地球觀測系統(tǒng)與全球觀測信息網(wǎng)絡(luò)

1、1,地球觀測系統(tǒng)（EOS） 全球觀測信息網(wǎng)絡(luò)（GOIN） 世界數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)（NWDC）,地球觀測系統(tǒng)與全球觀測信息網(wǎng)絡(luò),2,地球觀測系統(tǒng)（EOS）,地球觀測系統(tǒng)的背景與目標 地球觀測系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)射計劃 地球觀測系統(tǒng)的特點與趨勢 地球觀測系統(tǒng)的發(fā)展,3,EOS計劃,地球觀測系統(tǒng)( Earth Observing System) ,即脫離地球從太空對地球進行觀測的系統(tǒng),是20世紀地球科學進步的一個突出標志。 EOS計劃由三部分組成：科學研究計劃、資料信息系統(tǒng)( EOSDIS, EOSData Information System)和EOS觀測平臺。,4,科學研究計劃是EOS計劃的基礎(chǔ)。 EOSDIS

2、是將EOS資料轉(zhuǎn)化為數(shù)值產(chǎn)品為社會服務(wù)的重要工具。 EOS觀測平臺是EOS計劃的核心。, EOS計劃的構(gòu)成,5,（1）地球觀測系統(tǒng)的背景,為了使美國軍隊的戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)適應(yīng)由于全球變化帶來的影響，美國國防部制定了龐大的行星地球使命計劃（MTPE）。 為了執(zhí)行該計劃，美軍工程師協(xié)會協(xié)同NASA 又制定了EOS 計劃以利用衛(wèi)星探測全球變化。 MTPE/EOS 計劃是國際全球變化計劃(GCRP)的主要組成部分。,6,地球觀測系統(tǒng)的背景,1989年美國等24國提出行星地球計劃（MTPE）。 美國國會于1990 年通過了“美國全球變化研究法案” 1991 年發(fā)布“美國全球變化研究數(shù)據(jù)管理政策”。 1999 年

3、12 月美國EOS上午星系列的第一顆衛(wèi)星TERRA 衛(wèi)星發(fā)射成功。 2003年在法國召開的七國集團首腦會議確認地球觀測是優(yōu)先的項目。 2005年成立地球觀測組織，執(zhí)行全球地球觀測系統(tǒng)十年計劃。,7,（2）地球觀測系統(tǒng)的目標,目標是建立一個綜合、協(xié)調(diào)和可持續(xù)的全球地球觀測系統(tǒng)，更好地認識地球系統(tǒng)，預(yù)測地球系統(tǒng)的變遷，管理地球資源，減輕自然和人為災(zāi)害的影響。,8, 地球觀測系統(tǒng)的目標, 增進對地球作為一個整體系統(tǒng)的認識。 利用衛(wèi)星、飛機和相關(guān)的地面系統(tǒng)觀測和描述整體地球的特點。 了解在全球和區(qū)域尺度上由于自然和人為原因引起的氣候變化。 分析和預(yù)測這種變化對人類健康和福利所造成的后果。 為創(chuàng)建文明的

4、環(huán)境政策作貢獻。,9,地球觀測系統(tǒng)（EOS）,地球觀測系統(tǒng)的背景與目標 地球觀測系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)射計劃 地球觀測系統(tǒng)的特點與趨勢 地球觀測系統(tǒng)的發(fā)展,10,（3）EOS衛(wèi)星發(fā)射計劃,氣象衛(wèi)星系列 陸地衛(wèi)星系列 海洋衛(wèi)星系列 測地衛(wèi)星系列 地球物理衛(wèi)星系列,11,12,氣象/環(huán)境衛(wèi)星特點,高時間分辨率，高光譜分辨率，大面積覆蓋； 中等或低空間水平分辨率； 數(shù)據(jù)接收處理系統(tǒng)相對簡便； 全球數(shù)據(jù)交換容易；平時不保密。,13,氣象/環(huán)境衛(wèi)星趨勢,（1）到2005年，國際極軌氣象衛(wèi)星星座有中、美、歐三家4-5顆衛(wèi)星組成，每3小時就可以獲取整個地球系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，全球大氣探測數(shù)據(jù)更新更快。對天氣預(yù)報地球環(huán)境預(yù)測非常

