TERRA\AQUA\AURA卫星简介及MODIS数据的获取
1. TERRA\AQUA\AURA卫星简介
近几年来，科学界对全球变化研究、以及全球变化对人类生存环境的影响研究逐步走向深入。为了加强对地球表层陆地、海洋、大气和他们之间相互关系的综合性的科学研究，美国国家航空航天局（NASA）自1991年起开始了对地观测系统（EOS）计划。这个计划分三个阶段：第一阶段－准备工作阶段（1991－1998年）；第二阶段－全面的对地观测阶段（1999－2003）；第三阶段－新一代更为细致的对地观测阶段（2003年以后十年）。NASA新一代的对地观测系统计划主要包括三方面内容：1）发射一系列新一代对地观测卫星；2）以NASA数据中心群（DAAC）为核心管理和散发卫星所获得的数据；3）组织科学家队伍开展对地球多要素的综合研究。重点观测和研究领域包括：水与能量循环，海洋，大气化学，陆地表面，水和生态系统过程，冰川和极地冰盖以及固体地球。
作为这一系列对地观测卫星中有三颗卫星成为系列特别引起遥感应用界的瞩目。它们是：TERRA、AQUA和AURA。它们分别于
图1 TERRA卫星（来自NASA）
TERRA卫星名字的由来
1991年美国开始了地球观测系统计划。这个计划被认为是人类历史上第一次对这个具有45亿年历史的地球进行全面调查和综合诊断的具有重要历史意义的大型行动计划。在这个计划中，发射卫星是其中最主要的任务之一。在计划发射的一系列卫星中，第一颗卫星将作为地球观测系统的旌旗（EOS－FLAG）。由于该星是每天地方时上午过境，因此暂定为EOS－AM1，即地球观测系统第一颗上午星。1998年春天，在EOS－AM1发射的前一年，由美国航空航天局（NASA）和美国地球物理联合会（American Geophysical Union － AGU）共同发起对EOS－AM1命名的征
集工作。征集的范围限制在全世界8－12年级（初中二年级至高中三年级）的学生，要求用不超过300字的短文说明对EOS－AM1的命名和命名的原由。
在征集通知发出去后的几个月内，评选委员会收到了来自世界各国1，100多篇命名稿件。经过第一轮筛选，评选出了十个不同的候选名字和短文。在这十个候选的名字和短文中，密苏里州圣路易斯市高中三年级学生 Sasha Jones用她在字句里充 满了对地球母亲无限的感激、满腔的热爱和高度的责任感的短文最终感动了评选委员会的全体评委。正象Sasha在她短文中自信的那样，TERRA（取拉丁语义）的名字最终将印在地球观测系统的旌旗上。Sasha及其父母因此获得了
这位中学生的短小精炼、充满激情和爱心的TERRA卫星命名篇全文如下：
Terra
The woman I believe this satellite
should be named after is the most beautiful woman ever. Without her production
of food we would not eat. Without her production of fluids we would not drink.
Without her tedious care for vegetation we would not be able to build houses,
cure the sick, and even breathe. Without her fury we would not be taught
lessons, be brought closer together, and learn how to survive against all odds.
She is our history, all of it. She is our present, she allows us to be. She is
our future, and we must care for her, as she is the most caring and beautiful woman
in the universe. She will be the mission of this EOS AM-1, and we should name
it after her, in honor of her. She is Terra: Mother Earth.
