大气环境监测卫星方案设计与技术特点

大气环境监测卫星(DQ-1)是国家民用空间基础设施中长期发展规划中的科研卫星，其运行于705 km高度的太阳同步轨道，装载大气探测激光雷达(ACDL)、高精度偏振扫描仪(POSP)、多角度偏振成像仪(DPC)、紫外高光谱大气成分探测仪(EMI)及宽幅成像光谱仪(WSI)等5台遥感仪器，通过主动激光与被动高光谱、多光谱、多角度、偏振等手段结合，实现对大气CO2、细颗粒物、污染气体、云和气溶胶等要素，以及对大气环境、水环境和生态环境等进行大范围、连续、动态、全天时的综合监测;卫星CO2柱浓度探测精度优于1 ppm，为国际最高。卫星入轨后各分系统工作正常，在轨测试结果均满足要求，能够进一步提升我国大气环境综合监测、全球气候变化和农作物估产、农业灾害等应对能力，推动生态环境、气象、农业农村等领域遥感应用。本文概述了DQ-1卫星的总体设计方案，总结了卫星的主要技术特点及创新点，介绍了卫星系统在轨测试情况，并对卫星的应用前景进行了展望。     

高光谱观测卫星及应用前景

介绍了我国高分辨率对地观测系统重大专项中第一颗实现高光谱分辨率观测的高光谱观测卫星(GF-5)卫星及其应用前景。该卫星设计运行于高度705km的太阳同步轨道,装载可见短波红外高光谱相机、全谱段光谱成像仪、大气主要温室气体监测仪、大气痕量气体差分吸收光谱仪、大气气溶胶多角度偏振探测仪、大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪共6台有效载荷。卫星的光谱分辨率高且谱段全,具备高光谱与多光谱对地成像、大气掩星与天底观测、大气多角度偏振探测、海洋耀斑观测等多种观测模式,获取从紫外至长波红外(0.24~13.3μm)高光谱分辨率遥感数据;数据辐射分辨率高,载荷的光谱分辨率最高0.03cm-1,具备在轨定标功能,绝对辐射定标精度优于5%,光谱定标精度最高0.008cm-1;长波红外空间分辨率高;高码速率数传;高可靠长寿命设计。卫星入轨后将在环境综合监测、国土资源调查和气候变化研究等方面发挥重要作用。其典型应用有陆表环境综合观测、陆表局地高温及城市热岛效应监测、矿物填图、大气成分全球遥感监测和大气污染气体监测等。     

“高分五号”卫星概况及应用前景展望

"高分五号"卫星是中国高分辨率对地观测系统重大专项中实现高光谱分辨率观测的卫星,运行于高度705km的太阳同步轨道,装载可见短波红外高光谱相机、全谱段光谱成像仪、大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪、大气主要温室气体监测仪、大气痕量气体差分吸收光谱仪、大气气溶胶多角度偏振探测仪等6台有效载荷,具备高光谱与多光谱对地成像、大气掩星与天底观测、大气多角度偏振探测、海洋耀斑观测等多种观测手段,获取从紫外至长波红外(0.24~13.3μm)高光谱分辨率遥感数据;载荷的光谱分辨率最高可达0.03cm~(–1),具备在轨定标功能,绝对辐射定标精度优于5%,光谱定标精度最高可达0.008cm~(–1)。卫星将在环境综合监测、国土资源调查和气候变化研究等方面发挥重要作用。     

环境减灾卫星高光谱数据在减灾中的应用研究

利用中国环境减灾-1A（HJ-1A）卫星高光谱数据开展减灾应用研究,可提高灾害预警监测能力,提高灾害预警监测精度,拓展国产星载高光谱数据应用的广度和深度。文章简要介绍了HJ-1A高光谱数据的主要特征,阐述了高光谱灾害监测的原理,初步开展了该数据在减灾领域中的应用研究,并展望了HJ-1A高光谱数据在区域土壤有机碳估算等其...     

我国气象卫星积雪监测的新进展

该文概述了卫星遥感在积雪和雪积监测中的作用，积雪遥感原理以及云雪的光谱特征。详细介绍了改进的多光谱云雪判识别技术和大范围积雪动态监测方法，并认１９９６～１９９７年内蒙古和新疆的雪灾为例，介绍了已向国务院提供服务的全国积雪遥感动态监测系统；简要分析了１９９６～１９９７年冬季我国积雪分布状况，最后对改进的多光谱云雾判别方法做了初步垢分析评述，指出了目前卫星遥感积雪监测中存在的问题和今后的发展方向。     

基于波段选择的RX改进算法

针对高光谱检测亚像元飞机的问题,提出基于大气吸收谱段的改进RX异常检测算法,实现亚像元检测能力和检测效率的提升.阐述了改进算法的基本原理,对比了10 km高度和地面大气吸收系数的曲线差异,建立了改进算法的检测模型,采用仿真的客用飞机可见-短波高光谱数据和海水背景高光谱数据,获得了信噪比10 dB的高光谱仿真图像.采用经...     

