道为为西经；纬度以赤道为0000，至，至，至，至南北两极为南北两极为南北两极为南北两极为90909090；赤道以南为南纬，以北；赤道以南为南纬，以北；赤道以南为南纬，以北；赤道以南为南纬，以北为北纬。这种坐标固定在地球上随地球一为北纬。这种坐标固定在地球上随地球一为北纬。
3、这种坐标固定在地球上随地球一为北纬。这种坐标固定在地球上随地球一起转动。起转动。起转动。起转动。第2页，本讲稿共45页卫星轨道参数卫星轨道参数第3页，本讲稿共45页地理坐标中的几个参数地理坐标中的几个参数：星下点：星下点：星下点：星下点：是指卫星与地球中心的连线在是指卫星与地球中心的连线在是指卫星与地球中心的连线在是指卫星与地球中心的连线在地球表面上的交点，用地理坐标的经纬度地球表面上的交点，用地理坐标的经纬度地球表面上的交点，用地理坐标的经纬度地球表面上的交点，用地理坐标的经纬度表示。由于卫星运动和地球的自转，星下表示。由于卫星运动和地球的自转，星下表示。由于卫星运动和地球的自转，星下表示。
4、由于卫星运动和地球的自转，星下点在地球表面形成一条连续的运动轨点在地球表面形成一条连续的运动轨点在地球表面形成一条连续的运动轨点在地球表面形成一条连续的运动轨迹这一轨迹称为星下点轨迹：迹这一轨迹称为星下点轨迹：迹这一轨迹称为星下点轨迹：迹这一轨迹称为星下点轨迹：第4页，本讲稿共45页升交点和降交点：升交点和降交点：升交点和降交点：升交点和降交点：卫星绕轨道飞行一圈有卫星绕轨道飞行一圈有卫星绕轨道飞行一圈有卫星绕轨道飞行一圈有半圈处于升段，半圈处于降段。把轨道的升半圈处于升段，半圈处于降段。把轨道的升半圈处于升段，半圈处于降段。把轨道的升半圈处于升段，半圈处于降段。把轨道的升段与赤道平面的交点称
5、升交点；轨道降段与段与赤道平面的交点称升交点；轨道降段与段与赤道平面的交点称升交点；轨道降段与段与赤道平面的交点称升交点；轨道降段与赤道平面交点称降交点。卫星由南半球飞往赤道平面交点称降交点。卫星由南半球飞往赤道平面交点称降交点。卫星由南半球飞往赤道平面交点称降交点。卫星由南半球飞往北半球那一段轨道称轨道的升段；由北半球北半球那一段轨道称轨道的升段；由北半球北半球那一段轨道称轨道的升段；由北半球北半球那一段轨道称轨道的升段；由北半球飞往南半球那一段称轨道的降段。飞往南半球那一段称轨道的降段。飞往南半球那一段称轨道的降段。飞往南半球那一段称轨道的降段。截距：截距：截距：截距：由于卫星绕地球公转的
6、同时，地球由于卫星绕地球公转的同时，地球由于卫星绕地球公转的同时，地球由于卫星绕地球公转的同时，地球不停地自西向东旋转，所以当卫星绕地球转不停地自西向东旋转，所以当卫星绕地球转不停地自西向东旋转，所以当卫星绕地球转不停地自西向东旋转，所以当卫星绕地球转一周后，地球相对卫星转过的度数称之为截一周后，地球相对卫星转过的度数称之为截一周后，地球相对卫星转过的度数称之为截一周后，地球相对卫星转过的度数称之为截距。可见截距是两个升交点之间的经度差。距。可见截距是两个升交点之间的经度差。距。可见截距是两个升交点之间的经度差。距。可见截距是两个升交点之间的经度差。第5页，本讲稿共45页轨道数轨道数轨道数轨道
7、数：是指卫星从这一个升交点开始：是指卫星从这一个升交点开始：是指卫星从这一个升交点开始：是指卫星从这一个升交点开始后到以后任何一个升交点环绕地球运行一后到以后任何一个升交点环绕地球运行一后到以后任何一个升交点环绕地球运行一后到以后任何一个升交点环绕地球运行一圈的数目。从卫星入轨到第一个升交点的圈的数目。从卫星入轨到第一个升交点的圈的数目。从卫星入轨到第一个升交点的圈的数目。从卫星入轨到第一个升交点的轨道数为零条，以后每过一个升交点，轨轨道数为零条，以后每过一个升交点，轨轨道数为零条，以后每过一个升交点，轨轨道数为零条，以后每过一个升交点，轨道数增加道数增加道数增加道数增加1 1 1 1。倾角倾
8、角倾角倾角这是指卫星轨道平面与赤道平面之这是指卫星轨道平面与赤道平面之这是指卫星轨道平面与赤道平面之这是指卫星轨道平面与赤道平面之间的夹角。间的夹角。间的夹角。间的夹角。偏心率偏心率偏心率偏心率e e e e：指轨道的焦距与半长轴之比，：指轨道的焦距与半长轴之比，：指轨道的焦距与半长轴之比，：指轨道的焦距与半长轴之比，它确定了卫星轨道的形状。它确定了卫星轨道的形状。它确定了卫星轨道的形状。它确定了卫星轨道的形状。第6页，本讲稿共45页二、卫星轨道二、卫星轨道1 1 1 1、按轨道倾角、按轨道倾角、按轨道倾角、按轨道倾角卫星的倾角不同，其轨道的用途也不同。按卫星的倾角不同，其轨道的用途也不同。按
