第12期（总第300期）国际地震动态NO.12（SeriaI NO.300）2003年12月Recent DeveIOpments in WOrId SeismOIOgy December2003卫星重力学与重力卫星研究进展
胡坚
（中国地震局地震研究所，430071，武汉）
摘要综述了地球重力场研究对揭示其运动和时变与地震之间的关系的重要性；介绍了当今国际固体地球科学与防灾研究的一个新热点———卫星重力学与重力卫星研究的进展。随着重力卫星计划的实施，地球重力场的研究也将因此产生质的变化。文章对CHAMP、GRACE和GOCE重力卫星作了介绍。
关键词地球重力场；卫星；CHAMP；GRACE；GOCE；进展
1卫星重力学的发展前景
重力场的研究历来是大地测量学研究的核心问题，也是现代大地测量发展中最活跃的领域之一。由于地球重力场是地球的基本物理场之一，它可以反映地球内部物质的分布、运动和变化动态，并制约地球本身及其邻近空间的一切物理事件。研究地球重力场的物理特性，能够充分揭示其运动和时变与地震之间的关系。上述研究主要是依靠地面重力观测技术来实现，在静态与动态地球重力场的观测与研究方面，均存在技术上的难题［1］。
由于地形的复杂性和局部环境与气候的恶劣性等诸因素，使许多地区难以实施传统意义上的重力测量，致使重力测量的地面覆盖率和分辨率受到极大的限制。空间技术在重力测量中的应用（例如卫星探测技术）为解决全球高覆盖率、高空间分辨率和高时间重复率重力测量开辟了新的有效途径，不仅弥补了上述不足，而且使动态地球重力场的观测与研究成为现实。人造地球卫星已经成为地球重力场的探测器与传感器，对卫星的观测并获取与地球重力场有关的观测数据已成为研究地球重力场的新的重要手段，因此
而形成具有科学前景的全新的卫星重力学与新的研究热点。对此，有关学者预言卫星重力学的发展带来的变化将是革命性的，其意义和作用都不亚于GPS［2］。
2 卫星重力探测技术的进展
利用卫星技术进行动态地球重力场的研究经历了近30年的发展，目前已进入了实施阶段。同时也标志着卫星重力学研究也随之进入了一个全新的阶段。德国、欧洲宇航局和美国计划从2000年7月起，在5年的时间内相继发射3颗低轨重力卫星（CHAMP、GRACE和GOCE），主要目的是利用目前的GPS连续追踪已发射和即将发射的低轨重力卫星，并由低轨重力卫星精密检测全球范围的地球重力场。现将已发射的CHAMP、GRACE和正在研发过程中的GOCE低轨重力卫星分述如下［2-5］。
2.1 CHAMP重力卫星
该卫星由德国研发，属于高-低（hI）轨卫-卫跟踪（SST）的小型重力卫星，于2000年6月成功发射。高低轨卫-卫跟踪中的高轨道卫星指GPS，低轨道卫星指CHAMP。CHAMP卫星的设计寿命为5年，主要用于测定地球重力场和磁场，解决时间变化问
题。测定轨道和高低卫-卫跟踪的星载设备有：GPS接收机、SLR（人卫激光测距仪）跟踪的激光反射镜和测定非重力加速度的一种传感器，用以减少非保守力的影响，旨在更准确地求定地球重力场。
2.2 GRACE重力卫星
该卫星由德国（GFZ）和美国（NASA）合作研发并于2001年7月成功发射。GRACE 包含发射在同一个轨道上的两颗低轨卫星，彼此相距100~400km，属高低、低轨道卫-卫跟踪（hl+ll-SST）重力卫星。卫星的设计寿命为5年，用于探测重力场和气象实验，但GRACE所得到的静态和动态重力场的精度将比CHAMP高1~2个数量级，空间解析度（半波长）为1000~200km。它和CHAMP有2年的共存重叠期。GRACE的一个更重要的特点是一颗同时以高-低轨和低-低轨卫-卫跟踪技术求定重力场的卫星，即GRACE卫星能提供其本身与CHAMP、GPS 等卫星间的距离变化率，以求定地球重力场。GRACE卫星将提供一个新的更精化的地球重力场模型，主要用来研究重力场的时间变化，例如海洋、大气、全球海洋环流等伴随质量变化所产生的重力场时间变化。由于CHAMP和GRACE具有不同的轨道高度并由此产生不同的轨道扰动波谱，两种卫星可以互相取长补短。根据卫-卫跟踪技术推算重力场的中波和长波部分，提供极高精度的中、长波的地球重力场，并给出中长波场的时间变化，据此可以构建一个非常可靠的高精度的长周期重力场模型。2.3 GOCE重力卫星
GOCE是欧洲宇航局目前正在研发中的一颗重力场和静态洋流探索卫星，计划于2005年发射。GOCE搭载有极高精度的卫星梯度仪（SGG）、一个用于精密定轨和高-低轨卫-卫跟踪的GPS/GLONASS接收机和一个用以补撑非保守力的无阻尼装置。GOCE 利用SGG和卫-卫跟踪技术测定地球重力场，其主要目的是提供较高空间分辨率的重力场，所提供的地球重力场空间分辨率达80 ~200km（对应重力场模型的200~250阶次）。这些结果将更有利于研究地球深部（内部）精细结构和各圈层运动方式与运动之间的相互关系。
3 重力卫星的应用前景
CHAMP、GRACE和GOCE重力卫星所提供的地球重力场信息，是空间重力测量在精度和分辨率方面的一个重大进展。最重要的是能实时提供重力场中长波部分随时间变化的信息，提供既精确且详细的全球重力场和大地水准面模型，用于包括地球内部物理特性、岩石圈、地幔构成及流变、上升和俯冲过程的地球动力学等在内的多学科目的的研究，而地球重力场更是研究内部结构（质量密度异常构造）及其在各种环境（例如内部热流、固体和液体之间质量的再分布、表面负荷）下的动力学特性的不可缺少的基本量。卫星重力学的快速发展，为向前推进防震减灾科学的研究提供了新的有效途径。
参考文献
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2国际地震动态2003年
［3］TapIey B，Reigber C.Status of GRACE：the gravity recovery and cIimate experiment［R］.IAG2001Scientific AssembIy Abstracts，2001：32
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［5］Austen G，Grafarend E W，ReubeIt T.AnaIysis of the earth’s gravitationaI fieId from semi-continuous epher-meries of a Iow-earth-orbiting GPS-traked sateIIite of type CHAMP，GRACE or GOCE［R］.IAG2001Scientific AssembIy Abstracts，2001：32
Progress Made in Research on Satellite Gravimetry
and the Gravity Satellite
Hu Jian
（Institute of SeismoIogy，CSB，Wuhan，430071，China）
Abstract The importance of research on the gravity fieId of the earth for reveaIing the reIationship between its movement as weII as temperaI variation and earthguake is summarized.A new hot point of research on soIid earth science and disaster preparedness at present in the worId ———progress in research on sateIIite gravimetry and gravity sateIIite is introduced.AIong with the impIementation of gravity sateIIite pIans，therefore，research on the gravity fieId of the earth wiII change in guaIity.FinaIIy，the paper introduces the gravity sateIIites of CHAMP，GRACE and GOCE.