FY-3卫星应用和发展

回顾了风云三号(FY-3)卫星的应用和发展历程。介绍了FY-3卫星装载的成像、大气探测、辐射收支探测、大气成分监测和空间环境监测器5类仪器包,可实现从紫外、可见光、近红外、中红外、热红外到微波的多种电磁波谱段的遥感和探测。给出了地面应用系统生成的大气、陆地、海洋和空间天气等科学和应用领域的卫星遥感信息产品及其分辨率与精度。列举了部分典型的FY-3卫星数据在数值天气预报、臭氧和二氧化碳等大气成分和气候监测、生态环境和灾害监测等领域的应用结果。展望了未来FY-3卫星的发展,其中包含的4颗卫星,按晨昏、上午、下午近极地太阳同步轨道卫星3颗和倾斜轨道降水测量卫星1颗布局安排,组网完整的FY-3业务卫星的综合观测能力将有极大的提高,带动我国气象卫星应用进入成熟发展阶段。     

我国空间环境天/地基监测平台的发展态势和展望

文章简要回顾我国空间环境天/地基监测设施的发展历程,重点阐述发展现状,并分析未来发展方向。目前,我国的空间环境天基监测已具备一定规模,覆盖主要的轨道类型,探测要素基本齐全,正在工程实施阶段的太阳风?磁层相互作用全景成像卫星（SMILE）计划、空间先进太阳观测台（ASO-S）计划,以及规划中的日地拉格朗日L1点监测,将促进天基监测能力的大幅提升。地基监测方面,网络化综合监测能力快速发展,“子午工程”二期正在建设的覆盖全国和高/中/低纬的、日地空间全圈层的立体式监测网络将使我国地基监测能力步入世界先进行列。同时,国际子午圈大科学计划的有序推进标志着我国空间环境地基监测正迈出辐射全球的步伐。我国空间环境监测平台已经进入天/地基融合发展的新阶段。     

中国典型气溶胶模型光学特性分析及在大气校正中的应用

针对中国区域内卫星影像大气校正中气溶胶模型的适用性问题，基于Lorenz-MIE理论，结合多角度偏振相机(DPC)的3个观测通道，分析了中国典型气溶胶模型的光学特性，并将其出现频率较高(>5%)的模型组合用于可见短波红外高光谱相机(AHSI)观测仿真数据的大气校正中。通过对比校正结果，得到如下结论:在大气较为清洁的情况下，适合应用城市污染型与夏季粉煤灰型的模型组合或二次污染型与夏季粉煤灰型的模型组合，对中国区域内卫星影像进行大气校正;在气溶胶光学厚度较大(或能见度较低)时，华北、华南和西北区域内卫星影像大气校正中二次污染型与夏季粉煤灰型的模型组合更为适用，华东区域则是城市污染型与夏季粉煤灰型的模型组合更适合。     

高分五号卫星

正高分五号(GF-5)卫星于2018年5月9日在太原卫星发射中心成功发射。GF-5卫星运行在平均轨道高度705km、倾角98.2o的太阳同步轨道,发射质量约2800kg,整星功率1700W,设计寿命为8年。GF-5卫星配置有6台先进有效载荷,观测谱段覆盖紫外至长波红外,包括:大气环境红外甚高光谱分辨探测仪、大气痕量气体差分吸收光谱仪、全谱段光谱成像仪、大气主要温室     

FY-1C/D极轨气象卫星的运行和应用

简要介绍了风云一号(FY-1)C，D极轨气象卫星的运行情况。运行期间，在洪涝、火情、干旱和积雪等自然灾害的监测服务，沙尘暴、大雾和海冰等环境监测服务，全球资料应用，以及天气分析方面发挥了重要的作用．并可提供气象卫星数据的共享服务。两星在大范围自然灾害监测和评估等领城取得了显著的社会和经济效益，并在国内国际产生了重大影响。     

