地球系统空间观测:从科学卫星到月基平台

五十多年来,全球性对地观测已形成强大的技术能力和系统体系,在不同应用领域发挥了重要作用。随着对陆地、大气、海洋研究的深入,地球系统科学和全球变化研究正在向空间对地观测技术提出新的重大战略性需求。本文描述了面向全球变化应对、发展全球变化系列科学卫星的方案;提出面向宏观地球科学现象探测、构建月基对地观测系统的设想;同时,作为宏观地球科学现象研究的一个方向,论述了利用地球科学卫星和月基对地观测技术开展全球变化"三极"对比研究的思路。     

遥感与地球系统科学

地球作为一个高度复杂的非线性系统,各圈层(大气、海洋、陆地、生物、冰雪圈、固体地球)尤其是人类活动等任何组成成份的变化,都会引起地球系统的变化。人类可持续发展面临的巨大科学挑战之一是认识人类赖以生存的、复杂变化的地球系统,认识地球系统如何变化及主要驱动因素,认识地球系统未来变化趋势及如何提高对全球变化的适应能力。卫星独特的全球覆盖和日尺度的观测改变了地球科学的研究方法,它强调所能探测到的多时空尺度上的物理动力过程,在全球范围应对气候变化、能源和环境挑战具有重要作用,揭开了地球系统多学科交叉的新纪元。以地球系统的视野,抓住驱动地球系统的关键循环过程(如能量、水、生物化学循环),是当前地球系统科学的发展趋势。地球系统科学(全球变化)研究需要长期稳定、准确性较高的卫星观测数据,以水循环为例,卫星遥感具备获取全球范围水循环关键参数能力,但是系统性综合观测能力不足,整体精确性受到综合化的可靠空间数据集的限制。目前中国正在积极研制发展新型水循环卫星WCOM(Water Cycle Observation Misssion),并寄希望以此为核心传感器发起全球分布式水循环观测星座系统,进一步提高中国在国际水循环观测与地球系统科学研究方面的话语权与领先能力。     

我国确立空间科学发展目标

日前，中国空间技术研究院院长袁家军介绍，我国确立的空间科学发展目标是：建立长期稳定运行的包括陆地、海洋、气象、环境等系列的卫星对地观测体系．运用可见光、红外、微波等多种观测手段，形成精确、近实时、不间断、全天候的观测．实现多种遥感信息的融合与集成．实现空间系统的综合利用；建立自主经营的卫星广播通信系统；建立自主的卫星导航定位系统，     

中国地球观测遥感卫星发展现状及文献分析

近40年来,中国的地球观测遥感卫星技术发展取得了卓越的成就,已经形成了陆地、气象和海洋3大卫星系统,正在广泛服务于中国的自然资源调查、海洋环境保护、气象灾害预测和国家重大工程等诸多领域。本文回顾了3大卫星系统的发展历程,剖析中国地球观测遥感卫星的发展现状与内在特点,归纳总结在轨卫星的文献研究热点。研究发现,中国3大遥感卫星系统的发展并不均衡,气象卫星业务较为成熟,陆地卫星发展最为迅速。遥感卫星的文献研究数量总体偏少,应用研究亟待提升。后续规划和发展应考虑陆地卫星的轨道高度差异性和波谱范围的互补性,同时增加气象和海洋卫星数量,提升卫星传感器的探测能力和时空分辨率,尤其是加快海洋卫星的业务应用能力。此外,学者们需要进一步加大国产遥感卫星数据的使用力度,加强卫星遥感数据的应用研究以进一步提升中国地球观测遥感卫星的业务能力与国际影响力。     

ENVISAT的ASAR数据产品介绍

ENVISAT卫星于2002年3月1日升空，是一颗太阳同步极地轨道卫星，可以提供关于大气、海洋、陆地和冰的测量信息，支持地球科学研究，可以对环境、气候变化进行监测。并保证ERS1／2卫星观测数据的连续性，其使用寿命为5a。     

空间地球科学视角下的全球水循环研究

空间地球科学是利用空间观测的手段,研究地球系统、各子系统之间以及各要素和过程之间的相互作用、变化机制及其发展演化的一门综合性、交叉性学科,为科学家开展地球系统科学研究提供新手段、新思路和全新视角.空间地球科学的发展推动航天技术、遥感和测绘科学、地球系统科学包括气象、海洋、水文、生态等一系列学科的发展,是全球变化背景下促...     