9、卫星的倾角不同，其轨道的用途也不同。按卫星的倾角不同，其轨道的用途也不同。按轨道倾角可以将卫星分成下面四种：轨道倾角可以将卫星分成下面四种：轨道倾角可以将卫星分成下面四种：轨道倾角可以将卫星分成下面四种：（1 1 1 1）前进轨道）前进轨道）前进轨道）前进轨道如果倾角在如果倾角在如果倾角在如果倾角在000090909090之间，卫星顺地球自之间，卫星顺地球自之间，卫星顺地球自之间，卫星顺地球自转方向，由西南向东北或由西北向东南方向转方向，由西南向东北或由西北向东南方向转方向，由西南向东北或由西北向东南方向转方向，由西南向东北或由西北向东南方向运动，这种轨道称运动，这种轨道称运动，这种轨道称运动
10、，这种轨道称前进轨道前进轨道前进轨道前进轨道或或或或顺行轨道顺行轨道顺行轨道顺行轨道。卫。卫。卫。卫星每天可以不同时刻观测某一地区。我国第星每天可以不同时刻观测某一地区。我国第星每天可以不同时刻观测某一地区。我国第星每天可以不同时刻观测某一地区。我国第一颗人造地球卫星的倾角是一颗人造地球卫星的倾角是一颗人造地球卫星的倾角是一颗人造地球卫星的倾角是68.568.568.568.5，即属于，即属于，即属于，即属于顺行轨道。顺行轨道。顺行轨道。顺行轨道。第7页，本讲稿共45页卫星轨道卫星轨道前进轨道前进轨道后退轨道后退轨道第8页，本讲稿共45页（2 2）后退轨道）后退轨道当倾角在当倾角在9090l8
11、0l80之间，卫星逆着之间，卫星逆着地球自转方向运行，由东南向西北方地球自转方向运行，由东南向西北方向运动，称向运动，称后退轨道后退轨道或或逆行轨道逆行轨道。利。利用后退轨道可以实现太阳同步卫星轨用后退轨道可以实现太阳同步卫星轨道。则卫星始终以道。则卫星始终以同一地方时同一地方时观测世观测世界各地。界各地。第9页，本讲稿共45页（3 3）赤道轨道）赤道轨道当卫星倾角为当卫星倾角为当卫星倾角为当卫星倾角为0000或或或或l80l80l80l80时，卫星在时，卫星在时，卫星在时，卫星在赤道上空向东或向西运行，这种轨道称为赤道上空向东或向西运行，这种轨道称为赤道上空向东或向西运行，这种轨道称为赤道上
12、空向东或向西运行，这种轨道称为赤道轨道赤道轨道赤道轨道赤道轨道。这时卫星可以连续观测热带地。这时卫星可以连续观测热带地。这时卫星可以连续观测热带地。这时卫星可以连续观测热带地区；当卫星的倾角为区；当卫星的倾角为区；当卫星的倾角为区；当卫星的倾角为0000时，卫星与地球同时，卫星与地球同时，卫星与地球同时，卫星与地球同向运行，可以实现静止轨道，对某一固定向运行，可以实现静止轨道，对某一固定向运行，可以实现静止轨道，对某一固定向运行，可以实现静止轨道，对某一固定区域作连续观测。而当倾角为区域作连续观测。而当倾角为区域作连续观测。而当倾角为区域作连续观测。而当倾角为l80l80l80l80时卫星时卫
13、星时卫星时卫星可以较短的时间观测全球所有热带地区。可以较短的时间观测全球所有热带地区。可以较短的时间观测全球所有热带地区。可以较短的时间观测全球所有热带地区。第10页，本讲稿共45页（4 4）极地轨道）极地轨道当卫星倾角为当卫星倾角为当卫星倾角为当卫星倾角为90909090时，卫星通过南北两时，卫星通过南北两时，卫星通过南北两时，卫星通过南北两极，这种轨道称之极地轨道。利用这种卫极，这种轨道称之极地轨道。利用这种卫极，这种轨道称之极地轨道。利用这种卫极，这种轨道称之极地轨道。利用这种卫星轨道可以观测人类难以到达的两极地区。星轨道可以观测人类难以到达的两极地区。星轨道可以观测人类难以到达的两极地
14、区。星轨道可以观测人类难以到达的两极地区。显然，卫星的倾角不同，观测范围也显然，卫星的倾角不同，观测范围也显然，卫星的倾角不同，观测范围也显然，卫星的倾角不同，观测范围也不同。不同。不同。不同。如果只对热带地区观测，可以选取如果只对热带地区观测，可以选取如果只对热带地区观测，可以选取如果只对热带地区观测，可以选取较小倾角的轨道；如果要观测极地区域，较小倾角的轨道；如果要观测极地区域，较小倾角的轨道；如果要观测极地区域，较小倾角的轨道；如果要观测极地区域，则要取倾角较大的卫星轨道。则要取倾角较大的卫星轨道。则要取倾角较大的卫星轨道。则要取倾角较大的卫星轨道。第11页，本讲稿共45页2 2、按卫星
