遙感衛(wèi)星?(Remote?Sensing?Satellite?)用作外層空間遙感平臺(tái)的人造衛(wèi)星。用衛(wèi)星作為平臺(tái)的遙感技術(shù)稱為衛(wèi)星遙感。通常，遙感衛(wèi)星可在軌道上運(yùn)行數(shù)年。衛(wèi)星軌道可根據(jù)需要來確定。遙感衛(wèi)星能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)覆蓋整個(gè)地球或指定的任何區(qū)域，當(dāng)沿地球同步軌道運(yùn)行時(shí)，它能連續(xù)地對(duì)地球表面某指定地域進(jìn)行遙感。所有的遙感衛(wèi)星都需要有遙感衛(wèi)星地面站，從遙感集市平臺(tái)獲得的衛(wèi)星數(shù)據(jù)可監(jiān)測(cè)到農(nóng)業(yè)、林業(yè)、海洋、國(guó)土、環(huán)保、氣象等情況，遙感衛(wèi)星主要有氣象衛(wèi)星、陸地衛(wèi)星和海洋衛(wèi)星三種類型。
氣象衛(wèi)星遙感探測(cè)原理
在地球大氣系統(tǒng)中各自然表面以及大氣本身的輻射過程是一個(gè)十分復(fù)雜的問題，它涉及到各輻射源的特性和物體和氣體的吸收、發(fā)射、透射、目標(biāo)物反射、粒子散射和透射等諸多方面的特性。地球大氣系統(tǒng)作為一個(gè)整體，它一方面要接受入射的太陽輻射，另一方面又要反射太陽輻射和以其自身的溫度發(fā)射紅外輻射。在它的視場(chǎng)范圍內(nèi)測(cè)量到輻射主要有:
1)?地表、云層發(fā)出的紅外輻射，將衛(wèi)星在大氣窗通道測(cè)量的輻射轉(zhuǎn)換成圖象就得紅外云圖。
2)大氣中吸收氣體發(fā)射的紅外輻射，由衛(wèi)星測(cè)量到的大氣氣體發(fā)射的輻射，就可反演獲取大氣的有關(guān)參數(shù)，如選取CO2?發(fā)射的輻射可以得到大氣垂直溫度，由H2O?發(fā)射的輻射可以得到水汽分布。
3)地面、云面反射的大氣向下的紅外輻射，由于在紅外波段衛(wèi)星測(cè)量的地面反射大氣輻射很小，可以忽略不計(jì)。
4)?地面和云面反射太陽輻射，衛(wèi)星在可見光-近紅外譜段測(cè)量的輻射就獲取可見光云圖。
5）大氣分子、氣溶膠等對(duì)太陽輻射的散射輻射，根據(jù)衛(wèi)星測(cè)量的大氣分子、氣溶膠的后向散射輻射可以獲取大氣分子、氣溶膠的分布。
衛(wèi)星在空間接收地球大氣中各種輻射源發(fā)射輻射的相對(duì)大小，對(duì)于反射太陽輻射部分，衛(wèi)星測(cè)量的主要是云反射的太陽輻射，占入射太陽輻射的20%，其次的空氣分子的后向散射輻射僅6%，而地面反射太陽輻射較小4%。衛(wèi)星接收的紅外輻射主要是由H2O、CO2，其次是云發(fā)射的，直接收到地面的較小。
01
增加和豐富了氣象觀測(cè)及其它領(lǐng)域資料的內(nèi)容和范圍
氣象衛(wèi)星觀測(cè)體系的建立，大大地豐富了氣象觀測(cè)的內(nèi)容和范圍，使大氣探測(cè)技術(shù)和氣象觀測(cè)進(jìn)入了一個(gè)新價(jià)段，突破了人類只能在大氣底層觀測(cè)大氣的局限性。一些難以觀測(cè)的資料和地區(qū)，現(xiàn)在都可以從氣象衛(wèi)星上得到實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前氣象衛(wèi)星可以提供以下有價(jià)值的資料：
1、每日的可見光、紅外和水汽等多譜段圖象資料；
2、大氣垂直探測(cè)資料；
3、微波探測(cè)資料；
4、太陽質(zhì)子、粒子資料等；
以上這些些資料包含有大量地球大氣信息，由這些信息可以導(dǎo)得以下氣象和其它領(lǐng)域的各種參數(shù)和現(xiàn)象：