陆地观测卫星数据中心:大数据挑战及一种解决方案

为应对陆地观测卫星数据及应用的多样性、存储数据规模的急速增长、数据处理与应用的高时效性、系统高可扩展性、系统资源整合的紧迫性等挑战,结合大数据技术,提出了一种基于Hadoop平台支持大数据处理与分析的陆地观测卫星数据中心架构解决方案,以提高陆地观测卫星数据利用水平与决策支持能力,提升国家空间信息资源应用水平,培育我国陆地观测卫星数据应用新的经济增长点。     

卫星跟踪卫星技术确定地球重力场的加速度法研究

地球重力场是地球的基本物理场,表征着地球物质空间分布、运动和变化,一直是大地测量学科的核心科学任务之一。随着卫星重力测量技术的飞速发展,21世纪初国际卫星重力探测计划,CHAMP、GRACE和GOCE先后成功实施,提供了大量高低卫星跟踪卫星、低低卫星跟踪卫星以及卫星重力梯度观测数据,为研究地球重力场精细结构和构建高精度全球重力场模型提供精确的长波信息。其中,基于卫星跟踪卫星观测值恢复高精度中长波重力场被各国学者广泛而深入地研究。在此背景下,本文研究由卫星跟踪卫星技术利用加速度法确定地球重力场模型的理论与方法。     

日本ALOS卫星简介

ALOS卫星 (Advanced Land Observation Satellite) 是日本国家空间发展局 (NASDA) 正在研制中的新一代陆地观测技术卫星.     

未来10年我国计划发射18颗陆地观测卫星

中国资源卫星应用中心3月17日在北京发布中巴地球资源卫星02星数据免费发放政策。记者从发布会上获悉，中巴地球资源卫星02B星将于2007年发射，03、04星研制计划已经国务院批准，各项研制工作全面展开。“十一五”期间至后续5年内，我国将发射除海洋和气象卫星外的18颗陆地观测卫星。     

基于多尺度边缘约束的重力场信号的向下延拓

随着航空重力测量技术和卫星重力技术的发展,越来越多的空间重力资料可用于地球重力场的确定,但是由于空间重力观测值不在地球表面或大地水准面上,为了联合地面重力资料通常需要对空间重力数据进行向下延拓。由于重力场对高度敏感,向下延拓过程是不适定的,观测     

变视点卫星轨迹线投影研究

在太空观测地球,观测视点是随卫星运动而不断变化的。针对变视点的卫星遥感数据,设计建立卫星星下点的轨迹线投影新模型。研究内容包括地球椭球面上卫星轨迹线方程式的建立、星下点坐标的确定,以及卫星地面轨迹在变视点空间透视投影中的映像等,通过模型计算得出该投影精度小于±0.01″。     

地球定向参数测量发展现状和展望

随着我国空间探测工程的快速发展,对地球定向参数(EOP)的精度需求越来越高. 通过对地球定向参数的测量原理进行介绍,以现有的经典光学观测手段、甚长基线干涉测量(VLBI)、全球卫星导航系统(GNSS)、多里斯系统(DORIS)、激光测月(LLR)和卫星激光测距(SLR)等为代表的现代空间大地测量手段对地球定向参数测量原理及特点进行全面的阐述,对地球定向参数的自主测量与服务进行展望,为我国建设自主的地球定向参数测量系统提供理论基础和参考.      

地球的“倾斜相机”式透视投影

引言空间图像提供了地球的壮观景色,它通常显示的是一个不同于空间背景的弯曲地平线,并且陆地和海洋形成鲜明对照。这些由地球轨道卫星拍摄的图像是一种形成于照相机聚焦平面上的透视投影。透视点或照相机的焦点是一个位于地表与无穷远之间某一空间位置上的点,照相机的聚焦平面通常倾斜于焦点与地球球心的连线。空间图像通常可以以一组经线、纬线和陆地轮廓线的透视投影来模拟,投影面就是位于透视点和地球之间的某个空间点上的倾斜平面。透视     