15、高度、按卫星高度卫星的高度对卫星的观测和寿命有重卫星的高度对卫星的观测和寿命有重卫星的高度对卫星的观测和寿命有重卫星的高度对卫星的观测和寿命有重要影响，若卫星的高度高，其受空气的阻要影响，若卫星的高度高，其受空气的阻要影响，若卫星的高度高，其受空气的阻要影响，若卫星的高度高，其受空气的阻力小寿命长，观测范围大但用同样的力小寿命长，观测范围大但用同样的力小寿命长，观测范围大但用同样的力小寿命长，观测范围大但用同样的仪器则分辨率要降低，图片不易清楚。仪器则分辨率要降低，图片不易清楚。仪器则分辨率要降低，图片不易清楚。仪器则分辨率要降低，图片不易清楚。若卫星的高度低，虽然可以获取较清晰的若卫星的高度
16、低，虽然可以获取较清晰的若卫星的高度低，虽然可以获取较清晰的若卫星的高度低，虽然可以获取较清晰的图片，但因空气的阻力大，寿命短。所以图片，但因空气的阻力大，寿命短。所以图片，但因空气的阻力大，寿命短。所以图片，但因空气的阻力大，寿命短。所以应根据需要选取卫星高度。按卫星的高度应根据需要选取卫星高度。按卫星的高度应根据需要选取卫星高度。按卫星的高度应根据需要选取卫星高度。按卫星的高度将轨道分为三种类型：将轨道分为三种类型：将轨道分为三种类型：将轨道分为三种类型：第12页，本讲稿共45页（1 1 1 1）低高度短寿命轨道）低高度短寿命轨道）低高度短寿命轨道）低高度短寿命轨道这种轨道的卫星高度约为这
17、种轨道的卫星高度约为这种轨道的卫星高度约为这种轨道的卫星高度约为150150150150200km200km200km200km，寿，寿，寿，寿命命命命1 1 1 13 3 3 3周，大多数为军事侦察卫星所采用。周，大多数为军事侦察卫星所采用。周，大多数为军事侦察卫星所采用。周，大多数为军事侦察卫星所采用。其可获得分辨率高、比例尺大的清晰图片。其可获得分辨率高、比例尺大的清晰图片。其可获得分辨率高、比例尺大的清晰图片。其可获得分辨率高、比例尺大的清晰图片。（2 2 2 2）中高度长寿命轨道）中高度长寿命轨道）中高度长寿命轨道）中高度长寿命轨道这种轨道的卫星高度为这种轨道的卫星高度为这种轨道的卫
18、星高度为这种轨道的卫星高度为3503503503501500km1500km1500km1500km，寿命，寿命，寿命，寿命可达可达可达可达1 1 1 1年以上。气象卫星、陆地卫星和海洋年以上。气象卫星、陆地卫星和海洋年以上。气象卫星、陆地卫星和海洋年以上。气象卫星、陆地卫星和海洋卫星等大都采用这种轨道。它对地面有较卫星等大都采用这种轨道。它对地面有较卫星等大都采用这种轨道。它对地面有较卫星等大都采用这种轨道。它对地面有较高的分辨率，又有较长的寿命，能对天气、高的分辨率，又有较长的寿命，能对天气、高的分辨率，又有较长的寿命，能对天气、高的分辨率，又有较长的寿命，能对天气、海洋、陆地资源等作监测
19、。海洋、陆地资源等作监测。海洋、陆地资源等作监测。海洋、陆地资源等作监测。第13页，本讲稿共45页（3 3）高高度长寿命地球静止卫星轨道）高高度长寿命地球静止卫星轨道这种卫星轨道的高度约在这种卫星轨道的高度约在35800km35800km左右，左右，受地心引力和空气阻力很小，卫星的受地心引力和空气阻力很小，卫星的寿命可以在几年以上主要用于气象、寿命可以在几年以上主要用于气象、广播和通讯等许多领域。广播和通讯等许多领域。第14页，本讲稿共45页3 3、按卫星轨道偏心率、按卫星轨道偏心率按卫星的偏心率可以将卫星轨道分为按卫星的偏心率可以将卫星轨道分为圆形和椭圆形卫星轨道两类：圆形和椭圆形卫星轨道两
20、类：（1 1）圆形轨道）圆形轨道当偏心率当偏心率e=0e=0，卫星作等速圆周运动，卫星作等速圆周运动，对卫星遥感特别有利。同时对卫星轨对卫星遥感特别有利。同时对卫星轨道的预告和资料的定位十分方便。道的预告和资料的定位十分方便。第15页，本讲稿共45页（2 2 2 2）椭圆形轨道）椭圆形轨道）椭圆形轨道）椭圆形轨道当当当当e0e0e0e0时，卫星时，卫星时，卫星时，卫星作椭圆形运动，这作椭圆形运动，这作椭圆形运动，这作椭圆形运动，这时卫星在不同高度时卫星在不同高度时卫星在不同高度时卫星在不同高度上对大气进行观上对大气进行观上对大气进行观上对大气进行观测，可获取大气密测，可获取大气密测，可获取大气
