遙感平臺及與運行特點教材

第三章遙感成像原理第一節(jié)遙感平臺及與運行特點第二節(jié)傳感器成像原理第一節(jié)遙感平臺及其運行特點一、遙感平臺的種類二、衛(wèi)星軌道及運行特點三、陸地衛(wèi)星及運行特點四、其他衛(wèi)星及運行特點一、

遙感平臺的種類遙感平臺航天平臺航空平臺地面平臺高度>150km高度30km以內(nèi)高度<100米衛(wèi)星、火箭、航天飛機、宇宙飛船。三角架、遙感塔、遙感車（船）、建筑物的頂部等各類飛機、飛艇、氣球等遙感衛(wèi)星系列氣象衛(wèi)星系列陸地衛(wèi)星系列海洋衛(wèi)星系列人造地球衛(wèi)星——目前運用最廣的遙感平臺

（一）衛(wèi)星在空間運行，遵循天體運動的開普勒三定律。

1、開普勒第一定律星體繞地球（或者太陽）運動的軌道是一個橢圓，地球（太陽）位于橢圓的一個焦點上。

近地點近地點二、衛(wèi)星軌道及運行特點2、開普勒第二定律從地心或者太陽中心到星體的連線（星體向徑），在單位時間掃過的面積相等。衛(wèi)星在離地近的地方經(jīng)過時的速度要快些，在離地遠的地方運行的速度要慢些。3、開普勒第三定律指繞以太陽為焦點的橢圓軌道運行的所有行星，其橢圓軌道長半軸的立方與周期的平方之比是一個常量。

T：運行周期；

a：長半徑；

K：開普勒常數(shù)。=GM/(4π2)（二）一些常用參數(shù)

1、衛(wèi)星速度：

其中：M—地球質(zhì)量

G—萬有引力常數(shù)

r—衛(wèi)星距地心高度（R+h）3、衛(wèi)星高度：衛(wèi)星在太空繞地球運行的軌道距地球表面的高度。

4、重復(fù)周期：衛(wèi)星從某地上空開始運行，經(jīng)過若干時間的運行后，回到該地上空所需要的天數(shù)。5、星下點：衛(wèi)星與地球中心連線在地球表面的交點。2、衛(wèi)星運行周期：衛(wèi)星在軌道上繞地球運行一周所需要的時間，公式為：

（三）衛(wèi)星姿態(tài)角俯仰滾動航偏（四）遙感衛(wèi)星的軌道類型地球同步軌道（Geosynchronoussatelliteorbit）衛(wèi)星運行周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同的軌道稱為地球同步衛(wèi)星軌道，當(dāng)?shù)厍蛲杰壍烂媾c赤道面重合時，稱該軌道為靜止軌道。太陽同步軌道（sun-synchronoussatelliteorbit）

軌道平面繞地軸旋轉(zhuǎn)的方向與地球公轉(zhuǎn)的方向相同,旋轉(zhuǎn)的角速度等于地球公轉(zhuǎn)的平均角速度。衛(wèi)星的軌道平面與赤道平面的夾角一般不變,但會繞地球自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。

在太陽同步軌道上，衛(wèi)星在相同緯度的地點，每天在同一地方時同一方向上通過。三、陸地衛(wèi)星及軌道特征☆美國陸地衛(wèi)星系列Landsat☆法國資源衛(wèi)星系列SPOT☆中國資源衛(wèi)星—中巴地球資源衛(wèi)星（CBERS)☆高分辨率陸地衛(wèi)星系列陸地衛(wèi)星Landsat，1972年發(fā)射第一顆，隨后陸續(xù)發(fā)射了7顆，已連續(xù)三十多年為人類提供陸地衛(wèi)星圖像，產(chǎn)品主要有MSS,TM,ETM，屬于中高度、長壽命的衛(wèi)星。陸地衛(wèi)星的運行特點：（1）近極地、近圓形的軌道；（2）軌道高度為700～900km；（3）運行周期為99～103min/圈；（4）軌道與太陽同步。（一）Landsat系列衛(wèi)星