Key words gravity fieId of the earth；sateIIite；CHAMP；GRACE；GOCE；progress
2003年11月13日甘肃岷县发生5.2级地震
据中国地震台网测定，2003年11月13日上午10时30分在甘肃省岷县境内发生
5.2级地震。这是继10月25日张掖民乐
6.1级地震之后，天灾又一次降临在陇原大地，地震造成1人死亡，26人受伤，其中重伤6人，房屋倒塌3344间，危房3052间。另外有6所学校受到不同程度的破坏。
地震发生后，当地人民政府迅速启动地震应急救援方案，当地市、县、乡领导也迅速赶赴灾区组织救灾工作，安慰受灾灾民。
据岷县地震局统计，受灾最严重的堡子乡、中寨乡共有24人死伤，其中堡子乡兹那村死亡1人，伤13人；民泉村伤5人，周家村伤2人；哈那村伤1人，下中寨村伤1人。除人员伤亡外，上述村庄的大多数院墙倒塌，许多房屋濒临倒塌，堡子乡的兹那村90%的房屋倒塌。
目前，医疗卫生及急需的救灾物资已运到灾区，受伤的26名灾民在政府部门的努力下，也得到了妥善的救治。
（董泰）
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第12期胡坚：卫星重力学与重力卫星研究进展
环境卫星有效载荷——红外相机 红外相机将来自地球表面环境地物的红外反射及辐射信号，经光学系统会聚镜成像到线列探测器上，完成光电信号的转换。探测器输出的电信号进行数字处理形成数字信号，并进行均匀性校正，形成近红外、短波红外、中波红外和长波红外四个红外通道4个通道的红外图像数据。 红外相机有近红外、短波红外、中波红外和长波红外四个红外通道，波段跨越0.75μm～12.5μm，光学口径200mm。红外相机的光路结构如图3.3-4所示，由主光学系统、后光学系统及其光学薄膜元件组成。环境目标信号经双面旋转扫描反射镜反射，进入同轴光学系统，以准平行光出射。分色片D1反射中长波红外波段，透射近红外短波红外波段，分色片D2反射近红外波段，透射短波红外波段。由各通道透镜组将信号会聚成像于各自对应的探测器组件上。各探测器焦平面组件均由探测器线列镶嵌以滤光片构成，以响应各光谱波段的信号，并形成4个光谱通道。中红外、长波红外两个线列探测器集成到同一个焦平面上，由一台斯特林制冷机进行制冷，制冷温度95K。 红外相机主要包括1台红外相机光机扫描头部、1台红外相机信息处理箱和1台斯特林制冷机控制箱。 选择同轴两反的卡塞格林系统作为主光学系统。系统的主镜为抛物面，副镜为双曲面，校正了系统的球差。主镜筒采用材料为殷钢，主镜采用石英材料。望远镜筒与副镜支架为一体化设计，这样加强了主镜与副镜的配合精度。副镜支架的肋板设计成倾斜面。在望远镜系统中，机械保证主镜和副镜安装后的同心度。红外相机成像方式选择多元并扫式。探测器采用多元器件，不同于推扫式的是多元探测器成像不是在穿轨方向而是在沿轨方向同时成像，其优点是在大的刈副宽度下可以有效地提高系统的探测灵敏度。 考虑到滤光片与探测器组合的分光方式在结构上比较紧凑，光学效率高，因此采用分色片先把近红外、短波红外波段与中红外、长波红外波段分离开，再通过各自的后光学系统会聚到滤光片-探测器组件上，形成红外相机所需要的4个探测波段。红外相机4个波段均采用自制的线列探测器，并采用校正黑体来代替冷空间，利用相机底板上参考黑体和侧壁上校正黑体两点，同时实现星上辐射基准和相机在轨的辐射校正。根据卫星系统要求，主要利用红外相机所获得的红外谱段的辐射信息探测陆面、水体和大气的热状况。红外相机具体技术技术性能和指标如下表所示。 项目指标 星下点像元分辨率150m(B1、B2、B3) ； 300m (B4)， 刈宽(km)720 扫描视场角± 29° 谱段(μm)0.75～ 1.10 1.55～ 1.75 3.50 ～3.90 10.5 ～12.5 MTF0.280.270.260.25辐射分辨率（Ne△ρ或0.5%0.5%≤ ≤
卫星重力测量－基础、模型化方法与数据处理算法 作者简介：张传定，男，1966年04月出生，1996年09月师从于解放军信息工程大学陆仲连教授，于2000年12月获博士学位。 摘要 论文的中心内容是卫星重力测量中如何由星载传感器获得的观测数据恢复地球重力场这一过程的模型化问题。旨在吸取前人的研究成果，提出更加合理的数据处理模型。论文最突出的贡献是，改造并完善了大地重力学、空间大地测量、卫星轨道力学等学科模型化的理论与方法以适应卫星重力测量这一新型观测技术。作者的主要工作和创新点有： 1.在综合卫星重力测量有关最新研究成果的基础上，系统地论述了动态加速度测量、卫星重力梯度测量的基本原理；论证了它们的测量精度与姿态角加速度的关系以及卫星重力测量系统最终恢复地球重力场能力的判定准则；深入理解并掌握了现行SST、SGG卫星CHAMP、GRACE、GOCE各项指标及恢复地球重力场各频段的精度指标。 2.简要介绍了卫星重力测量中所涉及到的曲线坐标系下矢量、张量与曲线坐标之间的微分关系、坐标系之间的变换关系以及它们的矩阵表示。详细研究了在地球重力场确定中常用的关于研究点P和流动点Q相互关联的球极坐标系，给出了球极坐标系下地球引力位V关于P点和关于Q点的微分公式以及它们与球坐标系下局部微分算子的关系。深入研究了关于P和Q两点局部导数算子的相互作用问题，得到了扰动场元之间核函数和协方差函数的解析与级数展开式，首次给出了较为实用的明晰表达式。此结果是对物理大地测量学关于这一论题的补充和完善。这项工作是本文的一个创新点。 3.详细推导了地球、卫星、加速度传感器检验荷载这一特殊限定性三体问题的运动方程；指出星载加速度传感器的输出就是卫星所受非引力加速度和检验荷载相对于卫星中心地球引力的潮汐力之差；进而得到了由星载加速度传感器的比力测量和GPS跟踪测量数据直接恢复地球引力矢量的理论公式。 4.通过对扭秤、旋转梯度仪工作原理的考察和Molodensky关于垂线偏差推求高程异常的论述以及目前业已发现水平梯度分量的某种组合是球面正交函数系的事实，作者明确指出，在地球重力场的研究中，水平方向观测量的组合应作为复数使用。扰动场元观测量的复数表达是本文立论和各种模型化(建模)工作的思想基础，也是本文最为突出的创新点。 5.在§2.7中，直接由体球谐函数水平梯度的复表示定义并证明了描述地球引力位直到二阶水平梯度所需的球面正交函数系。它们关于纬度的函数是Legender函数及其导数的拟线性组合，可由目前熟知有关Legender函数及其导数的递推公式给予赋值。连同球谐函数构成了描述引力矢量、引力梯度张量所需的正交函数系。因而，利用它们可将引力矢量、引力梯度张量的复分量表达成一致的形式。 6.利用卫星重力测量数据恢复地球重力场，若从边值问题理论上可将其归结为平均轨道面上卫星重力测量超定边值问题。通常又将利用单个边值条件确定扰动位问题称为单定问题。在§3中，先以重力异常为例，类比依次给出直到二阶梯度球域单定连续边值问题恢复地球引力位系数的理论公式及其外部解析解和向下延拓截断核函数解；接着导出离散网格平均重力异常对应的简单调和分析公式和最小二乘调和分析公式；然后推广得到广义梯度调和分析公式和超定边值问题的最小方差解、最小二乘解。并证明了最小方差解等价于单定边值问题调和分析解的频域加权平均；最小二乘解等价于单定离散边值问题最小二乘调和分析解法方