1、云系的范圍分布和各類天氣系統(tǒng)的位置、形成、發(fā)生發(fā)展等；災(zāi)害性天氣的發(fā)生發(fā)展；
2、云類、云量、云頂溫度（云頂高度）、云的相態(tài)等；
3、氣溶膠、沙塵暴、吹沙、浮塵、冰雪覆蓋等；
4、陸面溫度、植被分布、蒸散、土壤濕度、地面反照率等陸面參數(shù)；
5、大氣溫度、濕度垂直分布，大氣中水汽總量、臭氧總量；
6、降水量和降水區(qū)、地面水資源、洪水等；
7、給定區(qū)域的云風(fēng)矢量；
8、入射地球大氣系統(tǒng)的太陽輻射和地球大氣系統(tǒng)反射總輻射，長(zhǎng)波輻射總量地氣系統(tǒng)輻射收支等；
9、海洋表面溫度、洋流、懸浮物質(zhì)濃度、葉綠素濃度和海冰等海洋表面狀態(tài)；
10、監(jiān)視森林火災(zāi)、森林生長(zhǎng)狀況；
11、由可見光和近紅外云圖提取植被指數(shù)，監(jiān)視農(nóng)作物生長(zhǎng)、估計(jì)作物產(chǎn)量；
12、監(jiān)視太陽質(zhì)子、a?粒子、電子通量密度和能量譜以及衛(wèi)星高度上的粒子總能量。
02
天氣分析預(yù)報(bào)的重要依據(jù)
由于衛(wèi)星觀測(cè)范圍大，能得到海洋、高原、沙漠等人煙稀疏地區(qū)的氣象資料，大大地改進(jìn)了這些地區(qū)的天氣分析的準(zhǔn)確性，加深了對(duì)各天氣系統(tǒng)的理解，揭露了一些新的天氣事實(shí)，解釋了以前無法解釋的天氣現(xiàn)象。由于衛(wèi)星云圖有高的時(shí)、空分辨率，能連續(xù)追蹤云系的形成、天氣系統(tǒng)發(fā)展加強(qiáng)與降水等的相互關(guān)系，如對(duì)鋒面、高空槽和氣旋云系的發(fā)生發(fā)展和演變都有了新的認(rèn)識(shí)和理解。發(fā)現(xiàn)了大尺度云系分布的各種云型特征，提出了天氣尺度云系演變的概念模式，為預(yù)報(bào)員準(zhǔn)確預(yù)報(bào)天氣提供了依據(jù)。在使用了衛(wèi)星資料后，能及早發(fā)現(xiàn)天氣系統(tǒng)，從而提高預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，延長(zhǎng)預(yù)報(bào)時(shí)效，如在衛(wèi)星觀測(cè)之前，青藏高原資料稀少，許多天氣系統(tǒng)常常被遺漏，造成天氣預(yù)報(bào)的失敗，有了衛(wèi)星資料后，發(fā)現(xiàn)和掌握了青藏高原上冷、暖鋒和急流及其它系統(tǒng)的活動(dòng)規(guī)律，為預(yù)報(bào)我國(guó)東部地區(qū)的降水發(fā)揮了重要作用。
03
監(jiān)視暴雨、強(qiáng)雷暴等災(zāi)害性天氣系統(tǒng)
暴雨和強(qiáng)雷暴（大風(fēng)和雷電）是災(zāi)害性危險(xiǎn)天氣系統(tǒng)，對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)常造成嚴(yán)重?fù)p失。這類系統(tǒng)空間尺度小、變化快、生命短、強(qiáng)度大，用常規(guī)的觀測(cè)資料難以抓住它，因此對(duì)這類系統(tǒng)的分析和預(yù)報(bào)一直是大氣科學(xué)研究的一個(gè)重要問題。靜止衛(wèi)星云圖能對(duì)某一固定區(qū)域連續(xù)觀測(cè)，具有高的時(shí)、空分辨率，對(duì)發(fā)現(xiàn)和連續(xù)監(jiān)視暴雨和強(qiáng)雷暴天氣系統(tǒng)是很有效的工具，我國(guó)預(yù)報(bào)員利用靜止衛(wèi)星云圖監(jiān)視暴雨強(qiáng)對(duì)流的發(fā)生發(fā)展，制作0—6?小時(shí)和0—12?小時(shí)短時(shí)天氣預(yù)報(bào)，減少了人民生命和財(cái)產(chǎn)損失。