21、密测，可获取大气密度或其他有用的资度或其他有用的资度或其他有用的资度或其他有用的资料。利用椭圆形轨料。利用椭圆形轨料。利用椭圆形轨料。利用椭圆形轨道可以发射高高度道可以发射高高度道可以发射高高度道可以发射高高度卫星轨道。卫星轨道。卫星轨道。卫星轨道。第16页，本讲稿共45页三、极轨卫星轨道三、极轨卫星轨道 极轨卫星轨道（也叫太阳同步卫星轨极轨卫星轨道（也叫太阳同步卫星轨极轨卫星轨道（也叫太阳同步卫星轨极轨卫星轨道（也叫太阳同步卫星轨道）道）道）道）指卫星的运行的轨道平面与太阳始终指卫星的运行的轨道平面与太阳始终指卫星的运行的轨道平面与太阳始终指卫星的运行的轨道平面与太阳始终保持固定的取向。由于
22、这种卫星轨道的倾保持固定的取向。由于这种卫星轨道的倾保持固定的取向。由于这种卫星轨道的倾保持固定的取向。由于这种卫星轨道的倾角接近角接近角接近角接近90909090，卫星近乎通过极地，所以又，卫星近乎通过极地，所以又，卫星近乎通过极地，所以又，卫星近乎通过极地，所以又称它为近极地太阳同步卫星轨道通常简称它为近极地太阳同步卫星轨道通常简称它为近极地太阳同步卫星轨道通常简称它为近极地太阳同步卫星轨道通常简称称称称极地轨道极地轨道极地轨道极地轨道。极轨卫星几乎以同一地方时。极轨卫星几乎以同一地方时。极轨卫星几乎以同一地方时。极轨卫星几乎以同一地方时(只对轨道的升段或降段只对轨道的升段或降段只对轨道的
23、升段或降段只对轨道的升段或降段)经过世界各地。经过世界各地。经过世界各地。经过世界各地。考虑到卫星轨道平面随地球绕太阳公转的考虑到卫星轨道平面随地球绕太阳公转的考虑到卫星轨道平面随地球绕太阳公转的考虑到卫星轨道平面随地球绕太阳公转的同时为保持卫星的轨道平面始终与太阳同时为保持卫星的轨道平面始终与太阳同时为保持卫星的轨道平面始终与太阳同时为保持卫星的轨道平面始终与太阳保持固定的取向，必须使卫星的轨道平面保持固定的取向，必须使卫星的轨道平面保持固定的取向，必须使卫星的轨道平面保持固定的取向，必须使卫星的轨道平面每天自西向东旋转每天自西向东旋转每天自西向东旋转每天自西向东旋转1(1(1(1(相对于太
24、阳相对于太阳相对于太阳相对于太阳)。第17页，本讲稿共45页太阳同步轨道的实现太阳同步轨道的实现太阳同步轨道的实现太阳同步轨道的实现:在卫星随地球绕太阳公转时在卫星随地球绕太阳公转时在卫星随地球绕太阳公转时在卫星随地球绕太阳公转时,轨轨轨轨道平面每天要自西向东作大约道平面每天要自西向东作大约道平面每天要自西向东作大约道平面每天要自西向东作大约1111的转动的转动的转动的转动,若地球是个若地球是个若地球是个若地球是个均匀球体均匀球体均匀球体均匀球体,当地球绕太阳公转时当地球绕太阳公转时当地球绕太阳公转时当地球绕太阳公转时,轨道平面随地球作平动轨道平面随地球作平动轨道平面随地球作平动轨道平面随地球
25、作平动,则轨道平面不能保持与太阳有固定的取向则轨道平面不能保持与太阳有固定的取向则轨道平面不能保持与太阳有固定的取向则轨道平面不能保持与太阳有固定的取向.但事实上由于地球是个扁椭球体但事实上由于地球是个扁椭球体但事实上由于地球是个扁椭球体但事实上由于地球是个扁椭球体,赤道比两极长赤道比两极长赤道比两极长赤道比两极长,因此因此因此因此其上各点对卫星的引力不等其上各点对卫星的引力不等其上各点对卫星的引力不等其上各点对卫星的引力不等,从而使卫星的轨道绕地轴从而使卫星的轨道绕地轴从而使卫星的轨道绕地轴从而使卫星的轨道绕地轴朝着与卫星运动相反的方向旋转朝着与卫星运动相反的方向旋转朝着与卫星运动相反的方向
26、旋转朝着与卫星运动相反的方向旋转,即轨道平面的进动即轨道平面的进动即轨道平面的进动即轨道平面的进动.若若若若选定合适的倾角选定合适的倾角选定合适的倾角选定合适的倾角(大于大于大于大于90)90)90)90)使卫星轨道平面的进动为使卫星轨道平面的进动为使卫星轨道平面的进动为使卫星轨道平面的进动为1,1,1,1,正好使轨道平面与太阳始终保持固定的取向正好使轨道平面与太阳始终保持固定的取向正好使轨道平面与太阳始终保持固定的取向正好使轨道平面与太阳始终保持固定的取向.第18页，本讲稿共45页优点：优点：优点：优点：轨道预告、资料接收定位都十分方便；轨道预告、资料接收定位都十分方便；轨道预告、资料接收定
