遥感教程第16-7页

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The ESE program is a highly ambitious series of satellite flights extending well into the first decade of the 21st century. A chart showing these many missions is shown, with the proviso that launch dates can slip and missions may be scrubbed (usually from funding cutbacks). The first EOS launch in the cavalcade to follow is Terra, which is described on this page in its conceptual mode (its actual launch and first results will follow on pages 16-9 and 16-10). Special attention is given to one of its prime sensors, MODIS, with a simulated image promising what to expect. Landsat-7 is recalled again to show how it fits into the grand scheme.


EOS平台/传感器和任务概要

要解决前面几页提出的科学问题,ESE计划需要使用各种各样的工具——每一种都解决一个不同但相关的问题——共同工作。我们在一艘发射到精心设计的地球轨道的航天器上安装了一些合适的仪器组合。这些仪器决定了航天器的尺寸和设计,以及可用运载火箭的尺寸等。地球观测卫星(EOS)系列符合这些规范(在 EOS Web Site

EOS项目涉及为期多年的任务,其中有21个不同的基于轨道的组件,与EOS AM-1在概念上(如果不详细)相似。通过设计许多这样的航天器,根据上述指导方针,我们制定了一个任务概况。随着时间的推移,任务概要提供了必要的数据。我们在这里展示了最新的EOS任务概要(请记住,未来的发射日期偶尔会有所下滑):

尽管计划在2004年至2010年间发射的卫星数量较少(特别容易受到预算变化的影响),但该表中规定了计划在2004年至2010年间发射的卫星数量:

The EOS program proposed for 2004 through 2010.

其中一些任务在 EOS Missions Web Site . 此外,如果您希望看到一些细节,上述任务概要文件可能会更清晰地显示在这个原始站点上(以72 dpi的速度下载说明了本页概要图中的模糊性)。

为了使飞行任务更具灵活性,美国宇航局和合作机构在某些情况下还没有为特定的飞行指定开发或提议的仪器。在一些地方,ESE可以将仪器作为“机遇之旅”或“foo”进行飞行。虽然上述资料仅限于2003年,但仪器和航班的额外飞行可能会在2006年之后继续,以便根据科学驱动程序的要求,提供完整的15年数据集,如如前所述。

旗舰任务,EOS-AM-1,已更名为 *Terra . 它的主要任务是大大提高我们对大气如何工作的理解,特别是通过整合来自海洋、生物圈和陆地表面的输入。因此,它主要是 以气候为导向的任务,但具有研究地球系统其他方面的能力,包括陆地表面,而这些地面表面一直是陆地卫星的职责范围。经过一年多的延迟,它于1999年12月18日成功发射,并完全投入使用(详细讨论了 pages 16-9 以及16-10)。下面介绍的传感器的一些初步结果将在下一页中介绍。有关其设计、用途和仪器的更多信息,以及更多示例图像,可在 Terra Home Page .

Terra(EOSAM-1)设计的轨道寿命至少为6年,它提供了有关云、气溶胶和辐射平衡的数据。它使我们能够描述地球表面的特征,并提供全球碳循环的数据。

由于Terra是复杂的,它既没有适当的工具补充,也没有处理由ESE和相关程序解决的许多其他问题的寿命。那么,我们如何获取所有需要的数据呢?答案在于任务概要,它清楚地表明,收集交互式数据所需的方法是使用不同传感器同时运行的一组卫星。

为第一次EOS飞行(Terra)制造的最先进仪器的一个例子是中分辨率成像光谱仪(modis)。MODIS在全球范围内每一到两天测量一次生物和物理过程。该仪器提供了长期观测,从中我们增强了对地球表面和低层大气中发生的全球动力学和过程的理解。MODIS仪器采用传统的成像辐射计,由一个横轨扫描镜和采集光学器件以及一组线性探测器阵列和位于四个焦平面上的光谱干扰滤波器组成。光学排列提供36个离散波段(高光谱模式)的图像,在地球科学中具有诊断意义。光谱带的空间分辨率为250米、500米或1公里(在仪器正下方)。仪器的数据速率从6.2 Mbps(平均)到10.6 Mbps(日)到3.2 Mbps(夜)。它是由辐射冷却控制的温度。仪器的质量为225千克,具有100%的占空比,需要175瓦(平均)和225瓦(峰值)的功率。在其装载(发射)配置中,其尺寸约为95 x 158 x 134厘米。


|显示该传感器主要部件的MODIS-N剖面图。|

由于MODIS是EOS的关键设备,因此应详细列出其规格。

MODIS technical specifications table.