衛(wèi)星系列

Landsat1

Landsat2

Landsat3

Landsat4

Landsat5

Landsat6

Landsat7

發(fā)射時間

1972.7.23

1975.1.22

1978.3.5

1982.7.16

1984.3.1

1993.10.5

1999.4.15

結(jié)束運行時間

1978.1.6

1982.2.5

1983.3.31

1987.7

運行失敗運行軌道高度915km705km運行周期10399軌道特征與傾角近極地太陽同步軌道；99.1o近極地太陽同步軌道；98.2o

回歸周期

18天

16天

掃描寬度

185公里

搭載的傳感器反束光導(dǎo)管攝象機RBV;多光譜掃描儀MSS

多光譜掃描儀MSS；專題制圖儀TM增強型專題制圖儀ETM再增強型專題制圖儀ETM+美國陸地衛(wèi)星系列的基本特征

Landsat4、5衛(wèi)星近極近圓形太陽同步軌道

軌道高度：705公里

傾角:98.22

運行周期：98.9分鐘

24小時繞地球:15圈

穿越赤道時間:上午10點

掃描帶寬度:185公里

重復(fù)周期:16天，衛(wèi)星繞行233圈Landsat系列衛(wèi)星最高空間分辨率：全色15米（傳感器ETM+）多光譜30米（傳感器TM）波段號波段頻譜范圍μ分辨率mB1Blue-Green0.45–0.5230B2Green0.52-0.6030B3Red0.63-0.6930B4NearIR0.76-0.9030B5SWIR1.55–1.7530B6LWIR10.40–12.5120B7SWIR2.08-2.3530波段號類型波譜范圍地面分辨率1Blue-Green0.450-0.51530m2Green0.525-0.60530m3Red0.630-0.6930m4NearIR0.775-0.9030m5SWIR1.550-1.7530m6LWIR10.40-12.560m7SWIR2.090-2.3530m8Pan0.520-0.9015m（二）SPOT系列衛(wèi)星1978年起，以法國為主，聯(lián)合比利時、瑞典等歐共體某些國家，設(shè)計、研制了一顆名為“地球觀測實驗系統(tǒng)”(SPOT)的衛(wèi)星，也叫做“地球觀測實驗衛(wèi)星”。

SPOT1，1986年2月發(fā)射，至今還在運行。

SPOT2，1990年1月發(fā)射，至今還在運行。

SPOT3，1993年9月發(fā)射，1997年11月14日停止運行。

SPOT4，1998年3月發(fā)射，至今還在運行。

SPOT5,2002年5月4日發(fā)射。中等高度（832km)圓形近極地太陽同步軌道。主要成像系統(tǒng):高分辨率可見光掃描儀（HRV，HRG），VEGETATION，HRS。

軌道高度：832公里

軌道傾角：98.721o

軌道周期：101.469分/圈

重復(fù)周期：26天/369圈

降交點時間：上午10：30分

掃描帶寬度：60公里

兩側(cè)側(cè)視：+/-27o

掃描帶寬：950公里衛(wèi)星的運行SPOTSPOT衛(wèi)星群的組合SPOT的HRV波譜段

光譜段

光譜特性

分辨率0.50~0.59μm

綠20m0.61~0.68μm

紅20m0.79~0.89μm

近紅外20m0.51~0.73μm

綠—紅全波段10m10全色SPOT5的HRG、HRS波譜段

光譜段/μm

光譜特性

分辨率/m0.50~0.58

綠100.61~0.67

紅100.78~0.89

近紅外100.49~0.715綠~紅全波段5（三）

中巴資源衛(wèi)星（CBERS）CBERS-1中巴資源衛(wèi)星由中國與巴西于1999年10月14日合作發(fā)射，是我國的第一顆數(shù)字傳輸型資源衛(wèi)星。衛(wèi)星運行特點：與太陽同步近極地近圓形軌道軌道高度：778公里；傾角:98.5o

；運行周期：100.26min；重復(fù)周期：26天；平均降交點地方時為上午10：30；掃描帶寬度:185公里；星上搭載了CCD傳感器、IRMSS紅外掃描儀、廣角成像儀，由于提供了從20米—256米分辨率的11個波段不同幅寬的遙感數(shù)據(jù)，成為資源衛(wèi)星系列中有特色的一員。衛(wèi)星參數(shù)紅外多光譜掃描儀：

波段數(shù)：

4

波譜范圍：

B6：0.50–1.10(um)

B7：1.55–1.75(um)

B8：2.08–2.35(um)

B9：10.4–12.5(um)

覆蓋寬度：119.50公里

空間分辨率：B6–B8：77.8米

B9：156米

CCD相機：

波段數(shù)：

5

波譜范圍：B1：0.45–0.52(um)

B2：0.52–0.59(um)

B3：0.63–0.69(um)

B4：0.77–0.89(um)

B5：0.51–0.73(um)

覆蓋寬度：113公里

空間分辨率：19.5米(天底點)

側(cè)視能力：-32士32廣角成像儀：

波段數(shù)：

2

波譜范圍：

B10：0.63–0.69(um)

B11：0.77–0.89(um)