27、位都十分方便；轨道预告、资料接收定位都十分方便；极轨卫星可观测全球，尤其是极地区域；极轨卫星可观测全球，尤其是极地区域；极轨卫星可观测全球，尤其是极地区域；极轨卫星可观测全球，尤其是极地区域；能得到稳定太阳能，保障卫星正常工作。能得到稳定太阳能，保障卫星正常工作。能得到稳定太阳能，保障卫星正常工作。能得到稳定太阳能，保障卫星正常工作。缺点：缺点：缺点：缺点：时间分辨率低，对某一地区的观测时间间时间分辨率低，对某一地区的观测时间间时间分辨率低，对某一地区的观测时间间时间分辨率低，对某一地区的观测时间间隔长，一颗极轨卫星的每天只能对同一地区隔长，一颗极轨卫星的每天只能对同一地区隔长，一颗极轨卫星的
28、每天只能对同一地区隔长，一颗极轨卫星的每天只能对同一地区观测两次，不能满足气象观测要求，不能监观测两次，不能满足气象观测要求，不能监观测两次，不能满足气象观测要求，不能监观测两次，不能满足气象观测要求，不能监视生命短、变化快的中小尺度天气系统；视生命短、变化快的中小尺度天气系统；视生命短、变化快的中小尺度天气系统；视生命短、变化快的中小尺度天气系统；相邻两条轨道的观测资料不是同一时刻相邻两条轨道的观测资料不是同一时刻相邻两条轨道的观测资料不是同一时刻相邻两条轨道的观测资料不是同一时刻的，需要进行同化。的，需要进行同化。的，需要进行同化。的，需要进行同化。第19页，本讲稿共45页四、地球静止卫星
29、轨道四、地球静止卫星轨道 如果卫星倾角等于如果卫星倾角等于如果卫星倾角等于如果卫星倾角等于0000，赤道平面与轨，赤道平面与轨，赤道平面与轨，赤道平面与轨道平面重合，则卫星在赤道上空运行；又道平面重合，则卫星在赤道上空运行；又道平面重合，则卫星在赤道上空运行；又道平面重合，则卫星在赤道上空运行；又若卫星的周期正好等于地球自转周期若卫星的周期正好等于地球自转周期若卫星的周期正好等于地球自转周期若卫星的周期正好等于地球自转周期(23(23(23(23小小小小时时时时56565656分分分分04040404秒秒秒秒)，卫星公转方向与地球自转达，卫星公转方向与地球自转达，卫星公转方向与地球自转达，卫星
30、公转方向与地球自转达方向相同，这样的卫星轨道称地球同步轨方向相同，这样的卫星轨道称地球同步轨方向相同，这样的卫星轨道称地球同步轨方向相同，这样的卫星轨道称地球同步轨道。若在地面看，这种轨道上的卫星好像道。若在地面看，这种轨道上的卫星好像道。若在地面看，这种轨道上的卫星好像道。若在地面看，这种轨道上的卫星好像静止在天空某一地方，不动似的，所以又静止在天空某一地方，不动似的，所以又静止在天空某一地方，不动似的，所以又静止在天空某一地方，不动似的，所以又把它称做地球静止卫星轨道。这样轨道上把它称做地球静止卫星轨道。这样轨道上把它称做地球静止卫星轨道。这样轨道上把它称做地球静止卫星轨道。这样轨道上的卫
31、星称做静止卫星。的卫星称做静止卫星。的卫星称做静止卫星。的卫星称做静止卫星。地球静止卫星轨道是地球同步轨道的特例地球静止卫星轨道是地球同步轨道的特例地球静止卫星轨道是地球同步轨道的特例地球静止卫星轨道是地球同步轨道的特例,它只有一条它只有一条它只有一条它只有一条.第20页，本讲稿共45页静止卫星的优点：静止卫星的优点：高度高，视野广阔，一个静止卫星可以对高度高，视野广阔，一个静止卫星可以对高度高，视野广阔，一个静止卫星可以对高度高，视野广阔，一个静止卫星可以对南北南北南北南北70S70S70S70S70N70N70N70N，东西，东西，东西，东西140140140140个经度，约对个经度，约对
32、个经度，约对个经度，约对地球表面积地球表面积地球表面积地球表面积1.7x 108km21.7x 108km21.7x 108km21.7x 108km2进行观测；进行观测；进行观测；进行观测；静止卫星可对某一固定区域进行连续观静止卫星可对某一固定区域进行连续观静止卫星可对某一固定区域进行连续观静止卫星可对某一固定区域进行连续观测，可以以测，可以以测，可以以测，可以以0.5h0.5h0.5h0.5h或或或或1h1h1h1h提供一张全景圆面图。提供一张全景圆面图。提供一张全景圆面图。提供一张全景圆面图。在特殊需要时，可每隔在特殊需要时，可每隔在特殊需要时，可每隔在特殊需要时，可每隔3 3 3 35