Terra
我相信这颗卫星以后会以此命名，她是一位仙女，一位从未有过的最漂亮的仙女。没有她提供的食物，我们就没有吃的。没有她提供的液体，我们就没有喝的。没有她对植被的悉心照料，我们就不能建造房屋，我们也不能抵御疾病，甚至我们不能呼吸。没有她的激昂，我们就不能上课，也不能聚集在一起，更不能学到怎样在奇异变化的环境中生存。她是我们的历史，是历史的全部。她是我们的现在，因为有了她才有了我们的今天。她是我们的未来，我们必须照护好她，因为她是宇宙中最赋有同情心，最美的仙女。我们应该把这个名字授予她，把这份荣耀归功于她，她将完成地球观测系统第一颗上午星的历史使命。她就是Terra：地球母亲。
TERRA卫星发射成功标志着人类对地观测新的里程的开始。NASA在介绍TERRA卫星意义时采取的比喻是：“如果把地球比作一位从来没有做过健康检查的中年人的话，TERRA就是科学家对具有45亿年历史的地球的健康状况第一次进行全面检查和综合诊断的科学工具”。由于TERRA卫星每日地方时上午10：30时过境，因此也把它称作地球观测第一颗上午星（EOS－AM1）。
图2 AQUA卫星外形（来自NASA）
AQUA卫星保留了TERRA卫星上已经有了的CERES和MODIS传感器，并在数据采集时间上与TERRA形成补充。它也是太阳同步极轨卫星，每日地方时下午过境，因此称作地球观测第一颗下午星（EOS－PM1）。
图3 AURA卫星外形（来自http://aura.gsfc.nasa.gov）
表1 TERRA、AQUA、AURA卫星技术指标
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TERRA |
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发射时间 |
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运载火箭 |
ATLAS IIAS |
DELTA CLASS |
DELTA CLASS |
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轨道高度 |
太阳同步， |
太阳同步， |
太阳同步， |
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轨道周期 |
98.8分钟 |
98.8分钟 |
98.8分钟 |
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过境时间 |
上午10：30 |
下午1：30 |
下午1：30 |
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地面重复周期 |
16天 |
16天 |
16天 |
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重量 |
5,190公斤 |
2，934公斤 |
3，000公斤 |
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展开前体积 |
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星载传感器数据量 |
5个 |
6个 |
4个 |
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星载传感器名称 |
MODIS、MISR、 CERES、 MOPITT、ASTER |
AIRS、AMSU－A、 CERES、MODIS、HSB、AMSR-E |
HIRDLS、MLS、 OMI、TES |
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遥测 |
S波段 |
S波段 |
S波段 |
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数据下行 |
X波段（8212.5MHz) |
X波段（8160MHz） |
X波段（MHz） |
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总供电功率 |
3,000瓦 |
4,860瓦 |
4,600瓦 |
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卫星设计寿命 |
5年 |
6年 |
6年 |
1.1 TERRA卫星搭载的传感器
TERRA卫星是美国（国家航空航天局）、日本（国际贸易与工业厅）和加拿大（空间局、多伦多大学）共同合作发射的卫星。卫星上共载有五个对地观测传感器，它们分别是：
(1) 云与地球辐射能量系统测量仪-CERES(Clouds
and the Earth's Radiant Energy System)
(2) 中分辨率成象光谱仪- MODIS (Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer)
表2
TERRA-MODIS技术指标表
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项目 |
指标 |
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轨道 |
705公里，降轨上午10:30过境，升轨下午1:30过境，太阳同步，近极地园轨道 |
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扫描频率 |
每分钟20.3转，与轨道垂直 |
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测绘带宽 |
2330公里×10公里 |
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望远镜 |
直径 |
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体积 |
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重量 |
250公斤 |
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功耗 |
225瓦 |
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数据率 |
11兆比特/秒 |
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量化 |
12比特 |
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空间分辨率 |
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设计寿命 |
5年 |
（详见网址：http://modis.gsfc.nasa.gov）
(3) 多角度成像光谱仪 － MISR (Multi-angle Imaging SpectroRadiometer)
表3
TERRA- MISR技术指标表
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项目 |
指标 |
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覆盖全球时间 |
9天，不同纬度2－9天 |
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视角 |
0、26.1、45.6、60.0、70.5度 |
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测绘带宽 |
360公里 |
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光谱波段 |
4个（蓝、绿、红和近红外） |
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探测仪 |
CCDs |
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辐射精度 |
3% |
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功耗 |
最大117瓦、平均75瓦 |
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数据率 |
平均3.3兆比特/秒，最大9兆比特/秒 |
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探测仪温度 |
-5± |
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主要仪器温度 |
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设计寿命 |
6年 |
（详见网址： http://www-misr.jpl.nasa.gov）
(4) 先进星载热辐射与反射测量仪 ASTER (Advanced
Spaceborn Thermal Emission and reflection Radiometer)
表4