遥感平台及与运行特点教材

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1、第三章 遥感成像原理,第一节 遥感平台及与运行特点 第二节 传感器成像原理,第一节 遥感平台及其运行特点,一、遥感平台的种类 二、卫星轨道及运行特点 三、陆地卫星及运行特点 四、其他卫星及运行特点,一、 遥感平台的种类,遥感平台,航天平台,航空平台,地面平台,高度, 150km,高度,30km以内,高度, 100米,卫星、火箭、航天飞机、宇宙飞船。,三角架、遥感塔、遥感车（船）、建筑物的顶部等,各类飞机、飞艇、气球等,遥感卫星系列,气象卫星系列,陆地卫星系列,海洋卫星系列,人造地球卫星目前运用最广的遥感平台,（一）卫星在空间运行，遵循天体运动的开普勒三定律。 1、开普勒第一定律 星体绕地球（或

2、者太阳）运动的轨道是一个椭圆，地 球（太阳）位于椭圆的一个焦点上。,近地点,近地点,二、卫星轨道及运行特点,2、开普勒第二定律 从地心或者太阳中心到星体的连线（星体向径），在单位时间扫过的面积相等。 卫星在离地近的地方经过时的速度要快些，在离地远的地方运行的速度要慢些。,3、开普勒第三定律 指绕以太阳为焦点的椭圆轨道运行的所有行星，其椭圆轨道长半轴的立方与周期的平方之比是一个常量。 T：运行周期； a：长半径； K：开普勒常数。,= GM / (42),（二）一些常用参数 1、 卫星速度： 其中： M地球质量 G万有引力常数 r卫星距地心高度（R+h）,3、卫星高度：卫星在太空绕地球运行的轨道

3、距地球表面的高度。 4、重复周期：卫星从某地上空开始运行，经过若干时间的运行后，回到该地上空所需要的天数。 5、星下点：卫星与地球中心连线在地球表面的交点。,2、卫星运行周期：卫星在轨道上绕地球运行一周所需要的时间，公式为：,（三）卫星姿态角 俯仰 滚动 航偏,（四）遥感卫星的轨道类型 地球同步轨道（Geosynchronous satellite orbit ） 卫星运行周期与地球自转周期相同的轨道称为地球同步卫星轨道，当地球同步轨道面与赤道面重合时，称该轨道为静止轨道。 太阳同步轨道（ sun-synchronous satellite orbit ） 轨道平面绕地轴旋转的方向与地球公转的

4、方向相同, 旋转的角速度等于地球公转的平均角速度。 卫星的轨道平面与赤道平面的夹角一般不变, 但会绕地球自转轴旋转。 在太阳同步轨道上，卫星在相同纬度的地点，每天在同一地方时同一方向上通过。,三 、陆地卫星及轨道特征, 美国陆地卫星系列 Landsat 法国资源卫星系列 SPOT 中国资源卫星中巴地球资源卫星（CBERS) 高分辨率陆地卫星系列,陆地卫星Landsat，1972年发射第一颗，随后陆续发射了7颗，已连续三十多年为人类提供陆地卫星图像，产品主要有MSS,TM,ETM，属于中高度、长寿命的卫星。 陆地卫星的运行特点： （1）近极地、近圆形的轨道； （2）轨道高度为700900 km；

5、 （3）运行周期为99103 min/圈； （4）轨道与太阳同步。,（一）Landsat系列卫星,美国陆地卫星系列的基本特征,Landsat4、5卫星,近极近圆形太阳同步轨道 轨道高度：705公里 倾角:98.22 运行周期：98.9分钟 24小时绕地球:15圈 穿越赤道时间:上午10点 扫描带宽度:185公里 重复周期:16天， 卫星绕行233圈,Landsat系列卫星 最高空间分辨率：全色15米（传感器ETM+） 多光谱30米（传感器TM）,（二） SPOT系列卫星 1978年起，以法国为主，联合比利时、瑞典等欧共体某些国家，设计、研制了一颗名为“地球观测实验系统”(SPOT)的卫星，也叫