33、min5min5min5min对某个小区对某个小区对某个小区对某个小区域进行一次观测；域进行一次观测；域进行一次观测；域进行一次观测；静止卫星可以监视天气云系的连续变化，静止卫星可以监视天气云系的连续变化，静止卫星可以监视天气云系的连续变化，静止卫星可以监视天气云系的连续变化，特别是生命短、变化快的中小尺度灾害性天特别是生命短、变化快的中小尺度灾害性天特别是生命短、变化快的中小尺度灾害性天特别是生命短、变化快的中小尺度灾害性天气系统。气系统。气系统。气系统。第21页，本讲稿共45页 缺点：缺点：不能观测南北极区；不能观测南北极区；对卫星观测仪器的要求高。对卫星观测仪器的要求高。第22页，本讲稿
34、共45页五、卫星观测仪器五、卫星观测仪器 卫星观测地球大气分主动式和被动式。卫星观测地球大气分主动式和被动式。卫星观测地球大气分主动式和被动式。卫星观测地球大气分主动式和被动式。卫星主要采用体积小、重量轻和耗能少的卫星主要采用体积小、重量轻和耗能少的卫星主要采用体积小、重量轻和耗能少的卫星主要采用体积小、重量轻和耗能少的被动式遥感仪器。常见：被动式遥感仪器。常见：被动式遥感仪器。常见：被动式遥感仪器。常见：摄像机辐射仪。摄像机辐射仪。摄像机辐射仪。摄像机辐射仪。摄像方式只能取得白天云图资料，且分辨摄像方式只能取得白天云图资料，且分辨摄像方式只能取得白天云图资料，且分辨摄像方式只能取得白天云图资
35、料，且分辨率低，自第二代气象卫星都采用辐射仪。率低，自第二代气象卫星都采用辐射仪。率低，自第二代气象卫星都采用辐射仪。率低，自第二代气象卫星都采用辐射仪。辐射仪观测又分为扫描式和非扫描式。扫辐射仪观测又分为扫描式和非扫描式。扫辐射仪观测又分为扫描式和非扫描式。扫辐射仪观测又分为扫描式和非扫描式。扫描式辐射仪可以获取较大范围的观测资料。描式辐射仪可以获取较大范围的观测资料。描式辐射仪可以获取较大范围的观测资料。描式辐射仪可以获取较大范围的观测资料。而非扫描式辐射仪只能对卫星星下点附近而非扫描式辐射仪只能对卫星星下点附近而非扫描式辐射仪只能对卫星星下点附近而非扫描式辐射仪只能对卫星星下点附近观测，
36、覆盖面积较小，但空间分辨率高。观测，覆盖面积较小，但空间分辨率高。观测，覆盖面积较小，但空间分辨率高。观测，覆盖面积较小，但空间分辨率高。第23页，本讲稿共45页若按卫星资料产品来分，辐射计还可以分若按卫星资料产品来分，辐射计还可以分若按卫星资料产品来分，辐射计还可以分若按卫星资料产品来分，辐射计还可以分成：成：成：成：成像型辐射仪成像型辐射仪成像型辐射仪成像型辐射仪，这类辐射仪主要是将辐，这类辐射仪主要是将辐，这类辐射仪主要是将辐，这类辐射仪主要是将辐射仪测量到的值转换成图像，通常具有较射仪测量到的值转换成图像，通常具有较射仪测量到的值转换成图像，通常具有较射仪测量到的值转换成图像，通常具有
37、较高的地面分辨率和大的观测范围，所以成高的地面分辨率和大的观测范围，所以成高的地面分辨率和大的观测范围，所以成高的地面分辨率和大的观测范围，所以成像型辐射仪大多是扫描型的，并使用较宽像型辐射仪大多是扫描型的，并使用较宽像型辐射仪大多是扫描型的，并使用较宽像型辐射仪大多是扫描型的，并使用较宽的波长间隔，以得到更多的辐射能，现在的波长间隔，以得到更多的辐射能，现在的波长间隔，以得到更多的辐射能，现在的波长间隔，以得到更多的辐射能，现在的卫星云图都是由这种辐射仪取得的；的卫星云图都是由这种辐射仪取得的；的卫星云图都是由这种辐射仪取得的；的卫星云图都是由这种辐射仪取得的；第24页，本讲稿共45页可可见
38、见光光红红外外扫扫描描辐辐射射仪仪第25页，本讲稿共45页非成像型辐射仪非成像型辐射仪非成像型辐射仪非成像型辐射仪，这种辐射仪主要是获，这种辐射仪主要是获，这种辐射仪主要是获，这种辐射仪主要是获取探测数据，如测量大气温度、成分等，取探测数据，如测量大气温度、成分等，取探测数据，如测量大气温度、成分等，取探测数据，如测量大气温度、成分等，这种辐射仪的地面分辨率较低，可以是扫这种辐射仪的地面分辨率较低，可以是扫这种辐射仪的地面分辨率较低，可以是扫这种辐射仪的地面分辨率较低，可以是扫描型，也可以是非扫描型的，所用的光谱描型，也可以是非扫描型的，所用的光谱描型，也可以是非扫描型的，所用的光谱描型，也可