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/c211917010.html, 给力的新一代重力卫星 作者：籍利平 来源：《百科知识》2012年第19期 前不久，美国国家航空航天局(NASA)公布的最新资料显示，地球的重力正在随着全球气温的上升而发生变化。NASA表示，1900～2012年的100多年里，全球气温上升了0.75℃。尽管升高了不到1℃，地球的重力还是发生了不小的变化。 NASA的这份报告出自“格瑞斯(GRACE)”重力测量卫星的监控结果。通过测量卫星轨道飞行路径的变化，可以得出冰川融化对地球质量和引力的影响。电脑将数据综合分析后发现，“非正常的融冰正在影响着地球的重力”。德国科学家也利用“格瑞斯”在2002～2011年的数据 发现，格陵兰冰川的质量在10年间减少了240亿盹，这意味着海平面平均每年上升0.7毫米。 人造地球卫星：重力测量的另一种可能 地球表面上的许多地方人类无法抵达，重力测量难以实现。人造地球卫星的发射，为观测全球范围内的重力场及其随时间的变化提供了可能，重力测量精度也随之提高。 人造地球卫星在空间运行时，主要受地球的引力和离心力影响，换句话说，卫星主要受地球重力的作用。基于此，20世纪50年代末和20世纪60年代初期，人们就已经利用对近地卫星的光学观测(主要是在地面对卫星拍照，根据照片上卫星和恒星的位置关系，确定卫星的坐标)来跟踪卫星。20世纪60年代中期出现的卫星激光测距技术，因为测量精度更高，逐渐取代了卫星的光学观测技术。到20世纪80年代中后期，研究人员利用卫星轨道反算地球重力场的参数，建立了早期的低阶全球地球重力场模型，当时确定的全球大地水准面的精度为米级。 20世纪70年代末出现的卫星雷达测高技术，利用星载激光雷达测定海面高度。精度从起初的米级达到了厘米级；同时卫星激光测距技术的测量精度也从米级、分米级达到了厘米级别。在这一阶段人们先后建立了较高阶次的地球重力场模型，相当于100千米至50千米的分辨率。相应地，确定大地水准面(大地水准面是由静止海水面向大陆延伸所得到的封闭曲面，它是描述地球形状的一个重要物理参考面，也是海拔高的起算面)的精度为分米或者亚分米级，对于重力异常(理论值和实际数值的差值)的确定精度达到了几个毫伽(毫伽是表示重力场强度的单位，1毫伽=10-5米／平方秒)的数量级。 不过，上面提到的这些卫星，都不是直接用来测定地球重力场的。 经过数十年的理论研究、技术设计和试验，直接使用卫星测定地球重力场的计划终于在2000年变为现实，2002年和2009年又有3颗重力卫星发射。这4颗卫星分为3种：2000年发射的挑战微小卫星平台(CHAMP)、2002年发射的重力恢复和气候试验(GRACE——音译为格 瑞斯)以及2009年发射的重力场和静态洋流探索(GOCE)。其中，格瑞斯由两颗卫星组成，由
气象行业标准《气象数据元卫星气象》编制说明 一、工作简况 1. 任务来源 本标准由全国气象基本信息标准化技术委员会（SAC/TC 346）提出并归口。2019年4月22日由中国气象局下达国家气象信息中心（气法函[2019]25号），项目编号QX/T-2019-87。 2. 协作单位 无。 3. 主要起草人及所做工作 本标准主要起草人为国家卫星气象中心崔鹏、肖萌、贾中辉、亓永刚、张海真、高昂，其分工如下： 崔鹏，负责标准的起草，资料的汇总，对标准进行修改完善； 肖萌，负责本标准中数据元属性信息的调研和修改； 贾中辉，负责本标准格式和内容的检查； 亓永刚, 负责本标准中风云资料的收集、汇总 张海真，负责本标准内容的检查、意见的收集和汇总。 高昂，负责本标准意见的收集和汇总。 4. 主要工作过程 （1）成立起草组 2019年05月，编制单位成立了标准起草组，并制定了实施计划。起草组按计划进行了资料收集、工作分工。 （2）组织起草 2019年6月，认真学习《气象数据元：总则》、《气象要素分类与编码》（QX/T 133-2011）等相关标准，并查阅风云二号、风云三号、风云四号三个系列的极轨和静止气象卫星现有数据和产品的相关信息。 （3）完成初稿
2019年7月到9月，按照《气象数据元：总则》规定的数据元要求，完成卫星气象数据元的提取和总结，形成了标准草稿。标准编制组经过多次深入的讨论和充分的论证，不断进行修改完善，尤其是其中涉及的标准内容、技术方法等进行确认，形成初稿。 （4）征求意见 2019年10月到11月，起草组认真学习《气象数据元：总则》报批稿，对卫星气象数据元进行完善修改添加同义编码、关系、特征值等气象数据元属性，并进行了内部讨论，形成行标征求意见稿。 二、标准编制原则和确定标准主要内容的论据 1. 编制原则 本标准以QX/T-2018-33 气象行业标准《气象数据元总则》为基础，在编制过程中遵循总则气象数据元确定规则、数据元类型与描述方法等规定。同时依据卫星气象数据特点，按照总则确定的15个数据元属性，规定卫星气象相关数据元。为保持气象信息业务的延续性，同时还参考了行标《气象要素分类与编码》（QX/T 133-2011）、《气象卫星数据分类与编码规范》 （QX/T327-2016）中卫星气象产品分类和代码等相关信息。标准编制还参考了出版行业的相关编写规定，遵照中国气象局相关法律、法规、规章、技术政策、标准及其规范，以及气象行业标准的特点，本着简明、规范、实用的原则进行编制。 2．主要内容及确定依据 本标准按照《气象数据元总则》的要求，规定卫星气象相关数据元的编制原则和数据元，本标准适用于气象数据元中卫星气象相关数据元的采集、加工、应用和服务等业务环节。 本标准以风云二号、风云三号、风云四号三个系列的极轨和静止气象卫星现有数据和产品为研究对象。整理汇总国家卫星气象中心地面应用系统中现有数据和产品，分类提取数据集描述信息和属性信息，作为数据元分析的基础。对汇总的数据集描述信息和属性信息进行分析和整理，依照数据元规则进行分解，形成以现有风云气象卫星数据为基础的统一、规范、无歧异的卫星气象数据元。 首先，根据总则的分类要求，识别卫星观测要素是否可用其他要素类型定义，对无法用其他要素类型定义的数据元进行定义和进一步编制。对收集汇总的数据元与《气象要素分类与编码》和《气象卫星数据分类与编码规范》进行比对，对已定义且仍适用的数据元概念沿用其代码和中文名称，继承已有标识类属性，与现有气象标准保持一致性和连贯性;对未定义或已定义但不适用的数据元概念重新编码和定义。