04
監(jiān)視熱帶洋面上的低壓、臺(tái)風(fēng)等天氣系統(tǒng)
在熱帶海洋地區(qū)，氣象測(cè)站稀少，資料十分短缺，用常規(guī)氣象資料很難發(fā)現(xiàn)和追蹤洋面天氣系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展和移動(dòng)。衛(wèi)星云圖是監(jiān)視熱帶洋面上的低壓、臺(tái)風(fēng)等天氣系統(tǒng)的重要工具。在使用衛(wèi)星云圖以來沒有一個(gè)臺(tái)風(fēng)被遺漏，并總結(jié)出一套用衛(wèi)星云圖預(yù)報(bào)臺(tái)強(qiáng)度和路徑的有效方法，提高了臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率，延長(zhǎng)了預(yù)報(bào)時(shí)效，保障了人民生命和財(cái)產(chǎn)的安全，減少了經(jīng)濟(jì)損失。
05
改進(jìn)長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)
衛(wèi)星資料能提供南北半球環(huán)流和中低緯度環(huán)流間的相互作用的有關(guān)資料，又因這些作用在幾天或幾星期后影響中緯度地區(qū)，所以應(yīng)用這些資料可以幫助制作中長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)。另外由衛(wèi)星觀測(cè)資料計(jì)算出的洋面溫度、地球表面和洋面的冰雪覆蓋資料，以及地球—大氣和宇宙之間輻射能的交換資料，可以研究海氣交換、氣候變遷。
由NOAA?氣象衛(wèi)星的高分辨率紅外探測(cè)器得到的探測(cè)資料反演得到的大氣溫度、濕度分布和各高度上的云跡風(fēng)，輸入到數(shù)值模式中，用于提供數(shù)值預(yù)報(bào)的初始場(chǎng)，進(jìn)一步提高數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率。
06
在氣候研究方面的應(yīng)用
1）云量、云類
云控制著入射到地球表面的太陽輻射和地球自身發(fā)射的紅外輻射，所以云對(duì)地球的輻射收支有重要影響，從而對(duì)地球的增暖和冷卻起著直接重要的作用。用衛(wèi)星資料估算云的時(shí)空分布，能用于研究：（1）氣候模式和有效性檢驗(yàn)；（2）云對(duì)氣候的影響：（3）云和地球輻射收支：（4）云的氣候?qū)W變化等。
2）輻射
地球大氣頂?shù)妮椛涫罩Q定了地氣系統(tǒng)的能量輸入，輻射能的源和匯導(dǎo)致了大氣環(huán)流，影響全球的能量和水循環(huán)。由衛(wèi)星觀測(cè)能確定大氣頂?shù)妮椛涫罩В肷涞孛娴奶栞椛?，射出長(zhǎng)波輻射、總輻射等。
3）降水
用衛(wèi)星資料估計(jì)降水是測(cè)量降水的又一新的途徑，特別是對(duì)于估算大尺度降水是最有效的方法。在熱帶地區(qū)的對(duì)流降水及其釋放的潛熱是大氣環(huán)流的重要強(qiáng)迫機(jī)制之一。衛(wèi)星估算降水已經(jīng)是一項(xiàng)重要的業(yè)務(wù)產(chǎn)品，對(duì)于研究降水與氣候間的關(guān)系，水循環(huán)、作物生長(zhǎng)等都有是十分有用的。
4）氣溶膠、微量氣體
CO2、CH4?和N2O，這些氣體起著溫室效應(yīng)作用，影響氣候變化；臭氧變化影響人類的健康；SO2等有害氣體則造成大氣污染。
5）冰雪覆蓋
中國(guó)是世界上中低緯度地區(qū)山岳冰川最多的國(guó)家之一，冰川面積雖不足全國(guó)面積的6%，但其融水量卻占全國(guó)寺表年總徑流量的2.0%，相當(dāng)于黃河每年入海年總徑流量。利用衛(wèi)星資料能計(jì)算冰川面積、冰川變化等。