39、以是非扫描型的，所用的光谱通道较多，每个通道的波长间隔很窄，具通道较多，每个通道的波长间隔很窄，具通道较多，每个通道的波长间隔很窄，具通道较多，每个通道的波长间隔很窄，具有高的光谱分辨率；有高的光谱分辨率；有高的光谱分辨率；有高的光谱分辨率；成像和非成像混合型辐射仪成像和非成像混合型辐射仪成像和非成像混合型辐射仪成像和非成像混合型辐射仪，这是美国，这是美国，这是美国，这是美国静止卫星上曾用过的辐射仪，采用的光谱静止卫星上曾用过的辐射仪，采用的光谱静止卫星上曾用过的辐射仪，采用的光谱静止卫星上曾用过的辐射仪，采用的光谱通道较多，其中一些用于成像，另一些用通道较多，其中一些用于成像，另一些用通道较
40、多，其中一些用于成像，另一些用通道较多，其中一些用于成像，另一些用于如获取大气温度等探测数据的目的。于如获取大气温度等探测数据的目的。于如获取大气温度等探测数据的目的。于如获取大气温度等探测数据的目的。第26页，本讲稿共45页 (1)(1)(1)(1)、卫星仪器的组成、卫星仪器的组成、卫星仪器的组成、卫星仪器的组成卫星仪器在空间接收来自地卫星仪器在空间接收来自地卫星仪器在空间接收来自地卫星仪器在空间接收来自地 球大球大球大球大 气系统气系统气系统气系统自身发射或反射太阳的辐射，这种测量辐自身发射或反射太阳的辐射，这种测量辐自身发射或反射太阳的辐射，这种测量辐自身发射或反射太阳的辐射，这种测量辐
41、射的仪器称做辐射仪。下图所示是一个由射的仪器称做辐射仪。下图所示是一个由射的仪器称做辐射仪。下图所示是一个由射的仪器称做辐射仪。下图所示是一个由扫描仪、光学系统、探测器、信号处理和扫描仪、光学系统、探测器、信号处理和扫描仪、光学系统、探测器、信号处理和扫描仪、光学系统、探测器、信号处理和信号输出等四部分组成的辐射仪。信号输出等四部分组成的辐射仪。信号输出等四部分组成的辐射仪。信号输出等四部分组成的辐射仪。电子一光学遥感辐射仪的组成部分电子一光学遥感辐射仪的组成部分第27页，本讲稿共45页(2)(2)、卫星探测的分辨率、卫星探测的分辨率卫星仪器探测的分辨率是指从卫星上能区卫星仪器探测的分辨率是指
42、从卫星上能区卫星仪器探测的分辨率是指从卫星上能区卫星仪器探测的分辨率是指从卫星上能区别两个相邻物体的能力，或者是能分清两别两个相邻物体的能力，或者是能分清两别两个相邻物体的能力，或者是能分清两别两个相邻物体的能力，或者是能分清两个物体的最短距离。如果两个物体间距离个物体的最短距离。如果两个物体间距离个物体的最短距离。如果两个物体间距离个物体的最短距离。如果两个物体间距离小于卫星探测的分辨率，则这两个物体不小于卫星探测的分辨率，则这两个物体不小于卫星探测的分辨率，则这两个物体不小于卫星探测的分辨率，则这两个物体不能分辨。能分辨。能分辨。能分辨。表示卫星探测分辨率的参数有三个：表示卫星探测分辨率的
43、参数有三个：表示卫星探测分辨率的参数有三个：表示卫星探测分辨率的参数有三个：空间分辨率空间分辨率空间分辨率空间分辨率 灰度分辨率灰度分辨率灰度分辨率灰度分辨率 时间分辨率时间分辨率时间分辨率时间分辨率第28页，本讲稿共45页空间分辨率空间分辨率空间分辨率空间分辨率这是指这是指这是指这是指卫星在某一时刻观测地球的最小面卫星在某一时刻观测地球的最小面卫星在某一时刻观测地球的最小面卫星在某一时刻观测地球的最小面积积积积。空间分辨率以由卫星观测到的最小面。空间分辨率以由卫星观测到的最小面。空间分辨率以由卫星观测到的最小面。空间分辨率以由卫星观测到的最小面积的直径表示，积的直径表示，积的直径表示，积的直
44、径表示，单位为单位为单位为单位为kmkmkmkm。卫星的空间分辨率与卫星的卫星的空间分辨率与卫星的卫星的空间分辨率与卫星的卫星的空间分辨率与卫星的高度高度高度高度有关，卫有关，卫有关，卫有关，卫星的高度越高，在同样的瞬时视场下，观星的高度越高，在同样的瞬时视场下，观星的高度越高，在同样的瞬时视场下，观星的高度越高，在同样的瞬时视场下，观测面积增大，空间分辨率下降。此外它还测面积增大，空间分辨率下降。此外它还测面积增大，空间分辨率下降。此外它还测面积增大，空间分辨率下降。此外它还与卫星的与卫星的与卫星的与卫星的视角视角视角视角有关，视角倾斜，观测面积有关，视角倾斜，观测面积有关，视角倾斜，观测面