第35卷第1期 2010年1月 测绘科学 Science of Surveying and M app ing Vol 135No 11 Jan 1 作者简介:郑伟(19772),男,山西太原人,中国科学院测量与地球物理研究所,助理研究员,理学博士,日本京都大学博士后,日本JSPS Pr oject Fell ow 2shi p 外籍特别研究员,主要从事基于卫星重力测量恢复地球和月球重力场的理论和方法等方面研究。E 2mail:wzheng@asch 1whigg 1ac 1cn 收稿日期:2008209227 基金项目:中国科学院知识创新计划(kzcx22y w 2202);国家“863”计划(2006AA09Z153);国家自然科学基金(40674038,40674013) 国际重力卫星研究进展和我国将来卫星重力测量计划 郑 伟 ①② ,许厚泽①,钟 敏①,员美娟 ③ (①中国科学院测量与地球物理研究所,武汉 430077;②日本京都大学防灾研究所,京都 61120011; ③武汉科技大学应用物理系,武汉 430081) 【摘 要】本文首先分别介绍了国际已经成功发射的专用地球重力测量卫星CHAM P 、GRACE 以及即将发射的 G OCE 、GRACE Foll ow 2On 和专用月球重力探测卫星GRA I L 的研制机构、轨道参数、关键载荷、跟踪模式、测量原理、科学目标和技术特征;其次,阐述了当前相关学科对地球重力场测量精度的需求;最后,建议我国在将来实施的卫星重力测量计划中首选卫星跟踪卫星高低\低低模式,尽快开展轨道参数优化选取的定量系统研究论证和重力卫星系统的误差分析,依据匹配精度指标先期开展重力卫星各关键载荷的研制以及尽早启动卫星重力测量系统的虚拟仿真研究。【关键词】重力卫星;CHAM P;GRACE;G OCE;GRACE Foll ow 2On;GRA I L 【中图分类号】P223 【文献标识码】A 【文章编号】100922307(2010)0120005205 1 引言 21世纪是人类利用卫星跟踪卫星(SST )和卫星重力梯度(SGG )技术提升对地球、月球、火星和太阳系其他行星认知能力的新纪元。地球重力测量卫星CHAMP (Challenging M inisatellite Payl oad )和GRACE (Gravity Recovery and Cli m ate Experi m ent )的成功升空以及G OCE (Gravity Field and Steady 2State Ocean Circulati on Exp l orer )、GRACE Foll ow 2On 和月球重力探测卫星GRA I L (Gravity Recovery and I nteri or Laborat o 2ry )的即将发射昭示着人类将迎来一个前所未有的卫星重力探测时代。地(月)球重力场及其时变反映地(月)球表层及内部物质的空间分布、运动和变化,同时决定着大地水准面的起伏和变化[1,2]。因此,确定地(月)球重力场的精细结构及其时变不仅是大地测量学、海洋学、地震学、空间科学、天文学、行星科学、深空探测、国防建设等的需求,同时也将为全人类寻求资源、保护环境和预测灾害提供了重要的信息资源[328]。 人造卫星是在地(月)球重力场作用下在空间绕地(月)球运动的,要精密定轨,必须知道精确的地(月)球重力场参数,反之,精确测定卫星轨道的摄动,利用这些摄动的跟踪观测数据,又可以提高地(月)球重力场参数的精度,两者相辅相成。地球重力场是固体地球物理学、海洋动力学、地球动力学、冰川学、海平面变化与分析所需的基本物理量。在大地测量领域,地球重力场对研究地球形状和精确求定地面控制点的三维坐标起着重要作用;在固体地球物理学中,基于地球重力场可以研究地球的内部构造和板块运动;在海洋学中,为了研究海面地形,揭示洋流和 环流的活动规律也需应用地球重力场数据;在国防建设领域,远程武器的发射和飞行,必须知道精细的局部重力场和全球重力场[9]。月球重力场的精密测量是国际探月计划的重要组成部分,它不仅决定着月球探测器的轨道优化设计和载人登月飞船月面理想着陆点的合适选取,同时将为全人类开展月体地形地貌和内部结构研究、月壤新能源和资源探测、月面宇宙环境分析(电磁、微粒子、高能等)、月球和地月系统起源和演化历史论证等提供丰富的信息资源。地(月)球重力场起着双重作用:第一,通过比较实际重力场和理想重力场的差可以得到重力异常,重力异常表明地(月)球内部的质量不平衡状态,并提供地球(月)动力学的重要信息;第二,确定大地水准面(和静止平均海平面相重合的等位面),大地水准面是所有地貌(如陆地、冰川、海洋等)的参考面,而大地水准面仅仅是由重力场来定义的,它可以通过重力场的精化而改善。 卫星重力测量技术的实现是继美国GPS 星座成功构建 之后在大地测量领域的又一项创新和突破,它之所以被国际大地测量学界公认为是当前地球重力场探测研究中最高效、最经济和最有发展潜力的方法之一,是因为它既不同于传统的车载、船载和机载测量,也不同于卫星测高和轨道摄动分析,而是通过卫星跟踪卫星高低/低低技术(SST 2图1 国际当前和将来地球重力测量卫星计划[10]H L /LL)和SGG 恢复高精度和高空间解析度的地(月)球重力场。本文介绍了当前和将来国际专用地球和月球重力测量卫星;阐述了相关学科对地球重力场测量精度的需求;建议我国将来卫星 重力测量计划选择SST 2HL /LL 模式较优,尽快开展卫星重力测量系统定量需求分 析,先期开展重力卫星关键载荷的研制和尽早启动卫星重力测量系统虚拟仿真研究。 2 国际重力卫星研究进展 211 CHAM P 单星 CHAMP 是由德国波兹坦地学研究中心(GFZ )独立研制的世界上首颗采用SST 2HL 的专用重力测量卫星(如图1和表1所示)。它采用近圆极地轨道,总质量为52215kg,高度为750mm,横梁和卫星的主体总长为8333mm (其中横梁 长为4044mm ),卫星的面质比为1138×10-3m 2 /kg 。通过