遥感与中国可持续发展:机遇和挑战

中国要实现可持续发展,必须积极应对资源短缺、环境恶化、海洋开发和气候变化等一系列重大资源环境问题;随着全球经济发展一体化进程加快,中国必须以全球视角研究和解决面临的资源环境问题。遥感在地球科学、环境科学、资源科学与全球变化研究中具有宏观动态的优点,是不可替代的全球观测手段,是实施可持续发展战略的基础性技术支撑。本文回顾了遥感科学技术进步的历程,总结了国际上围绕可持续发展所开展的全球遥感科学计划,分析了中国遥感现状和服务于可持续发展的前景,并结合国际上地球综合观测系统的发展态势,提出了中国遥感科学技术发展面临的挑战和机遇,进一步阐述了遥感发展面临的建立地球综合观测系统之系统、高精度遥感模型与参数反演、遥感产品真实性检验与遥感性能判据及测试系统、遥感数据与地球系统模式同化、遥感大数据与主动服务等前沿科学与技术问题。最后指出遥感要更好地服务于社会可持续发展,服务于国家的全球战略,服务于国民经济建设;必须创新遥感应用服务模式,加快遥感产业化和商业化进程;建议推进卫星观测系统的商业化,加快无人机遥感发展,促进遥感应用市场化。     

电磁监测试验卫星(张衡一号)系统设计与关键技术

电磁监测试验卫星(张衡一号)是中国地震立体监测体系的首个天基电磁平台,是中国地球物理场探测卫星计划首发星,用于获取地球磁场、空间电磁波场、电离层等离子体原位和结构参数及其变化信息,为探索地震前兆信息、空间环境监测预报和地球系统科学研究提供新的技术手段,为未来建立地震前兆电磁监测卫星业务化系统进行技术准备。介绍张衡一号卫星的系统设计、研制历程,特别卫星特殊的轨道设计、工作模式设计、磁电洁净度设计以及伸杆机构设计等关键技术特点。     

世界主要国家商用遥感卫星发展计划概述

<正>近年来,世界各国越来越重视卫星遥感的发展,越来越多的国家开始建立自主可控的对地观测系统。同时,各国商业卫星不断发展壮大,遥感卫星的观测形式越来越多元化、观测对象越来越丰富。本文简要阐述当前世界主要国家商用卫星遥感发展计划,谨供读者参考。美国(一)LANDSAT计划美国陆地卫星LANDSAT(1975年前称为地球资源技术卫星—ERTS)计划从1972年7月23日以来,已发射     

高分辨率对地观测学术年会简介

<正>高分辨率对地观测系统利用天基、临近空间和航空平台的多种观测手段,实现对陆地、海洋、大气等各类对地观测信息的获取,其数据广泛应用于农业、林业、水利、国土、气象以及国家安全等众多领域。高分辨率对地观测系统重大专项(以下简称高分专项)是《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》中部署的16个重大专项之一,用于发展我国高分对地观测技术,构建我国高分对地观测体系,掌握高分对地观测信息自主     

Landsat系列卫星对地观测40年回顾及LDCM前瞻

Landsat系列卫星数据凭借其长期连续、全球覆盖、适中的时间空间分辨率和科学的数据存档与分发策略等优势,逐渐成为地表特征和地球系统科学研究中最有效的遥感数据之一,并广泛应用于生态环境、农林地矿、能源资源、教育科研和政府管理等领域。而第8代陆地卫星--陆地卫星数据连续任务卫星(LDCM)于2013年2月发射升空,该卫星携带了运行性陆地成像仪(OLI)和热红外传感器(TIRS)两种传感器。与Landsat 7/ETM+相比,OLI/TIRS在波段设置、辐射分辨性能和扫描方式上都得到很大改进,其中OLI共包括9个波段,新增海岸带(coastal)监测和卷云(cirrus)识别波段,TIRS则设置了两个热红外波段。如果LDCM能够成功升空运行,它将继续承担起长期连续对地观测的使命。     

卫星激光测距技术对天宫二号观测方法的研究

卫星激光测距技术是对空间目标进行高精度的距离测量,以获得星地间的距离。用此观测数据可以精确测定空间目标的运行轨道、解算全球地面测距站的地心坐标以及地球参数。北京房山人卫激光观测站在实现千赫兹测距系统改造升级的基础上,实现了对所有的高中低轨卫星观测并取得可观的高质量激光测距数据。由于天宫2号运行轨道低,目标运行速度快,导致天宫二号出现预报偏差比较大、伺服控制系统驱动能力偏低以及空间目标观测数据缺失等问题。通过北京房山人卫激光站对天宫2号准确的预报,成功获取天宫2号激光观测有效数据用以轨道检核,同时也为以后保质保量完成空间目标观测任务提供了坚实基础,也为即将开始的空间非合作目标的观测任务开启了一个良好开端。