45、积有关，视角倾斜，观测面积增大，分辨率下降。增大，分辨率下降。增大，分辨率下降。增大，分辨率下降。第29页，本讲稿共45页 对于实际使用的卫星云图的分辨率与卫星对于实际使用的卫星云图的分辨率与卫星对于实际使用的卫星云图的分辨率与卫星对于实际使用的卫星云图的分辨率与卫星探测分辨率是探测分辨率是探测分辨率是探测分辨率是有区别有区别有区别有区别的，的，的，的，云图上的分辨率云图上的分辨率云图上的分辨率云图上的分辨率取决于图片上的扫描线的数目取决于图片上的扫描线的数目取决于图片上的扫描线的数目取决于图片上的扫描线的数目。如果。如果。如果。如果卫星卫星卫星卫星云图分辨率云图分辨率云图分辨率云图分辨率等于
46、等于等于等于卫星探测分辨率卫星探测分辨率卫星探测分辨率卫星探测分辨率，则称这，则称这，则称这，则称这种云图为原分辨率或全分辨率云图。种云图为原分辨率或全分辨率云图。种云图为原分辨率或全分辨率云图。种云图为原分辨率或全分辨率云图。第30页，本讲稿共45页灰度分辨率或温度分辨率灰度分辨率或温度分辨率灰度分辨率或温度分辨率灰度分辨率或温度分辨率在红外或可见光云图上，当两个瞬时视场在红外或可见光云图上，当两个瞬时视场在红外或可见光云图上，当两个瞬时视场在红外或可见光云图上，当两个瞬时视场内目标物的温度或反照率有差异，并达到内目标物的温度或反照率有差异，并达到内目标物的温度或反照率有差异，并达到内目标物
47、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，这一定数值时，这两个视场就能被分辨，这一定数值时，这两个视场就能被分辨，这一定数值时，这两个视场就能被分辨，这个能分辨的最小温度差或反照率差值称之个能分辨的最小温度差或反照率差值称之个能分辨的最小温度差或反照率差值称之个能分辨的最小温度差或反照率差值称之温度分辨率或灰度分辨率。温度分辨率或灰度分辨率。温度分辨率或灰度分辨率。温度分辨率或灰度分辨率。对于红外谱段，通常用对于红外谱段，通常用对于红外谱段，通常用对于红外谱段，通常用等效噪声温度差等效噪声温度差等效噪声温度差等效噪声温度差NENENENET T T T表示，如果邻接视场的温
48、度差越大，表示，如果邻接视场的温度差越大，表示，如果邻接视场的温度差越大，表示，如果邻接视场的温度差越大，则越容易区别它们。如在红外云图上，则越容易区别它们。如在红外云图上，则越容易区别它们。如在红外云图上，则越容易区别它们。如在红外云图上，卷卷卷卷云、积雨云与地面的温度差很大云、积雨云与地面的温度差很大云、积雨云与地面的温度差很大云、积雨云与地面的温度差很大，很容易，很容易，很容易，很容易区分它们，又如区分它们，又如区分它们，又如区分它们，又如低云与地面的温差较小低云与地面的温差较小低云与地面的温差较小低云与地面的温差较小，就不易区别它们。就不易区别它们。就不易区别它们。就不易区别它们。第3
49、1页，本讲稿共45页卫星云图的分辨率大小还与目标物的卫星云图的分辨率大小还与目标物的温度有关温度有关如目标物的温度为如目标物的温度为300K300K时，时，NENET0.3KT0.3K，而当目标物温度为而当目标物温度为l85Kl85K时，时，NENET1.4KT1.4K。第32页，本讲稿共45页时间分辨率时间分辨率时间分辨率时间分辨率时间分辨率是指卫星对同一地区观测时间分辨率是指卫星对同一地区观测时间分辨率是指卫星对同一地区观测时间分辨率是指卫星对同一地区观测的时间间隔的时间间隔的时间间隔的时间间隔。其与卫星的。其与卫星的。其与卫星的。其与卫星的扫描速率、扫描扫描速率、扫描扫描速率、扫描扫描速
50、率、扫描区域区域区域区域和和和和选用的卫星轨道选用的卫星轨道选用的卫星轨道选用的卫星轨道等有关。等有关。等有关。等有关。例如例如例如例如:极轨卫星每极轨卫星每极轨卫星每极轨卫星每l2 l2 l2 l2小时对全球进行一次观测小时对全球进行一次观测小时对全球进行一次观测小时对全球进行一次观测静止卫星每隔半小时对某一固定区域进行静止卫星每隔半小时对某一固定区域进行静止卫星每隔半小时对某一固定区域进行静止卫星每隔半小时对某一固定区域进行一次观测。一次观测。一次观测。一次观测。高的时间分辨率可以观测变化快、生命短高的时间分辨率可以观测变化快、生命短高的时间分辨率可以观测变化快、生命短高的时间分辨率可以观