覆蓋寬度：890公里

空間分辨率：256米

主要技術(shù)指標(biāo)資源三號衛(wèi)星——于北京時間2012年1月9日

發(fā)射的中國首顆高精度民用立體測繪衛(wèi)星。（1）1臺地面分辨率優(yōu)于2.1米的正視全色TDICCD相機；（2）2臺地面分辨率優(yōu)于3.5米的前視、后視全色TDICCD相機；（3）1臺地面分辨率優(yōu)于5.8米的正視多光譜相機。資源三號衛(wèi)星（北京奧運場館（2.36米融合））印度珊瑚海（10米多光譜）（四）高分辨率陸地衛(wèi)星1、IKONOS衛(wèi)星自從l994年3月lO日美國克林頓政府頒布關(guān)于商業(yè)遙感數(shù)據(jù)銷售新政策以來，解禁了過去不準(zhǔn)10~1m級分辨率圖像商業(yè)銷售，使得高分辨率衛(wèi)星遙感成像系統(tǒng)迅速發(fā)展起來。美國空間成像公司(Space-Imaging)的IKONOS衛(wèi)星是最早獲得許可之一。經(jīng)過5年的努力，于1999年9月24日空間成像公司率先將IKONOS-2高分辨率(全色1m，多光譜4m)衛(wèi)星，由加州瓦登伯格空軍基地發(fā)射升空。衛(wèi)星參數(shù)：攜帶一個全色1m分辨率傳感器和一個四波段4m分辨率的多光譜傳感器。傳感器由三個CCD陣列構(gòu)成三線陣推掃成像系統(tǒng)。

IKONOS技術(shù)指標(biāo)太陽同步軌道傾角為98.1°高度681km軌道周期為98.3min降交角在上午10:30重復(fù)周期l～3d。IKONOS光譜段全色光譜響應(yīng)范圍：

0.15～0.90μm而多光譜則相應(yīng)于Landsat-TM的波段：

MSI-10.45～0.52μm藍綠波段

MSI-20.52～0.60μm綠紅波段

MSI-30.63～0.69μm紅波段

MSI-40.76～0.90μm近紅外波段IKONOS圖像地區(qū)：上海浦東分辨率：

1m采集時間：

2000年

3月26日2、QuickBird衛(wèi)星美國DigitalGlobe公司的高分辨率商業(yè)衛(wèi)星，于2001年10月18日在美國發(fā)射成功。衛(wèi)星軌道參數(shù)：軌道高度：450km

傾角：98°重復(fù)周期：1～6d。QuickBird圖像，目前是世界上商業(yè)衛(wèi)星分辨率最高的遙感數(shù)據(jù)，為0.61m，幅寬16.5km?？捎糜谥茍D、城市詳細規(guī)劃、環(huán)境管理、農(nóng)業(yè)評估。QuickBird傳感器結(jié)構(gòu)圖QuickBird數(shù)據(jù)的光譜段數(shù)據(jù)類型

波段范圍/μm分辨率/m多波段藍：0.45~0.522.44綠：0.52~0.602.44紅：0.63~0.692.44近紅外：0.76~0.902.44全波段0.45~0.900.61Quickbird傳感器為推掃式成像掃描儀QuickBird影像圖QuickBird影像圖華盛頓紀(jì)念碑（五）高光譜類衛(wèi)星背景

多光譜的波段有限，難以真實反映地物表面物質(zhì)的光譜反射輻射特性的細微差異，無法用光譜的信息來直接識別地物的類別。

主要特點：采用高分辨率成像光譜儀，波段數(shù)為36—256個，光譜分辨率為5—10nm，地面分辨率為30—1000m。

目前這類衛(wèi)星大多是軍方發(fā)射的，民用高光譜類衛(wèi)星較少。

應(yīng)用：主要用于大氣、海洋和陸地探測。MODIS衛(wèi)星

(MODerateresolutionImagingSpectroradiometer）

中等分辨力成像光譜儀，MODIS是EOS-AM1系列衛(wèi)星的主要探測儀器。

美國于2000年初發(fā)射成功的，每一個MODIS儀器使用壽命為5年，將計劃發(fā)射四顆衛(wèi)星。

特點：

波段36個；光譜范圍0.4—14.5μm；

地面分辨率：250m，500m，1000m；

寬視域：掃描角55°，寬2330公里；

快速：1-2天獲全球數(shù)據(jù)；

高輻射分辨力:12bit。通道光譜范疇1～19nm通道

20～36μm通道信噪比

NE

ΔT主要用途分辨率（m）1620～670128陸地、

云邊界2502841～8762012503459～479243陸地、

云特征5004545～56422850051230～12507450061638～165227550072105～21351105008405～420880海洋水色

浮游植物

生物地理

化學(xué)10009438～4488380100010483～493802100011526～536754100012545～556750100013662～672910100014673～6831087100015743～753586100016862～877576100017890～920167大氣、水汽1000通道光譜范疇1～19nm通道

