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第1章 绪论1

1.1全球变化的挑战2

1.2全球变化研究6

1.2.1全球变化研究背景6

1.2.2全球变化研究目标和内容9

1.2.3全球变化研究对象10

1.2.4全球变化涉及的关键问题11

1.3全球变化因子动态观测15

1.3.1 GCOS15

1.3.2 GOOS16

1.3.3 GTOS16

1.3.4 其他17

1.4对地观测在全球变化研究中的作用18

参考文献20

第一篇 空间对地观测卫星25

第2章 对地观测卫星的发展25

2.1对地观测概述25

2.1.1对地观测技术基础25

2.1.2对地观测卫星的历史和现状29

2.2对地观测卫星发展的思考38

参考文献39

第3章 美国对地观测卫星42

3.1美国对地观测卫星概述42

3.1.1地球观测系统计划42

3.1.2地球科学事业计划44

3.1.3集成对地观测系统47

3.2美国对地观测卫星计划48

3.2.1气象卫星计划48

3.2.2海洋卫星计划56

3.2.3陆地卫星计划64

3.3航天飞机对地观测72

3.3.1 SIR- A系统72

3.3.2 SIR-B系统72

3.3.3 SIR-C/X-SAR系统73

3.3.4 SRTM系统74

3.4美国对地观测卫星发展趋势75

3.4.1美国对地观测应用重点75

3.4.2 NASA科学理事会科学计划77

参考文献78

第4章 欧洲对地观测卫星81

4.1欧洲对地观测卫星概述81

4.1.1 ESA生命行星计划82

4.1.2欧洲对地观测计划及实施83

4.2欧洲对地观测卫星计划84

4.2.1气象卫星计划84

4.2.2海洋卫星计划93

4.2.3陆地卫星计划100

4.3欧洲对地观测卫星发展趋势108

4.3.1欧洲对地观测技术发展109

4.3.2欧洲对地观测产业发展110

参考文献110

第5章 国外其他对地观测卫星113

5.1国外其他对地观测发展113

5.1.1苏联/俄罗斯对地观测发展113

5.1.2日本对地观测发展115

5.1.3加拿大对地观测发展118

5.1.4印度对地观测发展118

5.2国外其他对地观测卫星计划120

5.2.1气象卫星计划120

5.2.2海洋卫星计划128

5.2.3地球资源卫星计划135

5.3国外其他对地观测卫星发展现状及趋势145

5.3.1苏联/俄罗斯对地观测卫星计划146

5.3.2日本对地观测技术的发展148

5.3.3对地观测系统未来发展149

参考文献151

第6章 中国对地观测卫星153

6.1气象卫星156

6.1.1极轨卫星FY-1A/1B158

6.1.2极轨卫星FY-1C159

6.1.3极轨卫星FY-1D160

6.1.4 静轨卫星FY-2A/2B161

6.1.5静轨卫星FY-2C/2D/2E/2F162

6.1.6极轨卫星FY-3A163

6.1.7极轨卫星FY-3B166

6.2海洋卫星166

6.2.1 中国海洋卫星发展进程166

6.2.2海洋一号A卫星167

6.2.3海洋一号B卫星168

6.2.4海洋二号卫星169

6.3中国资源卫星170

6.3.1中国资源卫星发展进程171

6.3.2中巴地球资源卫星171

6.3.3 CBERS-02B卫星173

6.3.4资源一号02C卫星174

6.3.5资源三号卫星175

6.4环境减灾卫星176

6.4.1环境减灾卫星发展进程177

6.4.2环境减灾A、B卫星177

6.4.3环境减灾C卫星179

6.5 对地观测小卫星180

6.6神舟飞船对地观测181

6.7高分辨率对地观测专项卫星182

6.8北斗卫星导航系统184

6.8.1北斗卫星导航系统发展进程185

6.8.2北斗4颗卫星186

6.8.3北斗16颗卫星187

6.8.4北斗卫星未来发展187

6.9中国对地观测卫星未来的发展188

参考文献188

第7章 全球性综合对地观测计划191

7.1国际卫星对地观测委员会191

7.2欧洲全球环境和安全监测计划193

7.3全球综合地球观测系统194

7.3.1 GEO发展和组织概况194

7.3.2 GEOSS构建195

7.3.3 GEOSS实施现状和发展198

7.3.4中国参与GEOSS建设200

参考文献201

第二篇 全球变化系列科学卫星205

第8章 对地观测技术和全球变化科学卫星205

8.1全球变化科学卫星观测要素206

8.1.1对陆地敏感因子的观测207

8.1.2对大气敏感因子的观测207

8.1.3对海洋敏感因子的观测207

8.2全球变化科学卫星的发展207

8.3发展我国的全球变化科学卫星215

参考文献217

第9章 大气碳卫星218

9.1科学问题218

9.1.1大气碳研究的现状及挑战218

9.1.2大气碳卫星研究进展220

9.1.3大气碳空间观测面临的科学问题224

9.2科学目标226

9.3观测需求226