` <>`__16-17: In the right column are two abbreviations: SNR and NE deltaT. What do these stand for and what do they measure? `ANSWER <Sect16_answers.html#16-17>`__

该仪器将提供长期观测结果,从而进一步了解地球表面和低层大气中发生的全球动力学和过程。MODIS仪器采用了传统的成像辐射计概念,包括一个横向扫描镜和收集光学器件,以及一组线性探测器阵列,其光谱干扰滤波器位于四个焦平面中。光学装置将提供36个离散波段(准高光谱模式)的图像,这些波段被选作地球科学的诊断意义。仪器的数据速率从6.2 Mbps(平均)到10.6 Mbps(日)到3.2 Mbps(夜)。它是由辐射冷却控制的温度。在其装载(发射)配置中,其尺寸约为95 x 158 x 134厘米。

` <>`__16-18: Looking over the channels listed in the "specs", and their intended uses, how would you categorize MODIS as a satellite class? `ANSWER <Sect16_answers.html#16-18>`__

为了确保仪器提供的测量值准确,它使用了一系列复杂的车载校准器。当仪器的扫描镜发生变化时,这些校准器提供每次扫描的信息,将测量结果置于可靠的框架中。

下面是一个使用所选modis波段的modis机载模拟器(mas)传感器制作的具有特征的3波段彩色复合材料的示例,显示了1995年8月在巴西中部拍摄的一个场景。

摩迪斯有自己的 Home Page 它提供了关于那个传感器的最新信息。

对于第一次EOS飞行,由于其指定的上午赤道穿越时间,早期称为AM-1,其他四个仪器加入了MODIS,其中两个来自项目的一些国际合作伙伴:

  • 谷神星-云和地球的辐射能系统

  • MOPITT-对流层污染测量(加拿大)

  • MISR-多角度成像光谱仪

  • 高级星载热发射和反射辐射计(日本)

这些仪器位于Terra航天器上,如图所示(列表中的顺序从左到右与图表中的仪器一致,再加上最右边的modis):
对这组仪器特别感兴趣的是aster,如图所示。

宽带宽覆盖、高分辨率映射和立体DEM的结合是ASTER独有的。它与modis一起工作。ASTER在VNIR中包含一个辐射计,它以三个波段(0.52到0.86微米(15米空间分辨率)成像。第二个辐射计在1.6到2.43微米(30米分辨率)之间的SWIR区域使用六个波段。TIR(热辐射)辐射计有五个波段,在8.3和11.3微米(90米分辨率)之间。在0.76-0.86μm处也有一个单独的单波段,在距离最低点27.6_处向后倾斜,提供沿轨道图像,能够用其中一个VNIR波段进行立体观察,以允许DEM(数字高程模型)模式下的图像。VNIR波段测量雪、水、植被和地表氧化程度。对于矿物鉴定,特别是富含粘土的土壤中的水合矿物,对SWIR带进行了优化。TIR带可识别主要岩石类型,也可测量地表温度。

` <>`__16-19: What groups of scientists and technologists are most likely to use ASTER? `ANSWER <Sect16_answers.html#16-19>`__

Terra上的每台仪器都有一个数学(基于计算机)模型,允许科学家和工程师确定其对工作条件的响应。此外,由于每个数据收集测量都要经过一个算法(一组数学和操作说明),因此可以在算法理论基础文档(ATBD)中详细分析所有算法。ATBD提供了测量的科学和物理基础,并记录了如何将该基础转换为计算机代码,将物理测量转换为数据产品。数据产品给出了科学家和政府规划者提出的问题所需的地球物理参数。

陆地卫星7号于1999年4月15日发射。它既独立运行,又在EOS的协同支持下运行。我们现在将其视为ESE程序的一个组成部分。它只安装了一个传感器,即增强型主题映射器(ETM+),其光谱波长覆盖范围与早期TMS相同(具有相同的30米分辨率,但热波段提高到60米)。它还具有(the+)15米分辨率的全色(0.5-0.9微米)带。陆地卫星7的特点是它的发射和轨道参数,这使得太空飞行器每天能在15-30分钟内跟踪(跟踪)EOS-AM平台(在其范围内)。因此,我们可以整合两个系统的观测结果,并且我们可以使用EOS传感器的大气数据来校正水汽和温度对陆地卫星图像的影响。

Landsat-7的第一张图像包含在 page I-21 引言。另一个场景是:华盛顿州东部的全貌,斯波坎位于右上角(东北角),靠近山顶的山脉,哥伦比亚河,4月份的农田大部分还是贫瘠的,一些大的深灰色区域沿着流动或不活动的溪流,构成了当一个巨大的更新世湖爆发时形成了“荒地”,形成了瀑布,强烈侵蚀了景观。


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Mitchell K.Hobish博士,顾问(mkh@sciential.com