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说说监测洪水的卫星们

作者:admin发布时间:2024-06-15 11:19

  1993年夏天,美国发生了历史上少见的特大洪水,密西西比河和密苏里河,都达到了历史上的最高水位。运营“陆地卫星(LandSat)”的地球观测卫星公司(Eosat),向美国中西部地区的保险公司、公路管理局和运输管理部门提供了大量的卫星图像,用于评估洪水灾害损失。

  早在1980年代,美国、日本等国,率先启用遥感技术监测地表洪灾情况。国内研究人员紧随其后,也立即跟进,并于1987年,在北京永定河下游的防洪遥感监测中,首次利用实时传输的机载真实孔径侧视雷达图像,进行抗灾试验。

  1998年夏,长江中游和东北嫩江-松花江流域发生了历史上罕见的特大洪水灾害。在抗洪救灾过程中,共接收尊龙凯时app手机下载、处理和分析了38景雷达卫星图像,用于救援决策。

  2017年“长江1一号”洪峰来临前后2m分辨率光学卫星图地表对比,高分一号卫星(2017.4.22)/资源三号卫星(2017.7.3) 图源:文献[4]

  ENVISAT卫星是欧空局的对地观测卫星系列之一,于2002年3月1日发射升空。

  该卫星是欧洲迄今建造的最大的环境卫星,也是ERS-1/2合成孔径雷达卫星的后续系列卫星。

  卫星载有10种探测设备,可生成海洋、海岸、极地冰冠和陆地的高质量高分辨率图像,供制图、资源勘查、气象及灾害判断之用。进行洪水监测的,主要是其合成孔径雷达(ASAR)传感器。

  Sentinel哨兵系列卫星,是欧空局(ESA)哥白尼计划(全球环境与安全监测计划)的系列卫星。

  用于洪水监测的,主要是Sentinel-1(哨兵1号)。它由两颗卫星组成,分别是Sentinel-1A 卫星和Sentinel-1B 卫星。作为极轨卫星,Sentinel-1卫星能提供全天候、全天时陆地和海洋雷达影像服务。

  欧空局利用Sentinel-1等卫星数据制作的洪水风险地图 图源:ESA

  RadarSAT系列卫星由加拿大空间署(CSA)研制与管理,用于向商业和科研用户提供卫星雷达遥感数据。

  RadarSAT-1卫星1995年11月发射升空,载有功能强大的合成孔径雷达(SAR),可以全天时,全天候成像,为加拿大及世界其他国家提供了大量数据。

  利用雷达卫星提取地表水体后,制作的洪水淹没地图 图源:fostersurvey

  RadarSAT系列卫星的应用广泛,包括减灾防灾、雷达干涉、农业、制图、水资源、林业、海洋、海冰和海岸线年长江中游和东北嫩江-松花江流域特大洪灾中,就使用了Radarsat-1卫星的相关数据进行洪水监测。

  CSK雷达卫星(COSMO-SkyMed)星座,是由意大利宇航局和国防部共同建设的空间对地观测系统尊龙凯时app手机下载,它由4颗太阳同步轨道卫星组成。

  2007年6月8日,美国“德尔塔”2火箭,发射了意大利COSMO-SkyMed-1卫星。

  利用CSK雷达卫星提取地表水体后,制作的洪水淹没地图 图源:orbiter.it

  CSK雷达卫星,主要用于地中海周边地区的险情处理、沿海地带监测和海洋污染治理,是一个军民两用的对地观测系统,能够在任何气象条件下日夜观测地球。

  高分三号卫星是我国首颗分辨率达到1米的C频段多极化合成孔径雷达(SAR)卫星,于2016年8月发射。

  高分三号卫星,能够获取可靠、稳定的高分辨率SAR图像,能够高时效的实现不同应用模式下1米至500米分辨率、10公里至650公里幅宽的微波遥感数据获取。

  高分三号卫星拍摄的洪泽湖地区影像(2016.8.15) 图源:国家航天局

  卫星服务于海洋环境监测与权益维护、灾害监测与评估、水利设施监测与水资源评价管理、气象研究及其他多个领域,是我国实施海洋开发、进行陆地资源监测和应急防灾减灾的重要技术支撑。