冰雪覆蓋的改變是氣候變化的最重要的信號(hào)之一，全球氣候模擬表明，溫室效應(yīng)在高緯度最大，極地冰雪一旦融化，地面反照率將發(fā)生很大變化，結(jié)果更有利于增溫。地球上的冰雪覆蓋有海冰、雪蓋和冰川三部分。用衛(wèi)星資料可以對(duì)冰雪覆蓋的水平分布進(jìn)行詳細(xì)的觀測(cè)，對(duì)冰川的分析更加系統(tǒng)化和全球化。利用NOAA?衛(wèi)星資料可以分析雪蓋的范圍、月、季雪蓋頻次及其距平；由NOAA-K?衛(wèi)星1.6?微米資料更加容易區(qū)分積雪和云，積雪的深度；由美國(guó)國(guó)防氣象衛(wèi)星SSM/I?資料分析積雪深度。由合成孔徑雷達(dá)可以提供冰的范圍、密度、冰期、冰縫等。。
06
為農(nóng)業(yè)提供氣象資料
氣象衛(wèi)星可以為農(nóng)業(yè)提供諸如日照、降水、氣溫、陸面溫度、植被分布、蒸散、土壤濕度、地面反照率等氣象參數(shù)和陸面參數(shù)，利用這些資料可以進(jìn)行農(nóng)業(yè)區(qū)劃，監(jiān)視作物長(zhǎng)勢(shì)，監(jiān)測(cè)干旱、蟲災(zāi)和估算作物產(chǎn)量等。確定反演生態(tài)環(huán)境預(yù)測(cè)變量。
西北地區(qū)植被分布 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?長(zhǎng)江中下游植被分布
07
監(jiān)視森林火災(zāi)、地表熱異常
森林火災(zāi)通常用地面建立了望塔和飛機(jī)進(jìn)行觀測(cè)，其了望塔的觀測(cè)范圍十分有限，而飛機(jī)觀測(cè)費(fèi)用十分昂貴。衛(wèi)星觀測(cè)有高的時(shí)空分辨率，可以對(duì)大范圍森林火災(zāi)進(jìn)行監(jiān)視觀測(cè)，經(jīng)濟(jì)費(fèi)用少，是一個(gè)十分有效的工具。
黑龍江省的森林火災(zāi)
08
衛(wèi)星資料在水文方面的應(yīng)用
（1）估計(jì)降水量；
（2）監(jiān)測(cè)洪澇災(zāi)害；洪水泛濫可造成重大損失，利用近紅外衛(wèi)星資料，可以制作洪水泛濫圖。
（3）地面水資源。水是地面上無處不有，然而又是最多變的礦產(chǎn)資源，對(duì)環(huán)境水的監(jiān)測(cè)是一件困難而又迫切的問題之一。水是一切有機(jī)物體的組成成分之一，沒有水就沒有生命。利用衛(wèi)星遙感資料可以幫助尋找地下水，
對(duì)于人煙稀少的高原等地區(qū)，由衛(wèi)星觀測(cè)水資源的分布是十分理想的工具。
09
為海洋活動(dòng)提供氣象資料
1）海洋氣象預(yù)報(bào)和海洋航行保障：全球廣闊海洋上大范圍海冰、水狀態(tài)對(duì)全球天氣有重要影響。衛(wèi)星觀測(cè)到的海面溫度、海冰、海面風(fēng)浪狀態(tài)對(duì)制作海洋天氣預(yù)報(bào)有很大幫助。由衛(wèi)星云圖提供的天氣實(shí)況和天氣預(yù)報(bào)，可以避開不利的天氣和海洋上的巨浪，改進(jìn)海上航行業(yè)務(wù)。又如根據(jù)衛(wèi)星資料制作的海冰分布圖，可以尋找可通行水路的最佳航線，不僅能繞過海上危險(xiǎn)的巨大冰山，節(jié)省時(shí)間和花費(fèi)。例如在美國(guó)每年在海上航運(yùn)事故造成的損失達(dá)5?億美元，在利用了衛(wèi)星資料后，可減少損失5—10%。在每年冬季，我國(guó)渤海灣地區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)冰凍，用飛機(jī)或船舶偵察海冰分布，不僅費(fèi)用大，而且不能滿足要求。用衛(wèi)星資料能準(zhǔn)確及時(shí)作出海冰分布圖，為我國(guó)航行事業(yè)提供有用資料。