GRACE卫星 1简介： GRACE是德国和美国联合研制和发射的重力卫星，重要科学目标是提供高精度和高空间分辨率的静态及时变地球重力场，是两颗卫星的组合，于2002 年3月17日发射升空，通过K波段微波系统精确测定出两颗星之间的距离及速率变化来反演地球重力场，设计寿命为5年，圆形近极轨卫星，倾角为89°， 初始平均高度为500Km，两颗星之间的距离为220Km。 美国的CSR（Center for Space Reserach of the University Texas in Austin）及德国的GFZ（GeoForschungsZentrum）是最早获得GRACE地球重力场的研究机构，其中CSR发布了第一个GRACE地球重力场模型GGM01，该模型在半波长为300Km尺度上，确定大地水准面精度约为0.02m；德国GFZ早期也发布与GGM01模型精度相近的GRACE地球重力场模型——EIGEN-GRACE01S，这两种模型都没有采用地面、海洋、航空重力测量数据及其他卫星跟踪资料，但中长波部分精度却有明显的提高，证实了GRACE实现其预期科学目标的可行性，随着GRACE卫星观测资料的日益增多，处理卫星资料方法的进一步完善，国际上一些研究机构又推出了一系类更高精度的GRACE产品，比如EIGEN-GRACE02S是GFZ的2004年产品，在半波长为1000km的空间分辨率确定的大地水准面精度好于0.001m，而且此模型计算的海洋重力异常能和重力异常数据（NIMA数据）符合得很好。 2 GRACE卫星的一些显著特点： 卫星轨道低，对地球重力场敏感度高；利用差分观测方式，抵消了测量中的 许多公共误差；星载GPS接收机能同时接收到多颗GPS卫星，使确定的卫星轨道精度提高；星载三轴加速度仪直接测量了非保守力摄动加速度，不再需要把大气阻力、太阳光压等非保守力模型化；卫星上的K波段微波测距和测速系统实现了两颗星之间速率变化的测定精度好于10（-6）m/s；卫星上装有激光发射镜，实现了人卫激光测距的辅助定轨和轨道的检核；卫星上还装载了确定卫星方位的恒星照相机阵列及其他设备，给出了高精度的卫星姿态，星载加速度数据的正确解释。 2004年8月底，GRACE资料全球公开，极大地推动了GRACE卫星观测资料的研究，其主要研究内容集中在以下几方面：利用GRACE资料确定高精度地球重力场，研究大地水准面和重力异常，利用GRACE时变重力场研究地球表面流体质量的季节性分布变化，特别是全球水质量分布变化。 3卫星的构造： 为保证两颗卫星的星载测量系统不受卫星形变的影响,GRACE卫星的所有科学仪器都安置在热膨胀系数非常低的弹性高压碳纤材料制成的平台上。 GRACE卫星装载了多种先进精密的测控设备,由此组成完成不同任务的测量系统,主要包括：
卫星重力测量发展及应用 2010286190128 张璇 摘要：卫星重力测量在恢复地球重力场方面具有全球高覆盖率、高空间分辨率、高精度和高时间重复率等优点, 为大地测量和地球物理学科的发展开辟了新的途径。本文简要回顾了卫星重力测量的发展历程, 介绍了四种卫星重力探测技术的原理和发展状况, 最后对卫星重力测量在地球科学中的的应用情况进行了简要总结。 关键词：重力场；地球重力场；重力测量 一、研究背景 地(月)球重力场及其时变反映地(月)球表层及内部物质的空间分布、运动和变化，同时决定着大地水准面的起伏和变化。因此，确定地(月)球重力场的精细结构及其时变不仅是大地测量学、海洋学、地震学、空间科学、天文学、行星科学、深空探测、国防建设等的需求，同时也将为全人类寻求资源、保护环境和预测灾害提供了重要的信息资源。 人造卫星是在地(月)球重力场作用下在空间绕地(月)球运动的，要精密定轨，必须知道精确的地(月)球重力场参数，反之，精确测定卫星轨道的摄动，利用这些摄动的跟踪观测数据，又可以提高地(月)球重力场参数的精度，两者相辅相成。地球重力场是固体地球物理学、海洋动力学、地球动力学、冰川学、海平面变化与分析所需的基本物理量。在大地测量领域, 地球重力场对研究地球形状和精确求定地面控制点的三维坐标起着重要作用；在固体地球物理学中，基于地球重力场可以研究地球的内部构造和板块运动；在海洋学中，为了研究海面地形，揭示洋流和环流的活动规律也需应用地球重力场数据；在国防建设领域，远程武器的发射和飞行，必须知道精细的局部重力场和全球重力场。月球重力场的精密测量是国际探月计划的重要组成部分，它不仅决定着月球探测器的轨道优化设计和载人登月飞船月面理想着陆点的合适选取，同时将为全人类开展月体地形地貌和内部结构研究、月壤新能源和资源探测、月面宇宙环境分析(电磁、微粒子、高能等)、月球和地月系统起源和演化历史论证等提供丰富的信息资源。地(月)球重力场起着双重作用：第一，通过比较实际重力场和理想重力场的差可以得到重力异常，重力异常表明地(月)球内部的质量不平衡状态，并提供地球(月)动力学的重要信息；第二，确定大地水准面(和静止平均海平面相重合的等位面) ，大地水准面是所有地貌(如陆地、冰川、海洋等) 的参考面，而大地水准面仅仅是由重力场来定义的，它可以通过重力场的精化而改善。 目前常使用的重力测量手段主要有地表观测、航空测量以及卫星重力探测等。由于地面重力测量受地形和气候影响较大、耗时多、劳动强度大、作业成本高,使重力测量的地面覆盖率和分辨率受到极大的限制。航空重力测量虽然能够克服地形条件的限制，但却只能用于局部地区或区域性的测量，且仍受到气候条件的影响。卫星重力是近年来发展起来的新型空间探测技术，其发展和应用是当今国际大地测量学界继GPS之后的又一次革命性突破。卫星重力探测不受地形等自然条件的影响，为解决全球高覆盖率、高精度、高空间分辨