5、有利！,14,氣象/環(huán)境衛(wèi)星趨勢,（2）在2010年左右，全球靜止氣象衛(wèi)星的觀測頻次將逐步從目前的每小時觀測一次過渡到數(shù)分鐘快速觀測，對災(zāi)害性天氣系統(tǒng)發(fā)展的監(jiān)測將更為有效！,15,Images of hurricanes help with intensity and track forecasts,16,極軌衛(wèi)星平臺的發(fā)展趨勢,平臺向兩極發(fā)展：從單一觀測平臺向大的綜合性地球觀測平臺發(fā)展；作為補充發(fā)展廉價而高質(zhì)量、靈活多用的小衛(wèi)星平臺； 軌道和姿態(tài)控制精度更高(為氣候觀測設(shè)計); 儀器指向可變平臺(重復觀測重要現(xiàn)象); 高可靠和長壽命平臺(EOS衛(wèi)星設(shè)計壽命為6年, 實際期望達到8年),17,

6、靜止衛(wèi)星平臺的發(fā)展趨勢,遙感平臺向三軸穩(wěn)定方向發(fā)展 遙感儀器向多通道，高空間分辨率方向發(fā)展 探測儀器向高光譜分辨率和微波儀器方向發(fā)展 （微波波長較長，可穿透非降水云看到下墊面，或穿透降水云頂部卷云直接遙感降水內(nèi)部信息）,18,未來10年衛(wèi)星大氣探測可能達到的水平,溫度廓線： 目前精度：均方根誤差：2 度 10年后精度：均方根誤差：1度以內(nèi) 濕度廓線： 目前精度：均方根誤差：20% 10年后精度：均方根誤差：10%以內(nèi) 可以反演大氣污染氣體濃度,19,地球觀測系統(tǒng)（EOS）,地球觀測系統(tǒng)的背景與目標 地球觀測系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)射計劃 地球觀測系統(tǒng)的特點與趨勢 地球觀測系統(tǒng)的發(fā)展,20,（4）EOS的特點

7、與趨勢,對地觀測范圍更為廣泛,覆蓋水與能量循環(huán),陸地,海洋,大氣和極地冰蓋等多方面。 星載傳感器接收的空間光譜信息范圍從可見光、紅外覆蓋到微波波段,推廣了星載雷達技術(shù)和微波遙感技術(shù),實現(xiàn)了三維觀測。 星載傳感器具有多樣化、多光譜、多角度等特點。 觀測系統(tǒng)的大、小平臺相輔相成。,21,地球觀測系統(tǒng)（EOS）,地球觀測系統(tǒng)的背景與目標 地球觀測系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)射計劃 地球觀測系統(tǒng)的特點與趨勢 地球觀測系統(tǒng)的發(fā)展,22, TERRA：EOS計劃第一顆極地軌道環(huán)境遙感衛(wèi)星。 AQUA：國際新一代對地觀測第一顆下午星(EOS2PM1)。 ARUA衛(wèi)星：重點搜集地球大氣臭氧層數(shù)據(jù)。,（5）地球觀測系統(tǒng)的發(fā)展,2

8、3,EOS-AM1于1999年12月18日成功發(fā)射 衛(wèi)星發(fā)射成功后命名Terra（拉丁文：地球母親） 這是美國國家宇航局(NASA)地球行星使命計劃中總數(shù)15顆衛(wèi)星的第一顆，是第一個提供對地球過程進行整體觀測的系統(tǒng)。,24,Terra 衛(wèi)星參數(shù),軌道高度: 705 KM 直徑: 3.5 m 長度: 6.8 m 重量: 5190 kg 功率: 2530 W 平均 設(shè)計壽命: 6 年 數(shù)據(jù)速率: 15 Mbps DB（直接廣播）； 150 M Mbps for Playback,25,AQUA衛(wèi)星,EOS-AQUA是美國宇航局發(fā)射的第二顆“地球觀測系統(tǒng)”系列衛(wèi)星。于2002年5月成功發(fā)射，過境時間

9、為當?shù)叵挛纭qua取自拉丁文，意思是“水”。 這顆衛(wèi)星主要使命是研究地球水循環(huán)，它的觀測結(jié)果有望增進科學家對全球氣候變化的了解，并可用來進行更準確的天氣預(yù)報。,26,27,EOS衛(wèi)星：目前最先進的衛(wèi)星系統(tǒng),EOS衛(wèi)星系統(tǒng)的強大在于先進的儀器系統(tǒng)。 每顆EOS衛(wèi)星根據(jù)軌道和觀測目的的不同，配置不同的遙感儀器系統(tǒng)，這些儀器都是目前世界上最先進、高精度、大部分是新型的遙感儀器。,28,MODIS：代表當今世界先進光學遙感儀器 制造技術(shù)的典范,29,EOS/MODIS特點,每顆衛(wèi)星上的MODIS數(shù)據(jù)都公開實時廣播； 有36個光譜通道，2個通道空間分辨率高達250米，5個通道空間500米，分別是NOA

