常用遥感数据和波段用途

（一）NOAA/AVHRR

NOAA/AVHRR内外网数据交换（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：天狮职业技术学院①极精密高分辨率辐射计（AVHRR）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，可以探测对流层内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。

AVHRR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。AVHRR具有五个探测波段，每个波段特性见下表1：

表1 波段特性

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

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的电磁波谱范围内。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仪器内设置多种定标硬件，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：

蒋毅君清华大学

MODIS波段分布和主要应用

波段号	主要应用	分辨率*	波段宽度**	频谱强度***	要求的信噪比
1	植被叶绿素吸收	250南湖半岛花园	0.620-0.670	21.8	128
2	云和植被覆盖变换	250	0.841-0.876	24.7	201
3	土让植被差异	500	0.459-0.479	35.3	243
4	绿植被	500	0.545-0.565	29.0	228
5	叶面/树冠差异	500	1.230-0-1.250	5.4	74
6	雪/云差异	500	1.628-1.652	7.3	275
7	陆地和云的性质	500	2.105-2.155	1.0	110
8	叶绿素	1000	0.405-0.420	44.9	880
9	叶绿素	1000	0.438-0.448	41.9	838
10	叶绿素	1000	0.483-0.493	32.1	802
11	叶绿素	1000	0.526-0.536	27.9	754
12	沉淀物	1000	0.546-0.556	21.0	750
13	沉淀物，大气层	1000	0.662-0.672	9.5	910
14	叶绿素荧光	1000	0.673-0.683	8.7	1087
15	气溶胶性质	1000	0.743-0.753	10.2	586
16	气溶胶/大气层性质	1000	0.862-0.877	6.2	516
17	云/大气层性质	1000	0.890-0.920	10.0	167
18	云/大气层性质	1000	0.931-0.941	3.6	57
19	云/大气层性质	1000	0.915-0.965	15.0	250
20	洋面温度	1000	3.660-3.840	采油指数0.45	0.05
21	森林火灾/火山	1000	3.929-3.989	2.38	2.00
22	云/地表温度	1000	3.929-3.989	0.67	0.07
23	云/地表温度	1000	4.020-4.080	0.79	0.07
24	对流层温度/云片	1000	4.433-4.498	0.17	0.25
25	对流层温度/云片	1000	4.482-4.549	0.59	0.25
26	红外云探测	1000	1.360-1.390	6.00	150
27	对流层中层湿度	1000	6.535-6.895	1.16	0.25
28	对流层中层湿度	1000	7.175-7.475	2.18	0.25
29	表面温度	1000	8.400-8.700	9.58	0.05
30	臭氧总量	1000	9.580-9.880	3.69	0.25
31	云/表面温度	1000	10.780-11.280	9.55	0.05
32	云高和表面温度	1000	11.770-12.270	8.94	0.05
33	云高和云片	1000	13.185-13.485	4.52	0.25
34	云高和云片	1000	13.485-13.785	3.76	0.25
35	云高和云片	1000	13.785-14.085	3.11	0.25
36	云高和云片	1000	18.085-14.385	2.08	0.35

表二 MODIS数据特点

波段序号	空间分辨率	波段数	主要用途
1-2	250m	2	陆地与云的界限
3-7	500m	5	陆地与云的性质
8-16	1000m	9	海洋颜，水体表尺物质
17-19	1000m	3	大气水分
20-23	1000m	4	地表/云温度
24-25	1000m	2	大气温度
26	1000m	1	卷云
27-29	1000m	3	水分
30	1000m	1	臭氧
31-32	1000m	2	地表，云表温度
33-36	1000m	4	云顶性质

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

Landsat7

Landsat5

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，覆盖地球范围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在数据获取的地理范围与分幅方法、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内部灯定标，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：

表三 Landsat数据的特点

外腔半导体激光器

波段	类型	波谱范围（um）	空间分辨率（m）
1	blue	0.45-0.52	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，，区域环境的研究，国家安全以及一些其他的文化和经济目的。例如，Landsat数据已经被用于监测农业产量，城市增长以及陆地覆盖变化，并且Landsat数据在油、气和矿的开采方面有广泛的应用。其他的科学应用包括监测火山，冰河动力学，农业产量以及海岸情况。

可见光的波长大约在0.4-0.7μm。波长最长的可见光是红光，最短的是紫光。通常可以感觉到的彩的波长如下：紫光（0.4-0.446）、蓝光（0.446-0.5）、绿光（0.5-0.578）、黄光（0.578-0.592）、橙光（0.592-0.62）、红光（0.62-0.7）、红外（0.7-100），近红外（0.7-0.9）

（四）ASTER

ASTER（Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Rdiometer）叫做高级太空热辐射反射辐射计。它是由日本国际贸易工业部提供的一种便于探索的仪器。于1998年搭载NASA的地球观测系统上午星（EOS-AM1）平台升空。发射ASTER的目的是为了提高人们对发生在近地表和低大气层中局部或区域规模的过程的理解，其中也包括地表—大气界面的相互作用。ASTER的立体观测基高比为0.6，跨宽60km，总跨度232km，寿命为

5年。

ASTER的数据特征如下表：

表四 ASTER数据的特点

类型	波段序号	波谱范围	空间分辨率
VNIR	1 2 3N，3B	0.52-0.60 0.63-0.69 0.78-0.86	15m
SWIR	4 5 6 7 8 9	1.600-1.700 2.145-2.185 2.185-2.225 2.235-2.285 2.295-2.365 2.360-2.430	30m
TIR	10 11 12 13 14	8.125-8.475 8475—8.825 8.925-8.275 10.25-10.95 10.95-11.65	90m

其中，VNIR和美国陆地卫星TM以及日本地球资源卫星（JERS-1）光学传感器（OPS）相类似的波段通道。选择SWIR波段主要是为了地表土壤和矿物绘图的目的。TIR的目的是用来估计SiO2的含量。

从ASTER的几何性能来看，就它们的波段范围来说，它们的分辨率在所有EOS-AM1的传感器中仍然是最高的。对于其它传感器数据的亚像素比率分析，比如对于具有250、500或者1000米空间分辨率的MODIS数据，对于具有275、500或者1100米分辨率的MISR数据，ASTER数据期望能够提供重要的信息。

ASTER的数据类型包括：1、工程数据：监视和维持太空船和仪器的健康和安全。2、校准数据：作为车载的和替代仪器的校准。3、科学数据：收集起来满足使命的科学目的。

ASTER数据对于研究各种局部的到区域的现象很有用，比如：（1）陆地表面气候：陆地表面参数的调查，表面温度等，目的是为了了解陆地—大气的互相作用和能量以及湿度流（蒸发作用和蒸发损失总量）。（2）植被和生态系统动力学：植被和土壤分布的调查以及他们的变化，目的是评估生物生产力，了解陆地—大气的互相作用，并且探测生态系统变化。（3）火山监控：对喷发和先前时间的监控，例如火山气散发到大气层，喷发柱，熔岩

湖的演化和喷气孔的活动，喷发历史和喷发潜能。（4）灾害监控：野火、洪水、滑坡和海岸侵蚀等的程度和效应。（5）悬浮微粒和云—对大气中悬浮微粒的特征和云类型的观测，这些对于表面修复的大气纠正很有用。（6）海洋系统中的碳循环—通过测量珊瑚礁的全球分布和珊瑚礁堆积率，对大气中正在进入珊瑚礁的CO2的测定。（7）水文学—了解全球能量和水文过程，以及它们对全球变化的关系。

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标签：数据大气太阳变化

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