基于GOCE卫星重力数据的应用研究 CHAMP、GRACE和GOCE卫星重力测量对人类研究地球内部构造及其重力场具有重要意义。重力卫星的主要目的在于尽可能高精度、高分辨率的恢复地球重力场和大地水准面模型。GOCE卫星为新一代卫星重力监测技术，该技术主要向地面提供一定采样间隔的重力梯度观测数据和GPS轨道数据，同时卫星姿态控制系统和星象仪等为地面控制中心提供了相关辅助数据，在此基础上，本文分析并介绍了不同类别的GOCE数据产品，用于不同学科的研究以及恢复高精度高分辨率的地球重力场。 标签：重力卫星GOCE 数据产品 1引言 本世纪初CHAMP、GRACE和GOCE三大卫星重力测量计划的相继实施，标志着人类利用空间科学技术研究研究地球重力场迈入了崭新的领域[1]。为了能够得到更高分辨率更高精度的地球重力场模型，在继CHAMP和GRACE计划之后，ESA实施了GOCE卫星重力梯度测量计划，GOCE卫星与2009年3月17日成功发射升空，该任务的主要目的在于：利用卫星重力梯度观测数据和卫-卫跟踪数据恢复优于1～2×10-5ms-2的全球重力异常，获取厘米级的大地水准面，同时恢复半波长为100km空间分辨率的地球重力场。GOCE卫星任务的实施无疑将给地球物理、大地测量等相关学科带来一场重要的变革。 2 GOCE重力卫星基本情况与其任务 GOCE卫星（图1）任务是由ESA主导实施的[2]，与2009年3月17日从俄罗斯Plesestk航天中心成功发射升空。GOCE卫星采用近圆极、太阳同步轨道，轨道高度250～280km左右，轨道设计倾角为96.5°设计寿命为1年左右，由于其运行状态良好，截至目前还在正常工作中。 GOCE采用了卫星重力梯度测量和高低“卫-卫”跟踪技术结合的方法实现高空间分辨率精确地球重力场的解算。高低“卫-卫”跟踪技术能够更有效地获取中长波地球重力场信号，SGG测量能够获取地球重力场中的高频信号，这两种技术的结合是实现GOCE卫星任务的关键所在。 SST-hl技术是通过星载GPS-GLONASS接收机实现跟踪定位的，它可以同时观测到8～12颗GPS-GLONASS卫星信号，以实现卫星精密定轨的目的。根据精密轨道数据可以实现卫星的实时导航及其姿态参考框架的确定。 重力梯度仪[3]是执行GOCE卫星任务的核心部件之一，其观测量为GOCE 卫星沿轨所受地球引力位的二阶导数张量，其目的用以恢复确定地球重力场。GOCE卫星搭载的是静电重力梯度仪（EGG），该仪器是由法国ASI开发研制的（如图2所示），采用的是差分加速度测量模式。差分加速度测量的优点在于可
重力测量卫星的作用与意义 刘经南。刘品雄。李建成。徐文霞。 （①武汉大学测绘学院，武汉４３００７０）（⑦中国空间技术研究院总体部，北京１０００８６） 摘要国际上重力测量卫星项目的实施，是空间技术、军事测绘，大地测量学、地球科学的一次重大跨越．本文介绍了重力测量卫星在国家经济建设，社会发展、国防建设、以及推动科技进步等方面的主要作用和意义。 关键词卫星重力测量应用 引言 地球重力场信息在地球物理学、大地测量学、海洋学和国防科学等领域具有重大的实用价值。随着科学技术的发展，探测地球重力场的手段业已由过去的离散点值观测（早期的梯度测量，近代的绝对、相对重力测量）发展为区域测线观测（海洋、航空重力测量），到对地球连续扫描的卫星重力测量技术（卫星测高、卫星跟踪卫星和卫星重力梯度）。经过近三十年的理论和硬件技术准备，在卫星测高技术日臻完善、星载ＧＰＳ精密定轨技术试验成功之后，卫星跟踪卫星测量技术取得了突飞猛进的发展，相继于２０００年７月１５日成功发射了ＣＨＡＭＰ高低ｓｓＴ（卫星跟踪卫星）卫星、２００２年３月１６日发射了ＧＲＡＣＥ低低ＳＳＴ卫星。近两年来，国际众多研究机构瞄准这一大地测量前沿技术，开展广泛的研究， 取得了重要的成果，代表性成果有：ＧＦＺ于２００２年ｌＯ月发布的ＥＩＧＥＮ．１Ｓ卫星重力模型，之后又发布了ＥＩＧＥＮ．ＣＨＡＭＰ０２Ｓ模型；ＣＳＲ于２００３年７月２ｌ目发布的ＧＲＡＣＥＧｒａｖｉｔｙＭｏｄｅｌＧＧＭ０１系列（完全至１２０阶次的纯卫星模型ＧＧＭ０１Ｓ和完全至２００阶次的组合重力场模型ＧＧＭ０１Ｃ），２００３年７月２５日发布Ｅ１ＧＥＮ．ＧＲＡｃＥ０１ｓ（约１４０阶，１０００ｋｍ半波长）纯卫星重力模型。在所刻画的频段上比己有的最精确模型高１０～５０倍。尽管比预期设计的精度要低，但是这一进步已全部囊括了人类对地球重力场的认识，是质变而非量变。卫星重力测量技术是今后一段时间内也可能是很长一段时间内人类认识地球重力场、监测地球重力场变化的重要手段之一。 重力测量卫星是利用星载定位传感器、加速度传感器和姿态传感器在近地轨道空间飞行观测获取全球重力场信息的应用卫星。利用卫星进行重力场探测是获得高质量重力场模型的最有效手段，已成为２１世纪地球空间探测的热点技术。继美、德、法等国合作，发射了世界上第一颗重力场探测卫星ＣＨＡＭＰ，以及ＧＲＡＣＥ卫星后，未来几年还将发射多颗携带不同传感器的重力场探测卫星，这将有效地提高全球重力场的精度，改变过去地面重力测量覆盖不均匀、精度不一致的状况。 卫星重力测量开辟了人类探测地球重力场的新纪元，取得了举世瞩目的成果。它同卫星测高一样，必将带动相关科学与技术领域的极大发展。目前业已实施的ＣＨＡＭＰ、ＧＲＡＣＥ、ＧＯＣＥ卫星具有变革人类对地球系统认知的能力。不仅能以前所未有的精度测定地球重力场的静态部分，而且能够导出重力场的时间变化。尽管这三个卫星都具有测定重力场的功能，但是它们都不是多余的。事实上，高低ＳＳＴ、低低ＳＳＴ和ＳＧＧ并不是相互竞争而是各得其所、相互补充的。ＳＳＴ是测定低阶位系数（５０－－７０）的先行者；而ＧＲＡＣＥ这样的卫星最适用于测定中、长波重力场（５０－－６０）的时间变化，同时更精确地求
NOAA系列极轨气象卫星 数据格式
目录 1卫星介绍 (1) 2有效载荷介绍 (2) 3NOAA 1B数据格式 (4) 3.1 压缩形式的1B格式 (4) 3.2 NOAA_K/L/M/N(15,16,17..)卫星1B数据格式 (7) 3.3 NOAA-16/17A TOVS L EVEL 1数据文件格式 (13)
1卫星介绍 目前我国接收、存档和使用的NOAA系列卫星主要分为美国第四代（NOAA-9--NOAA-14）和第五代（NOAA-15--NOAA-17）极轨气象卫星，它们的共同点是卫星姿态为三轴稳定，扫描率为6条扫描线/秒，对地扫描角±55.4度，星下点分辨率1.1公里，卫星轨道是太阳同步轨道，高度在800-850.0公里之间，倾角为98.6-99.1度之间，偏心率小于10E-4。周期101-102分。24小时内卫星绕地球运行14圈左右。回归周期9天左右，所不同的第五代卫星在AVHRR探测器安装改进的甚高分辨率辐射计3型（AVHRR/3），增加CH3A（同CH3B进行时间切换），同时TOVS变为ATOVS，增加微波探测器等先进仪器，并且预处理生成的1B文件由压缩形式改变成二进制长字节文件。现将卫星某些轨道参数介绍如下： NOAA-11卫星： 发射日期1988年9月24日，正式运行日期1988年11月8日 轨道高度：841公里轨道倾角：98.9度轨道周期：101.8分 NOAA-12卫星： 发射日期1991年5月14日，正式运行日期1991年9月17日 轨道高度：804公里轨道倾角：98.6度轨道周期：101.1分 NOAA-14卫星： 发射日期1994年12月30日，正式运行日期1985年4月10日 轨道高度：845公里轨道倾角：99.1度轨道周期：101.9分 NOAA-15卫星： 发射日期1998年5月13日，正式运行日期1998年12月15日 轨道高度：808公里轨道倾角：98.6度轨道周期：101.2分 NOAA-16卫星： 发射日期2000年9月12日，正式运行日期2001年3月20日 轨道高度：850公里轨道倾角：98.9度轨道周期：102.1分 NOAA-17卫星：
