提高静止卫星数据在水利行业的业务化应用水平.docVIP

提高静止卫星数据在水利行业的业务化应用水平 ?　提高静止卫星数据在水利行业的业务化应用水平 ? 地球静止轨道卫星位于地球赤道上空距地面约36000km，轨道平面与赤道平面夹角为零，并且绕地球运行的角速度与地球自转的角速度相同，故相对于地面静止。由于静止卫星与地球自转的同步性，卫星可以实现连续对地观测，在气象、通信、军事、农业、林业等行业都有较广泛的应用，特别是在气象和通信领域，已成为不可或缺的监测和数据获取工具和平台。 　　摘要：首先列举了涉及水利相关静止卫星的发展状况，阐述了静止卫星的发展历程，并从探测器精度、覆盖范围、成像时间、数据传输方式和姿态控制方式等方面对各国主流静止卫星进行了参数对比，指出静止卫星具有连续、同步、大尺度、多角度观测地球的能力，使得静止卫星不仅用于天气预报、气候预测等气象领域，还可以满足众多非气象领域包括水利行业的应用需求。其次，综述了静止卫星在水利行业中的应用领域和国内外的应用现状，分析了静止卫星水利相关应用参数，列举了静止卫星在水文监测、水旱灾害监测和水情传输中的应用实例，并进行了静止卫星在水利行业可用性分析，指出由于卫星传感器性能和在水利领域应用技术水平的限制是造成目前静止卫星在水利行业应用的业务水平不高的原因，需要加大稳定、高轨高精度和多种荷载传感器的研发投入。最后，对未来发展方向提出了设想，认为提高数据处理、同化技术水平，加强进入水利行业的应用能力，可以提高静止卫星数据在水利行业的业务化应用水平。 水利行业中许多领域都存在对静止卫星的应用需求，如水资源日常监测、突发事件应急监测、灾害监测预警等，但总体上对静止卫星的应用仍处于起步阶段，多局限于气象预报产品应用等方面，应用范围有待进一步拓宽，应用程度有待进一步深入[1]。 本文通过对现有静止卫星主要参数和特点的归纳，以及对国内外静止卫星水利应用的调研和分析，基于静止卫星在我国水利行业的应用现状，提出未来我国静止卫星水利应用前景的设想和展望。 国外水利相关静止卫星发展较早。1975年，美国率先实现了人类首颗静止气象卫星GEOS-1业务运行；1977年，日本第一颗静止气象卫星GMS-1发射；1978年，欧空局的Meteosat静止气象卫星首次实现了水汽通道图像传输；1982年，印度第一代INSAT卫星发射，集通信、广播和气象探测于一身。 目前，美国的GEOS系列已经发展到了第四代，拥有更稳定的平台，支持更新的成像仪、空间环境探测器、垂直探测器和太阳X射线成像仪。新一代的GOES-R系列也已提上日程，预计于2014年实现业务运行，将搭载先进的基线成像仪和超光谱环境监测仪，性能将大幅提升，在同步卫星监测领域继续保持领先优势。 日本的MTSAT-2和MTSAT-1R双星在轨运行，互为备份，较上一代GMS-5的自旋稳定姿态控制不同，MTSAT采用三轴稳定方式，成像时间短、图像信噪比、灵敏度高。 欧盟第二代静止气象卫星MSG-2替代了上一代Meteosat，虽然仍采用自旋稳定方式，但在传感器通道数、空间分辨率、圆盘成像时间和量化级数上有了很大提高。MSG-3已于2012年7月发射，第三代静止气象卫星将会在成像精度上和数据传输速率上有大辐改进，首颗卫星将于2018年开始服役。 俄罗斯在轨静止卫星二代GOMS-N2和印度在轨静止卫星INSAT-3D都采用先进的多通道扫描成像仪，拥有各自的特点。 我国水利相关静止卫星发展起步较晚。1997年6月10日，我国第一颗静止气象卫星FY-2A正式投入使用，2004年10月FY-2C发射成功，实现业务化运行，比美国晚了整整29年，总体水平也只相当于美国20世纪90年代初的水平，据估计这样的差距可能在风云四号才能赶上。不过风云二号也有很多自己的特色，尤其在图像定位配准方面已经达到了世界先进水平。2006年12月，FY-2D静止气象卫星发射成功，与FY-2C星实现了双星备份，主汛期每天每15分钟可提供一张图像。2008年12月，FY-2E星接替已经超期服役的FY-2C星继续运行。这三颗星均采用自旋稳定的姿态控制方式，搭载5通道扫描成像仪和空间环境探测仪，但是和发达国家相比，还是有一定的差距。表1是各国静止气象卫星搭载主要荷载对比。 2.1.1水利相关应用参数分析 随着水利现代化的不断深入，传统水利监测手段已经无法满足需求。在水资源监测方面，传统水文监测只采集站点数据，且水文站网密度有限，展布到面后精度有一定不确定性。水旱灾害监测也距实时、持续监测与预警的业务需求有一定差距。传统水质监测能力也落后于管理需求，指标不够全面，站点密度不够，快速机动监测能力差，突发性水污染预警系统不够完善。 极轨等高空间分辨率遥感卫星重访周期长，幅宽窄，可