6、做“地球观测实验卫星”。 SPOT1，1986年2月发射，至今还在运行。 SPOT2，1990年1月发射，至今还在运行。 SPOT3，1993年9月发射，1997年11月14日停止运行。 SPOT4，1998年3月发射，至今还在运行。 SPOT5, 2002年5月4日发射。,中等高度（832 km)圆形近极地太阳同步轨道。 主要成像系统:高分辨率可见光扫描仪（HRV，HRG），VEGETATION，HRS。,轨道高度：832公里 轨道倾角：98.721o 轨道周期：101.469分/圈 重复周期：26天/ 369圈 降交点时间：上午10：30分 扫描带宽度： 60 公里 两侧侧视：+/-27o

7、 扫描带宽：950公里,卫星的运行,SPOT,SPOT卫星群的组合,SPOT的HRV波谱段,10全色,SPOT5的HRG、HRS波谱段,（三） 中巴资源卫星（ CBERS） CBERS-1 中巴资源卫星由中国与巴西于1999年10月14日合作发射，是我国的第一颗数字传输型资源卫星。 卫星运行特点： 与太阳同步 近极地 近圆形轨道,轨道高度：778公里； 倾角:98.5o ； 运行周期：100.26 min； 重复周期：26天； 平均降交点地方时为上午10：30 ； 扫描带宽度:185公里； 星上搭载了CCD传感器、IRMSS红外扫描仪、广角成像仪，由于提供了从20米256米分辨率的11个波段不

8、同幅宽的遥感数据，成为资源卫星系列中有特色的一员。,卫星参数,主要技术指标,资源三号卫星,于北京时间2012年1月9日 发射的中国首颗高精度民用立体测绘卫星。,（1）1台地面分辨率优于2.1米的正视全色TDI CCD相机； （2）2台地面分辨率优于3.5米的前视、后视全色TDI CCD相机； （3）1台地面分辨率优于5.8米的正视多光谱相机。,资源三号卫星（北京奥运场馆（2.36米融合）,印度珊瑚海（10米多光谱）,（四）高分辨率陆地卫星,1、IKONOS卫星 自从l994年3月lO日美国克林顿政府颁布关于商业遥感数据销售新政策以来，解禁了过去不准101 m级分辨率图像商业销售，使得高分辨率卫

9、星遥感成像系统迅速发展起来。 美国空间成像公司(Space-Imaging)的IKONOS卫星是最早获得许可之一。经过5年的努力，于1999年9月24日空间成像公司率先将IKONOS-2高分辨率(全色1 m，多光谱4 m)卫星，由加州瓦登伯格空军基地发射升空。,卫星参数： 携带一个全色1m分辨率传感器和一个四波段4m分辨率的多光谱传感器。 传感器由三个CCD阵列构成三线阵推扫成像系统。,IKONOS技术指标,太阳同步轨道 倾角为98.1 高度681km 轨道周期为98.3 min 降交角在上午10:30 重复周期l3 d。,IKONOS光谱段,全色光谱响应范围： 0.150.90m 而多光谱则

10、相应于Landsat-TM的波段： MSI-1 0.450.52m 蓝绿波段 MSI-2 0.520.60m 绿红波段 MSI-3 0.630.69m 红波段 MSI-4 0.760.90m 近红外波段,IKONOS 图像,地区： 上海浦东,分辨率： 1 m,采集时间： 2000年 3月26日,2、QuickBird卫星 美国DigitalGlobe公司的高分辨率商业卫星，于2001年10月18日在美国发射成功。 卫星轨道参数： 轨道高度：450 km 倾角：98 重复周期：16 d 。 QuickBird图像，目前是世界上商业卫星分辨率最高的遥感数据，为0.61 m，幅宽16.5 km。 可