第12期（总第300期）国际地震动态NO.12（SeriaI NO.300）2003年12月Recent DeveIOpments in WOrId SeismOIOgy December2003卫星重力学与重力卫星研究进展 胡坚 （中国地震局地震研究所，430071，武汉） 摘要综述了地球重力场研究对揭示其运动和时变与地震之间的关系的重要性；介绍了当今国际固体地球科学与防灾研究的一个新热点———卫星重力学与重力卫星研究的进展。随着重力卫星计划的实施，地球重力场的研究也将因此产生质的变化。文章对CHAMP、GRACE和GOCE重力卫星作了介绍。 关键词地球重力场；卫星；CHAMP；GRACE；GOCE；进展 1卫星重力学的发展前景 重力场的研究历来是大地测量学研究的核心问题，也是现代大地测量发展中最活跃的领域之一。由于地球重力场是地球的基本物理场之一，它可以反映地球内部物质的分布、运动和变化动态，并制约地球本身及其邻近空间的一切物理事件。研究地球重力场的物理特性，能够充分揭示其运动和时变与地震之间的关系。上述研究主要是依靠地面重力观测技术来实现，在静态与动态地球重力场的观测与研究方面，均存在技术上的难题［1］。 由于地形的复杂性和局部环境与气候的恶劣性等诸因素，使许多地区难以实施传统意义上的重力测量，致使重力测量的地面覆盖率和分辨率受到极大的限制。空间技术在重力测量中的应用（例如卫星探测技术）为解决全球高覆盖率、高空间分辨率和高时间重复率重力测量开辟了新的有效途径，不仅弥补了上述不足，而且使动态地球重力场的观测与研究成为现实。人造地球卫星已经成为地球重力场的探测器与传感器，对卫星的观测并获取与地球重力场有关的观测数据已成为研究地球重力场的新的重要手段，因此 而形成具有科学前景的全新的卫星重力学与新的研究热点。对此，有关学者预言卫星重力学的发展带来的变化将是革命性的，其意义和作用都不亚于GPS［2］。 2 卫星重力探测技术的进展 利用卫星技术进行动态地球重力场的研究经历了近30年的发展，目前已进入了实施阶段。同时也标志着卫星重力学研究也随之进入了一个全新的阶段。德国、欧洲宇航局和美国计划从2000年7月起，在5年的时间内相继发射3颗低轨重力卫星（CHAMP、GRACE和GOCE），主要目的是利用目前的GPS连续追踪已发射和即将发射的低轨重力卫星，并由低轨重力卫星精密检测全球范围的地球重力场。现将已发射的CHAMP、GRACE和正在研发过程中的GOCE低轨重力卫星分述如下［2-5］。 2.1 CHAMP重力卫星 该卫星由德国研发，属于高-低（hI）轨卫-卫跟踪（SST）的小型重力卫星，于2000年6月成功发射。高低轨卫-卫跟踪中的高轨道卫星指GPS，低轨道卫星指CHAMP。CHAMP卫星的设计寿命为5年，主要用于测定地球重力场和磁场，解决时间变化问
10 级大气基地班 一、名词解释 《卫星气象学》习题集 (最终版) 1.轨道面:根据理论力学，卫星在地球引力（有心力）作用下的运动为平面运动。 该平面称为轨道面，轨道面过地心。 2.轨道周期:指卫星绕地球运行一周的时间。 3.轨道数:指卫星从一升交点开始到以后任何一个升交点为止环绕地球运行一圈 的轨道数目。 4.倾角:指赤道平面与轨道平面间的（升段）夹角。 5.截距:连续两次升交点之间的经度差。 L=T*15 度/小时。 6.星下点:卫星与地球中心连线在地球表面的交点称为星下点。 7.升交点:轨道的升段与赤道的交点称升交点。(极轨卫星才会有升降交点) 8.降交点:轨道的降段与赤道的交点称降交点。 9.轨道摄动:由地球扁率、大气阻力和太阳月亮的引力等的影响，卫星轨道会偏离 轨道平面,轨道参数会随时间缓慢变化，与卫星运动三定律得出的轨道总有偏 离， 这种偏离叫做卫星轨道的摄动。 10.卫星蚀:若太阳、地球和卫星在一条直线上时，人造卫星进入地球的阴影区， 就出现卫星蚀。 11.电磁波谱:不同波长的电磁波有不同的物理特性，因此可以用波长来区分辐射， 并给以不同的名称，称之为电磁波谱。 12.立 体 角 : 锥 体 所 拦 截 的 球 面 积 σ 与 半 径 r 的 平 方 之 比 ， 单 位 为 球 面 度 (sr: Steradians)， ? = σ 。 r 2 13.辐射通量:辐射功率 φ (或 Radiant Flux 辐射通量 W )是单位时间内通过任意表 面的辐射能量，单位 J / S 。 14.辐射强度 I :点辐射源在某方向上单位立体角内传送的辐射通量。 I = λφ 单位 ?ω 为W ? sr ?1 ，如果点源是各向同性则 I = φ 。 4π 15.辐照度:指投射到一表面上的辐射通量密度。 16.辐亮度 L(辐射率 ):是指一个辐射源在单位时间内通过垂直面元法线方向 n r 上
地气重力测量卫星简介 摘要：现代大地测量的基本目标之一就是获得高精度和高分辨率的地球重力场模型，卫星重力计划就是基于这一目标实施的。本文首先介绍了卫星重力学原理，随后对已经成功发射的三颗地球重力卫星（CHAMP、GRACE和GOCE）以及正在进行中的三个工程计划作详细阐述，最后重点讨论了地球重力场模型在测绘学科中的应用研究进展。 关键词：卫星重力测量；CHAMP；GRACE；GOCE；GRACE Follow-On 1 引言 卫星重力测量技术是继美国GPS系统成功构建后在大地测量邻域的又一项创新，引起了测绘学、地球物理学、灾害地质学、矿产地质学等一系列学科的革命，也是21世纪众多科学家关注的热点[1]。地球重力场是地球系统物质属性产生的一个最基本的物理场，反映由地球各圈层相互作用和动力过程决定的物质空间分布、运动和变化，承载地球系统演化进程中的一切与其重力场作用机制相关信息，地球重力场的时空演化是地球系统动力过程的历史再现。伴随着计算机、微电子和航天技术等的迅猛发展，地球重力场的研究正经历着一场大的变革，观测研究对象已由传统的局部地表、低近地空间扩展到全球范围、深空宇宙的各种动力现象和过程，发展为以动态观、整体论的方法描述地球的重力场，并引发了相关学科的交叉融合和催生新的学科领域[2]。 卫星重力探测技术从第一代光学摄影技术发展到第二代多种技术地面跟踪和卫星对地观测技术，现在已经进入以星载GPS精密跟踪定轨为主的测高卫星和重力卫星的第三代，其重要特征是更低的近极近圆轨道，连续的厘米级精度卫星定轨，实测重力场参数（如重力梯度）的星载设备，这些新技术的应用大大突破了传统重力测量的局限性[3]。 