2）海洋環(huán)境監(jiān)視：利用衛(wèi)星資料能實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)海洋上大范圍的污染、赤潮，能獲取海洋表面溫度、洋流、懸浮物質(zhì)濃度、葉綠素濃度等海洋表面狀態(tài)；如石油污染、熱污染和固體垃圾污染等海洋污染對(duì)生態(tài)破壞極大，這些都有可以由衛(wèi)星監(jiān)視檢測(cè)。
3）河口、海岸的研究：使用衛(wèi)星資料可以研究海岸、河口的形態(tài)及沿岸泥沙的搬運(yùn)。為海港建設(shè)、保護(hù)海岸和淺海區(qū)域施工提供資料。
4）海洋捕撈：衛(wèi)星資料可以幫助海洋捕撈提供海洋信息，直接或間接反映魚類生態(tài)情況。例如根據(jù)衛(wèi)星提供的海面溫度定出冷暖洋流的邊界位置，是魚類活動(dòng)的區(qū)域，由此可以預(yù)報(bào)魚群，提高捕魚產(chǎn)量。
黃海地區(qū)的水體分布
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為航空提供飛行保障
在衛(wèi)星觀測(cè)之前，由于缺乏資料，航空天氣預(yù)報(bào)難以作準(zhǔn)。在一張航線圖上，標(biāo)出哪些地方有強(qiáng)烈顛簸、哪里有積雨云、哪里能見度差、哪里有危險(xiǎn)天氣等是很困難的，即使能標(biāo)出，誤差也很大，應(yīng)用衛(wèi)星資料后，便改善了這種情況，以上問題很容易解決，為飛機(jī)安全飛行提供保障。利用衛(wèi)星資料可以選取最佳航線，如沿高空急流飛行，可以縮短飛行時(shí)間，節(jié)省燃料。
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為軍事提供氣象服務(wù)
氣象衛(wèi)星資料廣泛應(yīng)用于軍事保障工作，如空軍靶場(chǎng)，著陸預(yù)報(bào)、遠(yuǎn)程轟炸機(jī)航線天氣預(yù)報(bào)、危險(xiǎn)天氣警報(bào)、特種軍事勤務(wù)保障、彈道導(dǎo)-彈系統(tǒng)的計(jì)算、氣象參數(shù)對(duì)通信和雷達(dá)系統(tǒng)的影響計(jì)算等，衛(wèi)星資料起有重要作用。
美國(guó)還專門發(fā)射國(guó)防氣象衛(wèi)星（DMPS），建立軍事氣象衛(wèi)星體系，得到比民用氣象衛(wèi)星分辨率還高的氣象資料，在越戰(zhàn)和中東戰(zhàn)爭(zhēng)中廣泛使用軍事氣象衛(wèi)星資料，發(fā)揮了作用。隨著我國(guó)國(guó)防現(xiàn)代化、空間科學(xué)和尖端武器的發(fā)展，對(duì)氣象保障工作提出越來越高的要求。例如，衛(wèi)星發(fā)射和著陸回收的地區(qū)人煙稀少，氣象資料缺乏，衛(wèi)星可以提供及時(shí)而有效的資料。
在戰(zhàn)時(shí)，氣象衛(wèi)星可以獲取敵區(qū)的氣象資料，為戰(zhàn)爭(zhēng)服務(wù)。同時(shí)，若敵方對(duì)我方實(shí)行封鎖，氣象情報(bào)來源中斷，此時(shí)氣象衛(wèi)星可以發(fā)揮更大的作用。
12
空間環(huán)境監(jiān)視
氣象衛(wèi)星上裝有空間環(huán)境監(jiān)測(cè)器（SEM），測(cè)量太陽質(zhì)子、電子流密度、a粒子、能量譜和總粒子能量等，確定衛(wèi)星周圍的磁場(chǎng)強(qiáng)度和方向、估計(jì)太陽X?射線流量，探測(cè)太陽風(fēng)和環(huán)繞地球輻射帶中的能量粒子，為高層大氣物理和空間科學(xué)研究提供資料。