  高分三号卫星,改善了我国民用天基高分辨率SAR数据全部依赖进口的状况,卫星由中国航天科技集团公司研制。

  FY-3(风云三号)气象卫星,是中国的第二代极轨气象卫星,它是在FY-1气象卫星技术基础上的发展和提高,在功能和技术上向前跨进了一大步。

  FY-3卫星,是我国现阶段气象卫星观测水平的代表,共搭载了观测仪器11种传感器。可见光红外扫描辐射计(VIRR)和微波成像仪(MWRI)等,都能用于地表洪水淹没情况的大尺度宏观观测。

  自2008年FY-3A星发射以来,目前在轨运行的 FY-3卫星已有A、B、C 星3颗,其中 A、C星为上午星尊龙凯时app手机下载,B为下午星,实现了对地球上午和下午组网观测。1天内可对同一地区进行多次监测,每天能获得多次全球的观测资料。

  合成孔径雷达(简称SAR)是一种主动式的对地观测系统,可安装在飞机、卫星、宇宙飞船等飞行平台上,全天时、全天候对地实施观测、并具有一定的地表穿透能力。

  因此,SAR系统在灾害监测、环境监测、海洋监测、等方面的应用上具有独特的优势,可发挥其他遥感手段难以发挥的作用尊龙凯时app手机下载。

  2017年“长江1一号”洪峰来临前后2m分辨率光学卫星图地表对比,高分一号卫星(2017.4.22)/资源三号卫星(2017.7.3) 图源:文献[4]

  相比之下,光学卫星,由于受气象条件影响较大,尤其是洪水来临前后,往往伴有降雨、云雾等,因此,很难捕捉到有效的地表洪水淹没信息。

  不过,由于其具备“所见即所得”的特性,不需要特殊处理,即可进行判读,因此,在一些特定气象条件下,也有用可见光卫星进行洪水淹没情况拍摄。

  GF-4卫星拍摄的洞庭湖洪灾前影像(2017.1.22) 图源:中国航天科技集团

  GF-4卫星拍摄的洞庭湖洪灾后影像(2017.7.2) 图源:中国航天科技集团

  近期,南方多地发生洪涝灾害,造成广西、贵州、广东、江西、湖南、福建等11省(区尊龙凯时app手机下载、市)262.7万人次受灾,仅广西一地就有159.22万人受灾。疫情尚未完全平息,凶猛的洪涝灾情,匆匆来袭,雪上加霜。

  目前在太空运行的卫星,除气象卫星以外均主要是针对缓慢过程的资源环境调查和观测。

  适合于洪水监测的卫星地面覆盖太窄,回归周期较长,不能适应对自然灾害这种突发性很强的事件的监测。

  气象卫星虽可每天观测,但由于其分辨率较低,难以对一些重要地区和目标如城镇、工矿设施等实施精确定量的监测和评估。

  此外,其他国家运营的卫星,除了收取较高的服务费用外,在卫星资源调度上,往往与国内的需求发生冲突,不能及时响应洪灾应急需求,这就更进一步加剧了信息源的紧张程度。也就造成了,天上的卫星看着是多,但可用的仍然较少。

  中国是洪灾发生风险最高的国家之一,1998年特大洪灾发生后,国内遥感领域专家——童庆禧院士,即提出:应尽快安排灾情监测微小卫星群(每颗重仅70~ 80 kg)的研制、发射和运行,使其能够以足够的地面分辨率(50~ 100 m),获得我国以及全球任何地区一天2次的重复观测,成为我国防灾、减灾的重要空间基础设施。

  [2]遥感在1998年洪水监测中的作用-童庆禧-气候与环境研究-1998

  [6]基于Sentinel-1卫星SAR数据的洪水淹没范围快速提取-曾玲方-地理信息世界-2017矫顽场交换偏置场机载合成孔径雷达技术与系统介观尺度下浪石金滩景区介观输运领域机载合成孔径雷达实时数据传输系统机载合成孔径侧视雷达原理尊龙凯时app手机下载交流电路中的

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