2 卫星重力学原理 早在70年代初，利用卫星技术及星载重力仪研究重力场的概念就已提出，进入80年代，许多欧美学者开始针对不同的专用重力卫星观测方案开始了数值模拟计算，同时专用重力观测的卫星系统设计和卫星的试验也逐步开始，经前后二十多年的反复论证和试验，最终，卫-卫跟踪和卫星重力梯度两种观测模式为国际大地测量界普遍接受[4]。当今，全球重力场研究的热点是将中、低频重力位模型提高到厘米级，已发射的地球重力卫星共有CHAMP、GRACE和GOCE三颗卫星[5]。 2.1 卫-卫跟踪技术 卫-卫跟踪技术是指空间的两颗卫星之间的精密测距测速跟踪，随着GPS技术的发展，又演化为高低卫-卫跟踪和低低卫-卫跟踪。高低卫-卫跟踪利用低轨卫星（高度400～500km 左右）上的星载GPS接收机与GPS卫星构成对低轨卫星的空间跟踪网，同时低轨卫星上载有高精度加速计以补偿低轨卫星的非保守力摄动（主要是大气阻力影响），其跟踪精度达到毫米级，恢复低阶重力场精度可以较现有模型提高一个数量级以上，对应的低阶大地水准面精度达到毫米级。低低卫-卫跟踪技术是指两颗低轨卫星，相距200km左右，以微米级的测
风云三号气象卫星 为了满足我国天气预报、气候预测和环境监测等方面的迫切需求，1994年将我国第二代极轨气象卫星“风云三号”列入航天技术“九五”规划，加快了发展FY-3卫星的步伐，风云三号气象卫星2000年11月国务院正式批准立项。 FY-3卫星的目标是获取地球大气环境的三维、全球、全天候、定量、高精度资料。 基本介绍 “风云三号”发射质量为2400千克，在轨飞行尺寸为4.46米X10米X3.79米，轨道 风云三号气象卫星 高度836.4千米，倾角98.753度，周期101.496分，使用寿命2年以上。“风云三号”装载的探测仪器有:10通道扫描辐射计、20通道红外分光计、20通道中分辨率成像光谱仪、臭氧垂直探测仪、臭氧总量探测仪、太阳辐照度监测仪、4通道微波温度探测辐射计、5通道微波湿度计、微波成像仪、地球辐射探测仪和空间环境监测器。“风云三号”配置的有效载荷多，研制起点高，技术难度大，卫星总体性能将接近或达到欧洲正在研制的METOP和美国即将研制的NPP极轨气象卫星水平。“风云三号”卫星研制成功将使我国在极轨气象卫星领域更进一步缩小与美国、欧洲等发达国家的差距，接近或赶上其发展水平，增强我国参与国际合作和国际竞争的能力。 主要任务
卫星的主要任务是: (1)为天气预报，特别是中期数值天气预报，提供全球的温、湿 风云三号气象卫星 、云辐射等气象参数; (2)监测大范围自然灾害和生态环境; (3)研究全球环境变化，探索全球气候变化规律，并为气候诊断和预测提供所需的地球物理参数; (4)为军事气象和航空，航海等专业气象服务，提供全球及地区的气象信息。新一代的极轨气象卫星“风云三号”经过8年研制，在2008年5月27日11时2分29秒于太原卫星发射中心，由长征四号运载火箭成功送入太空，标志着我国气象卫星和卫星气象事业发展进入了新的历史阶段。 技术参数 轨道参数卫星轨道:近极地太阳同步轨道 ? 轨道标称高度:836公里轨道倾角:98.75? 入轨精度半长轴偏差:|Δa|?5公里轨道倾角偏差:|Δi|?0.12? 标称轨道回归周期为5.5天，设计范围为4至10天轨道偏心率:?0.0015 交点地方时漂移:2年小于10分钟卫星发射窗口:降交点地方时10:00,10:20或升交点地方时13:40,14:00 第一颗星:上午窗口。卫星姿态姿态稳定方式:三轴稳定三轴指向精度:?0.3? ? 三轴测量精度:?0.05? 三轴姿态稳定度:?4×10-3?/s 卫星能源太阳帆板对日定向跟踪 ? 星上记时记时方式:年日计数和日毫秒计数记时单位:1 毫秒时间精度(星地总精度):小于20毫秒数据记录存储记录除中分辨率光谱成像仪外的其他遥感探测仪器全球探测资料; 记录中分辨率成像光谱仪资料20分钟。资料传输
气象卫星的用途 从“风云一号”极轨气象卫星的研制部门获悉，我国第二代极轨气象卫星“风云三号”卫星的方案论证工作已基本结束，开始转入卫星的初始研制阶段，目前科技人员正在加紧进行各项研制工作。 “风云一号”卫星总设计师孟执兼任“风云三号”卫星总设计师，他介绍说，“风云三号”卫星是一颗接近当今国际先进水平的卫星，其研制思想充分继承了我国卫星研制的成熟技术和经验，贯彻组合化、通用化、系统化的“三化”设计思想。卫星上将配置十种有效载荷，由于增加了微波遥感器，可实现全球三维、全天候、多光谱、定量气象探测。 “风云三号”卫星的主要任务是提供全球的温度、湿度、气压、云和辐射等参数，实现中期数值预报；监测大范围的自然灾害和生态环境；探测地球物理参数，支持全球气侯变化与环境变化规律的研究；为航空、航海等部门提供全球任意区域的气象信息等。“风云三号”卫星的分辨率较“风云一号”有显著提高，即使在870公里的高空也能分辨出地面上的高速公路。 与“风云一号”卫星相比，卫星上携带的仪器除了可见光和红外扫描辐射计外，还将增加微波辐射计、微波成像仪、红外分光计、中分辨率成像光谱仪、地球辐射探测仪、紫外臭氧探测仪、太阳常数监测仪、空间环境监测仪等遥感仪器，卫星的图像传输分系统包含实时图像传输和延时回放图像传输两种，实时传输信道特征将和国际同类卫星兼容。 孟执中认为，“风云三号”卫星的探测功能及主要探测性能将达到当今国际先进水平，是我国极轨气象卫星发展进程中的一个飞跃，它将大大提高我国的对地观测能力和全球大气探测能力，缩短我国同类对地观测卫星与世界发达国家的差距，并积极推动我国气象卫星资料的应用，在我国国民经济发展和人类的生产、生活活动中发挥重要作用。 １９６８年８月，气象学家们从一颗“艾萨”卫星发出的最新气象云图中看到在加勒比海上空有一个破坏性很大的台风云构造。这个云构造随着时间的推移变得越来越强大，这预示着一场罕见的强风就要来临。于是，气象部门及时向当地居民发出警报，要求他们迅速向北转移。结果，避免了一场可能会造成５００多人死亡的悲剧。 １９８５年８月，中国东北三省受到６号、８号、９号强台风的袭击，河水瀑涨，泛滥成灾。由于气象部门根据卫星云图及早地做出了正确的预报，大大减少了损失。 １９８６年４月２１日１４时，中国国家气象局卫星气象中心根据卫星红外云图，及时发现了内蒙兴安盟长７０千米～８０千米，宽２５千米的森林大火。有关部门接到警报，立即进行紧急动员，及时扑灭了这次可能造成巨大损失的山火。另外，被命名为“卡拉”和“卡米尔”的飓风曾被国际气象组织准确测出，及时的组织３０万人撤离，挽救了５００００人的生命。