10、A/AVHRR分辨率的18倍和5倍 ； 每條軌道掃描寬度達2330公里，2-3條軌道即可覆蓋我國全部國土，雙星系統(tǒng)每天全覆蓋觀測我國四次； 目前其他氣象衛(wèi)星不能比擬。,30,國家MODIS共享平臺建設(shè) 是國家科技基礎(chǔ)條件平臺工作的重要組成部分: 1、覆蓋全國的MODIS數(shù)據(jù)獲取和匯集系統(tǒng)建設(shè) 2、MODIS數(shù)據(jù)與產(chǎn)品共享服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)； 3、MODIS數(shù)據(jù)產(chǎn)品開發(fā)、驗證與應(yīng)用示范； 4、國家MODIS共享平臺技術(shù)標準與人才隊伍建設(shè)和 5、國家MODIS共享平臺運行機制與政策。,31,建設(shè)目標： 根據(jù)MODIS數(shù)據(jù)發(fā)布的特點、我國對MODIS數(shù)據(jù)的需求，同時考慮到我國科技中長期發(fā)展規(guī)劃在發(fā)展我國地

11、球觀測系統(tǒng)領(lǐng)域的戰(zhàn)略目標，國家MODIS平臺建設(shè)的目標確定為： 按照科學規(guī)劃和布局，在各個部門現(xiàn)有資源基礎(chǔ)上，優(yōu)選MODIS數(shù)據(jù)接收站。 按照統(tǒng)一的標準和規(guī)范，分步驟整合、共享、完善、提高，形成國家MODIS地面接收站網(wǎng)。加強入網(wǎng)站點的建設(shè)、運行和管理，提高接收數(shù)據(jù)的完整性、連續(xù)性、規(guī)范性和安全性。 建立國家MODIS數(shù)據(jù)中心，處理、保管、開發(fā)和發(fā)布MODIS數(shù)據(jù)及其相關(guān)數(shù)據(jù)產(chǎn)品。 按照數(shù)據(jù)共享的要求，完善共享機制，建立共享制度，提供數(shù)據(jù)服務(wù)和技術(shù)培訓，形成以MODIS為主題的國家級地球觀測系統(tǒng)科學與技術(shù)人才隊伍，實現(xiàn)全國范圍內(nèi)的MODIS數(shù)據(jù)和相關(guān)技術(shù)共享。為進一步發(fā)展我國國家級的地球觀測系

12、統(tǒng)數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)奠定堅實的基礎(chǔ)。,32,33,空七所和華云合作建成全軍首套EOS/MODIS系統(tǒng)（12.12 中國氣象報）,34,我國已發(fā)射了48顆衛(wèi)星，其中包括17顆返回式衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、地球資源衛(wèi)星等對地觀測遙感衛(wèi)星。 自行研制和發(fā)射了包括太陽和地球同步軌道的5顆氣象衛(wèi)星，建立了衛(wèi)星氣象中心。 我國已建立了遙感衛(wèi)星地面接收站網(wǎng) 。 航空遙感經(jīng)過4個五年計劃的發(fā)展在技術(shù)上已趨成熟。,我國的EOS的發(fā)展,35,對地觀測系統(tǒng)的研究投入,國家科技國家科技發(fā)展中長期規(guī)劃中，“高分辨率對地觀測系統(tǒng)”已列為十六個重大專項之一，據(jù)悉國家財政投入計劃160個億，加上部門匹配估計投入300億以上。 在十一五規(guī)劃

13、中863計劃已將地球觀測與導航技術(shù)單獨列為領(lǐng)域，十一五總投入14億。 亟待解決的問題：王希季院士（高分系統(tǒng)首席）說：國家投幾百億，無非就是六個字： （遙感數(shù)據(jù)）好用、會用、用好。,36,我國航空與航天遙感技術(shù)研究重點,衛(wèi)星軌道的自動計算和選擇、衛(wèi)星智能調(diào)度、接收設(shè)備控制參數(shù)的自動調(diào)整，衛(wèi)星軌道和姿態(tài)精密測量技術(shù)，各種分辨率光學、雷達、高光譜傳感器技術(shù)，高分辨率多波段智能傳感器技術(shù)，多衛(wèi)星組網(wǎng)技術(shù)和各類衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收、定標、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)服務(wù)技術(shù)等。,37,多角度成象光譜技術(shù)、熱紅外成象光譜技術(shù)、激光/紅外雷達以及高光譜遙感技術(shù)； 多傳感器集成的技術(shù)與方法； 干涉測量技術(shù)、差分干涉測量技術(shù)以及干涉