20～36μm通道信噪比

NE

ΔT主要用途分辨率（m）17890～920167大氣、水汽100018931～94157100019915～9652501000203.660～3.840(μm)0.05地球表面和云頂溫度1000213.929～3.989(μm)2.001000223.929～3.989(μm)0.071000234.020～4.080(μm)0.071000244.433～4.498(μm)0.25大氣溫度1000254.482～4.948(μm)0.251000261.360～1.390(μm)1504卷云、水汽1000276.535～6.895(μm)0.251000287.175～7.475(μm)0.251000298.400～8.700(μm)0.051000309.589～9.880(μm)0.25臭氧10003110.780～11.280(μm)0.05地球表面和云頂溫度10003211.770～12.270(μm)0.0510003313.185～13.485(μm)0.25云頂高度10003413.485～13.785(μm)0.2510003513.785～14.085(μm)0.2510003614.085～14.385(μm)0.351000四、其他衛(wèi)星及運行特點氣象衛(wèi)星系列海洋衛(wèi)星系列

氣象衛(wèi)星系列

☆低軌氣象衛(wèi)星----近極地太陽同步軌道軌道高度：800~1600公里信息采集時間周期：每天固定時間經(jīng)過固定地點掃描寬度：2800公里主要應(yīng)用領(lǐng)域：天氣分析氣象預(yù)報；氣候研究；環(huán)境監(jiān)測特點：南北向繞地球運轉(zhuǎn)，東西向帶狀掃描主要低軌氣象衛(wèi)星美國：NOAA系列衛(wèi)星俄羅斯：Metop系列衛(wèi)星中國：FY-1系列衛(wèi)星美國NOAA衛(wèi)星系列雙星運行,上下午各獲取一次信息。掃描寬度：2800公里分辨率：星下點1.1公里，邊緣部分4公里NOAA氣象衛(wèi)星的光譜特征：沙塵暴受偏西大風(fēng)影響，甘肅中部、內(nèi)蒙古西部、寧夏北部和陜西北部出現(xiàn)了揚沙天氣。這是今天下午14時44分NOAA-16氣象衛(wèi)星所監(jiān)測到的沙塵圖像，其中寧夏東部的鹽池、陜西的定邊、靖邊地區(qū)以及內(nèi)蒙古毛烏素沙漠出現(xiàn)了沙塵暴雪情監(jiān)測NOAA-14圖像廣州FY-1風(fēng)云氣象衛(wèi)星1988年9月和1990年9月先后發(fā)射的A、B，停用1999年5月和2002年5月先后發(fā)射的C、DFY-1C星衛(wèi)星軌道參數(shù)

軌道高度：863km

軌道傾角：98.79°

軌道偏心率：0.00188

軌道回歸周期：10.61天

軌道降交點地方時：8∶34

FY氣象衛(wèi)星的用途（1）可連續(xù)對我國及周邊地區(qū)的天氣進行實時監(jiān)測。（2）可連續(xù)監(jiān)測天氣變化。（3）其視野更廣，可覆蓋以我國為中心的約1億km2的地球表面，即亞洲、大洋洲及非洲和歐洲的一部分。觀測和提供這一區(qū)域內(nèi)的云圖、溫度、水氣、風(fēng)場等氣象動態(tài)，為進行中長期天氣預(yù)報和災(zāi)害預(yù)報起重要作用。FY-3風(fēng)云三號極軌氣象衛(wèi)星2008年5月27日，我國新一代極軌氣象衛(wèi)星風(fēng)云三號A星成功發(fā)射。衛(wèi)星上主要遙感儀器有8種11臺設(shè)備，可見紅外掃描輻射計、紅外分光計、中分辨率成像光譜儀、微波成像儀、微波輻射計、紫外臭氧探測儀、地球輻射收支儀、空間環(huán)境監(jiān)測器，以便獲取地球大氣環(huán)境的三維、全球、全天候、定量、高精度資料。沙塵暴遙感導(dǎo)論本圖為利用FY-1D氣象衛(wèi)星2003年6月7日11:00(北京時)觀測到的內(nèi)蒙西部沙塵暴監(jiān)測產(chǎn)品圖像，在圖中我們可以看到內(nèi)蒙古西部出現(xiàn)了小范圍的揚沙天氣。FY-1D圖像FY-1D圖像FY-1D圖像軌道高度：36000公里信息采集時間周期：約20分鐘分辨率：1.25~5公里范圍：1/4地球面積主要應(yīng)用領(lǐng)域：全球性大氣環(huán)流；全球性天氣過程；通訊特點：☆高軌氣象衛(wèi)星（靜止氣象衛(wèi)星）

----地球同步軌道日本：GMS衛(wèi)星監(jiān)測范圍：西太平洋、東南亞、澳大利亞位置：E140°美國：SMS/GOES-E衛(wèi)星SMS/GOES-W衛(wèi)星監(jiān)測范圍：北美大陸西部、東太平洋