国外海洋盐度与土壤湿度探测卫星的发展

文章调查研究了国外海洋盐度与土壤湿度探测卫星发展情况、探测机理;重点对SMOS、Aquarius、SMAP等三颗最具代表性的土壤湿度和海洋盐度探测卫星进行了研究分析,比对了三颗卫星的主要技术指标,并总结了其技术发展特点和关键技术;最后结合我国技术基础对发展我国盐度与湿度卫星提出了建议。     

SMOS与Aquarius卫星海表盐度测量方法及数据的对比分析

国际上发射的海表盐度遥感卫星主要有2颗:欧洲的SMOS和美国的Aquarius卫星,为给后续海表盐度遥感提供参考借鉴,对比分析了这2颗卫星的遥感器载荷、数据处理算法和盐度数据。遥感器载荷方面,SMOS采用L波段二维综合孔径辐射计,而Aquarius采用L波段实孔径辐射计加散射计;数据处理算法方面,分析了二者在介电常数模型、海面粗糙度校正以及反演算法方面的差异;盐度数据方面,分析了SMOS与Aquarius盐度数据之间的相关程度,并分别与ISAS(In Situ Analysis System)浮标盐度数据作对比,分析了2颗卫星的盐度数据精度。将2颗卫星的盐度遥感数据与ISAS浮标盐度数据对比发现,在全球范围内,Aquarius盐度测量精度优于SMOS;但在开阔海域,SMOS盐度测量精度优于Aquarius;而在近海岸区域,均出现较大的误差,且SMOS数据误差更大。     

发展海洋盐度卫星 完善我国海洋动力卫星观测体系

海洋盐度是海洋动力中最基本的要素之一,发展盐度观测卫星是获取海洋动力环境数据的重要手段,在海洋观测和数据预报中发挥着巨大的作用。文章分析了海洋盐度卫星的发展现状,阐述了海洋盐度卫星在海洋领域的应用,论述了我国海洋动力环境卫星体系的成就和不足,结合我国的发展需求,提出了发展海洋盐度卫星完善我国海洋动力环境观测体系的发展目标。通过探测海洋盐度要素,实现海洋动力环境全要素的综合探测,可为海洋环境信息预报和提取等应用提供不可或缺的数据源。     

“高分四号”卫星遥感技术创新

"高分四号"卫星是中国首颗地球静止轨道高分辨率光学遥感卫星,是国家高分辨率对地观测系统重大专项工程的重要组成部分。"高分四号"卫星将高时间分辨率和较高空间分辨率相结合,为减灾、气象、地震和林业等多个行业的应用提供遥感数据服务,并为海洋、国土和水利等行业以及国防建设提供遥感数据支持,实现中国民用高分卫星研制和卫星遥感应用领域的新突破。文章分析了"高分四号"卫星在运行轨道、探测手段、控制体制等多方面的任务特点,总结了卫星总体设计技术、高精度控制技术、复杂条件下像质保障技术、高精度热控技术、高可靠长寿命技术等创新点,为中国静止轨道高分辨率光学遥感领域后续发展提出重要建议。     

发展中国航天海洋遥感技术的建议

20世纪80年代末以来，中国就开始十分重视海洋遥感技术的发展，从1987年起在FY—1A卫星上就加上了海洋水色通道，发展到2002年发射了专门的海洋水色HY—1A卫星；从地面的海洋反射率光谱仪的测量，发展到卫星上的水色、水温扫描仪；从简单的假彩色合成处理技术，发展到多要素、多功能的海洋要素提取和应用技术。总之，中国的海洋遥感技术在国际上已有了发言权和一席之地。但在以海洋卫星为主手的立体海洋监测体系，高精度分析与定量比测量，多平台监测数据同化和技术集成等方面与国际上先进国家比，还存在着差距。就以上方面的差距出发，文章最后提出了建立稳定运行的海洋卫星体系，必须从多方面入手，提高海洋遥感精度和开发同化技术研究的应用水平，提出了有效建议。     

HY-2卫星DORIS厘米级精密定轨

"海洋二号"(HY-2)卫星搭载了新一代DORIS接收机,可提供双频相位和伪距测量数据。针对HY-2卫星的RINEX 3.0格式的相位测量数据,研究了一种区别于传统相位观测数据处理的历元间差分处理方法,将相位观测数据转换为距离变化率观测数据,并进行相关误差修正,建立了HY-2卫星的宏表面力和经验力等摄动模型,基于动力学定轨原理实现了基于DORIS相位观测数据的精密定轨。利用HY-2卫星的DORIS实测数据进行定轨,初步计算结果表明,径向轨道误差优于2cm、三维位置误差约10cm,满足HY-2卫星应用的厘米级轨道精度需求。     

一种结合亮温图像和子空间分解的RFI定位算法

射频干扰(radio frequency interference, RFI) 对L波段综合孔径辐射计遥感数据造成了严重污染,降低了产品质量。RFI检测定位是处理RFI的关键步骤。传统的基于亮温图像的定位算法受到仪器角分辨率的限制,无法有效分离相邻的RFI。为了实现更高的空间分辨率,基于子空间分解技术的多信号分类(multiple signal classification, MUSIC)算法被提出。然而,当亮温图像的信噪比较低时,背景和噪声对子空间分解的准确性影响较大,进而降低了MUSIC算法的定位性能。文章通过结合亮温图像和子空间分解两种方法的优点,提出了一种融合改进定位方法。该方法通过在亮温图像域中消除背景场景、增强目标射频干扰,2次提高了图像信噪比,在频域中,利用子空间分解和MUSIC算法实现超分辨率和高精度定位。通过对土壤湿度和海洋盐度（soil moisture and ocean salinity, SMOS）卫星数据进行实验和仿真验证,证明了文章提出的方法在低信噪比情况下优于传统的MUSIC算法和基于亮温的定位算法。此外,在对多个弱RFI源的定位上,该方法的定位精度也优于基于点源波纹的弱RFI检测定位算法。     

太空“蜂群”盯上地球磁场

据欧洲空间局的官网报道，已经酝酿11年的“蜂群”卫星星座（Swarm）将于11月14月由俄罗斯“轰鸣”火箭在普列谢茨克发射场发射。“蜂群”是欧空局继地球重力场和海洋环流探测任务卫星（GOCE）、土壤湿度和海洋盐度研究卫星（SMOS）和“克里塞特”2极地冰层探测卫星后实施的第四个地球探测项目，主要用于研究地球磁场变化规律，为研究气候变化和地球内部演变过程提供新的突破点。     

用于海洋盐度观测的主被动联合遥感器

海洋盐度是研究海洋环流、全球水循环以及气候变化的重要参数之一。L波段主被动联合遥感器可以有效精确地进行海洋盐度的观测。文章简要介绍了L波段主被动联合遥感器用于海水盐度遥感的应用机理与需求,对NASA正在研制的星载L波段主被动联合遥感器——Aquarius进行了重点描述,最后对我国星载主被动联合遥感器的研究提出了一些建议。     

陆海激光卫星高程测量的思考

为满足新形势下陆海激光卫星高程测量的需求,分析了高精度高程控制点数据获取、森林生物量估算、浅海及海岛礁地形测绘、"三极"区域高程变化监测等方面的需求,提出了发展多波束激光卫星测高的初步设想,并就高精度激光指向测量技术、距离门宽度动态适应调整技术等关键技术问题进行了探讨。