14、合成孔徑雷達測量(INSAR)技術(shù)； 以激光測距系統(tǒng)、微波遙感、激光成像雷達、雙天線SAR系統(tǒng)、數(shù)字攝像機、GPSINS為主體的機載三維數(shù)字攝影測量系統(tǒng)；,我國航空與航天遙感技術(shù)研究重點,38,研究利用GPS、激光測距儀和高精度方位角測量裝置進行地面移動測圖的技術(shù)。 無地面控制或少地面控制的航空攝影測量技術(shù)、無人駕駛飛機低空遙感技術(shù)、不受天候影響的航空遙感技術(shù)。 一機多源(多傳感器)航空遙感、機載雷達成像和數(shù)字激光測圖技術(shù)。 對地面直接掃描的數(shù)字攝影技術(shù)、CCD面陣同步立體數(shù)字攝影技術(shù)。,我國航空與航天遙感技術(shù)研究重點,39,農(nóng)業(yè) 水利 工業(yè) 林業(yè) 航空航天 城市建設(shè) 環(huán)境保護 交通運輸,海洋

15、 漁業(yè) 旅游 商業(yè) 保險 科技 鹽業(yè) 能源,教育 體育 衛(wèi)生 糧食 畜牧 外交 軍事 ,地球觀測系統(tǒng)的應(yīng)用,40,天氣監(jiān)測,臺風監(jiān)測,降雨監(jiān)測,41,42,火情監(jiān)測,明火點監(jiān)測,過火區(qū)監(jiān)測,43,44,45,利用EOS/MODIS利用衛(wèi)星資料，結(jié)合常規(guī)氣象資料和地理信息，對沙塵暴天氣進行監(jiān)測，生成沙塵暴監(jiān)測圖像、沙塵暴強度分析圖像和環(huán)境評估分析（包括沙塵暴覆蓋區(qū)域的地表特征和面積等）。,46,MODIS views the Chesapeake Bay,250m MODIS,1 km AVHRR,47,植被監(jiān)測,48, 通過衛(wèi)星從太空拍攝的大量地球表面的圖像，經(jīng)過分析和判讀，清晰地表明了地球環(huán)

16、境已經(jīng)嚴重惡化。 例如，巴西森林砍伐造成濃密煙霧籠罩南美大陸上空、太平洋溫度分布異常與厄爾尼諾現(xiàn)象相關(guān)聯(lián)。 恒河上游森林過度采伐與下游河口泥沙沉積、南極臭氧洞擴大、非洲沙漠化變遷等。,EOS用于研究全球環(huán)境變化,49,地球觀測系統(tǒng)（EOS） 全球觀測信息網(wǎng)絡(luò)（GOIN） 世界數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)（NWDC）,地球觀測系統(tǒng)與全球觀測信息網(wǎng)絡(luò),50,GOIN的基本概念 GOIN的實施計劃 GOIN的主要功能 GOIN的實施組織,全球觀測信息網(wǎng)絡(luò)GOIN,51,（1）GOIN的基本概念 GOIN是1993年美國和日本達成的合作協(xié)議。 目的是通過信息網(wǎng)絡(luò)交換全球環(huán)境的衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)，評估現(xiàn)有衛(wèi)星觀測技術(shù)系統(tǒng)的優(yōu)

17、點和弱點并提出改進措施，為建設(shè)GOIN服務(wù)。 GOIN將成為全球信息基礎(chǔ)設(shè)施和EOS的重要組成部分。,52, 通過電子網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)。 通過電子網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)。 科學合作。 信息服務(wù)技術(shù)。,（2） GOIN的實施計劃,53,（3）GOIN的主要功能,互操作 連接性 體系結(jié)構(gòu) 標準和過程方法 部門之間的技術(shù)共享 訪問服務(wù) 國際連接,54,（4）GOIN的實施組織,陸地組：主要是對復雜的生態(tài)系統(tǒng)進行觀測及信息傳輸效率問題進行研究，希望通過全球植被指數(shù)（NDVI）的變化，土地覆蓋變化和對大自然災(zāi)害進行監(jiān)測與評估它們的現(xiàn)狀及預(yù)測。 大氣和海洋組：大氣和海洋以日、季、年和長期的氣象模式和海洋動力模式變化著，主要研究如何理解和進行預(yù)報。 同一地環(huán)境研究組：對太陽與地球之間的廣大空間現(xiàn)象的動態(tài)進行研究，如太陽爆炸及其他現(xiàn)象，對通信、供電、空間開發(fā)和對地遙感等的影響。 寬帶網(wǎng)絡(luò)傳輸組：重點研究遙感和其他數(shù)據(jù)在網(wǎng)