9.3.1大气碳空间观测方法226

9.3.2产品需求230

9.4系统描述230

9.4.1有效载荷231

9.4.2卫星平台238

9.4.3地面校准241

参考文献242

第10章 气溶胶卫星244

10.1科学问题244

10.1.1大气气溶胶研究的现状及挑战244

10.1.2国内外相关研究计划245

10.1.3大气气溶胶空间观测面临的科学问题251

10.1.4大气气溶胶卫星拟解决的主要科学问题251

10.2科学目标251

10.3观测需求251

10.3.1大气气溶胶空间观测方法251

10.3.2产品需求252

10.4系统概述252

10.4.1技术指标分析252

10.4.2有效载荷253

10.4.3卫星平台254

10.4.4地面处理254

参考文献254

第11章 夜间灯光卫星258

11.1科学问题258

11.1.1全球城市环境变化的挑战258

11.1.2空间观测所面临的科学问题265

11.2科学目标267

11.3观测需求267

11.3.1针对夜间光环境因子的遥感观测方法267

11.3.2产品需求269

11.4系统描述269

11.4.1有效载荷269

11.4.2卫星平台271

11.4.3地面处理系统275

参考文献277

第12章 森林生物量卫星280

12.1科学问题280

12.1.1森林生物量空间观测的现状及挑战280

12.1.2森林生物量空间观测面临的科学问题282

12.2科学目标285

12.3森林生物量激光雷达空间观测285

12.3.1需求分析285

12.3.2系统描述287

12.3.3可行性分析289

12.4森林生物量SAR空间观测289

12.4.1需求分析289

12.4.2系统描述292

12.4.3关键技术296

参考文献297

第13章 冰川卫星301

13.1科学问题301

13.1.1冰川研究的现状及挑战301

13.1.2冰川空间观测面临的科学问题305

13.2科学目标307

13.3观测需求308

13.3.1冰川空间观测方法308

13.3.2产品需求309

13.4系统描述310

13.4.1有效载荷310

13.4.2卫星平台311

13.4.3地面处理311

13.5关键技术314

13.5.1大气延迟误差去除技术314

13.5.2相位解缠技术314

13.5.3极化分解与散射特征提取技术315

13.5.4极化干涉SAR（Pol-InSAR）技术316

13.5.5冰川边界提取技术316

13.5.6冰川运动速率提取技术317

13.5.7冰川厚度变化监测技术317

13.5.8冰川雪线提取318

13.6可行性分析319

参考文献319

第14章 海洋盐度卫星324

14.1科学问题324

14.1.1海表盐度测量现状及挑战324

14.1.2海表盐度空间观测面临的科学问题331

14.2科学目标332

14.3观测需求332

14.3.1微波辐射计海水盐度空间观测方法332

14.3.2产品需求337

14.4系统描述337

14.4.1有效载荷337

14.4.2卫星平台338

14.4.3地面处理339

参考文献340

第三篇 全球变化空间观测新方向347

第15章 全球变化多星组网观测347

15.1背景与意义347

15.2现有对地观测卫星网348

15.2.1美国对地观测卫星网348

15.2.2欧空局对地观测卫星网350

15.2.3其他对地观测卫星网352

15.3组网卫星的技术特点353

15.3.1组网卫星系统的设计353

15.3.2组网卫星系统的运管技术353

15.3.3组网卫星平台特点355

15.3.4 组网卫星轨道特点356

15.3.5星座组网技术360

15.3.6编队组网技术371

15.4组网观测的应用与未来的发展379

参考文献380

第16章 全球变化月基观测系统382

16.1空间观测面临的挑战382

16.1.1全球变化空间观测问题382

16.1.2全球变化的卫星观测研究383

16.2月基观测及科学问题385

16.2.1月基对地观测概念385

16.2.2月基观测拟解决的主要科学问题390

16.3科学目标391

16.4观测需求392

16.4.1 月基观测系统观测方法392

16.4.2月基观测系统产品需求396

16.4.3有效载荷397

16.4.4月基观测系统平台401

参考文献403

第17章 行星与地球全球变化比较406

17.1行星遥感观测406

17.1.1月球遥感观测406

17.1.2火星遥感观测412

17.1.3其他类地行星遥感观测415

17.2科学问题418

17.2.1比较行星学意义与主要研究内容418

17.2.2行星与地球全球变化比较科学问题419

17.3行星与地球全球变化比较420

17.3.1主要研究内容420

17.3.2研究进展与展望421

参考文献424

常用名词中英文对照428

表索引435

图索引443

图版索引449