固体发动机界面结构试件脱粘健康监测研究

以复合材料壳体和绝热层脱粘模型试件为对象,利用粘贴于壳体外表面的压电主动激励传感器,基于高频机电阻抗方法,对模拟药柱/绝热层界面脱粘的结构健康状态监测进行了数值仿真和实验研究,得出了不同脱粘损伤工况下的导纳频谱曲线,计算了能表征脱粘程度的平均绝对偏差损伤指标。结果表明,高频机电阻抗方法可利用粘贴于壳体外表面的压电传感器有效地识别内部结构的界面脱粘,相比于传统检测方法,能实现实时的结构健康监测,损伤指标能量化表征脱粘程度,实验采用的两种压电传感器中,MFC传感器较PZT传感器更适合于曲面固体发动机壳体脱粘检测,为开展实际工况下的固体发动机药柱结构界面脱粘损伤监检测工作提供理论与技术支撑。     

环境减灾-1B卫星遥感数据在干旱监测中的应用

以2010-2011年发生在山东省的秋、冬、春三季连旱为例,介绍了环境减灾-1B（HJ-1B）卫星遥感数据在干旱监测中的应用。获取了山东省干旱发展顶峰时段的HJ-1B卫星采集的多光谱和热红外遥感影像,利用ENVI 4.7遥感数据处理平台对山东全省的归一化植被指数和地面温度进行了反演,在此基础上计算了山东全省的植被供水指数,并据此将山东省的干旱情况划分为5级,对该干旱监测结果进行了分析。为了验证结论的可靠性,将干旱监测结果与全国降水距平百分率进行了对比,对比结果表明两者一致性较好。文章提供了HJ-1B卫星遥感数据在干旱监测方面的一个实例,其监测结果为相关减灾部门的救灾工作提供了重要的参考,同时也为HJ-1B卫星遥感数据在干旱监测方面的业务化运营提供了一个通用的方法。     

卫星遥感数据在城乡规划动态监测中的应用

概述了城乡规划动态监测对卫星遥感数据的要求,说明了卫星遥感影像数据应用于城乡规划动态监测的技术原理、工作流程及工作任务。以相关监测城市为例,阐述了2009-2010年我国36个城市建设用地规模、城市四线强制性内容等变化情况。监测成果说明,应用卫星遥感数据是城乡规划动态监测的有效手段。     

卫星侦察在复杂电磁环境下的感知效果影响分析

复杂电磁环境下,卫星侦察设备的工作方式都是依赖电磁波的传播,其感知的准确性不同程度地受到电磁干扰的影响。文章从复杂电磁环境的本质出发,重点分析了人为形成的几类电磁干扰,包括对卫星电子侦察、光学成像侦察、雷达成像侦察和卫星导航定位的干扰以及干扰应对措施,为最大限度减少复杂电磁环境对卫星感知的干扰提供了参考。     

卫星导航干扰监测技术的发展现状与趋势

对卫星导航系统各工作频段干扰信号进行监测和分析,有助于干扰源定位、系统问题排查及指导抗干扰设备的研制,是卫星导航系统建设发展的重要内容。在分析国内外发展现状的基础上,对干扰监测的关键技术进行了论述和分析,并给出了其发展趋势及应用前景。     

环境与灾害监测光学有效载荷发展综述

环境与灾害监测目标具有多样性、定量化要求高等特点,非常适合光学载荷发挥其信息量丰富、种类多、精度高等方面的优势。在国际上,此类光学载荷发展迅速,新技术不断涌现,值得学习借鉴。文章重点阐述了应用于环境与灾害监测民用卫星的光学有效载荷的发展现状和发展趋势,为中国第二代"环境与灾害监测预报小卫星星座"的相关光学有效载荷发展提供参考。     

振动监测与故障诊断技术在“风云二号” 扫描辐射计中的应用

转动部件的状态监测和故障诊断有多种方法,其中振动诊断技术在被诊断系统的信号采集、数据处理、故障识别和诊断中显示出简便可靠的优越性,尤其适用于不停机在线监测和诊断报警。“风云二号”扫描辐射计由于其特征频率为较高的67 Hz与200 Hz,尤其适用于通过测量加速度来监测状态和诊断故障。振动诊断技术将为确保卫星的长寿命和高可靠提供有力保障。     

FY-2C星在天气与环境监测服务中的应用

介绍了风云二号(FY-2)C气象卫星地面应用系统应用服务中心(ASC)的功能.分析了ASC利用C星监测资料生成如热带气旋监测、雾监测、土壤湿度、火情监测、水情监测、积雪监测和海冰监测等部分人机交互产品的原理和处理方法.实际应用结果表明,C星资料在环境与灾害性天气的监测分析、预报和预警等方面发挥了重要作用.