11、用于制图、城市详细规划、环境管理、农业评估。,QuickBird 传感器结构图,QuickBird数据的光谱段,Quickbird传感器为推扫式成像扫描仪,QuickBird 影像图,QuickBird 影像图,华盛顿纪念碑,（五）高光谱类卫星,背景 多光谱的波段有限，难以真实反映地物表面物质的光谱反射辐射特性的细微差异，无法用光谱的信息来直接识别地物的类别。 主要特点：采用高分辨率成像光谱仪，波段数为36256个，光谱分辨率为510nm，地面分辨率为301000m。 目前这类卫星大多是军方发射的，民用高光谱类卫星较少。 应用：主要用于大气、海洋和陆地探测。,MODIS卫星 (MODerate

12、resolution Imaging Spectroradiometer） 中等分辨力成像光谱仪，MODIS是EOS-AM1系列卫星的主要探测仪器。 美国于2000年初发射成功的，每一个MODIS仪器使用寿命为5年，将计划发射四颗卫星。 特点： 波段36个； 光谱范围0.414.5m； 地面分辨率：250m，500m，1000m； 宽视域：扫描角55，宽2330公里； 快速：1-2天获全球数据； 高辐射分辨力:12bit 。,四、其他卫星及运行特点,气象卫星系列 海洋卫星系列,气象卫星系列, 低轨气象卫星- 近极地太阳同步轨道,轨道高度： 800 1600公里 信息采集时间周期：每天固定时间经

13、过固定地点 扫描宽度：2800公里 主要应用领域：天气分析气象预报；气候研究；环境监测,特点：南北向绕地球运转，东西向带状扫描,主要低轨气象卫星,美 国：NOAA系列卫星 俄 罗 斯：Metop系列卫星 中 国：FY-1系列卫星,美国NOAA卫星系列 双星运行,上下午各获取一次信息。 扫描宽度：2800公里 分辨率：星下点1.1公里，边缘部分4公里,NOAA气象卫星的光谱特征：,沙尘暴,受偏西大风影响，甘肃中部、内蒙古西部、宁夏北部和陕西北部出现了扬沙天气。这是今天下午14时44分NOAA-16气象卫星所监测到的沙尘图像，其中宁夏东部的盐池、陕西的定边、靖边地区以及内蒙古毛乌素沙漠出现了沙尘暴

14、,雪情监测,NOAA-14图像,广州,FY-1风云气象卫星,1988年9月和1990年9月先后发射的A、B，停用 1999年5月和2002年5月先后发射的C、D FY-1C星卫星轨道参数 轨道高度：863 km 轨道倾角：98.79 轨道偏心率：0.00188 轨道回归周期：10.61天 轨道降交点地方时：834,FY气象卫星的用途,（1）可连续对我国及周边地区的天气进行实时监测。 （2）可连续监测天气变化。 （3）其视野更广，可覆盖以我国为中心的约1亿km2的地球表面，即亚洲、大洋洲及非洲和欧洲的一部分。观测和提供这一区域内的云图、温度、水气、风场等气象动态，为进行中长期天气预报和灾害预报起

15、重要作用。,FY-3风云三号极轨气象卫星,2008年5月27日，我国新一代极轨气象卫星风云三号A星成功发射。 卫星上主要遥感仪器有8种11台设备，可见红外扫描辐射计、红外分光计、中分辨率成像光谱仪、微波成像仪、微波辐射计、紫外臭氧探测仪、地球辐射收支仪、空间环境监测器，以便获取地球大气环境的三维、全球、全天候、定量、高精度资料。,沙尘暴,遥感导论,本图为利用FY-1D气象卫星2003年6月7日 11:00(北京时)观测到的内蒙西部沙尘暴监测产品图像，在图中我们可以看到 内蒙古西部出现了小范围的扬沙天气。,FY-1D 图像,FY-1D 图像,FY-1D 图像,轨道高度：36000公里 信息采集时

16、间周期：约20分钟 分辨率：1.25 5公里 范 围：1/4地球面积 主要应用领域：全球性大气环流；全球性天气过程；通讯,特点：, 高轨气象卫星（静止气象卫星） - 地球同步轨道,日 本：GMS卫星 监测范围：西太平洋、东南亚、澳大利亚 位 置：E140,美 国：SMS/GOES-E卫星 SMS/GOES-W卫星 监测范围：北美大陆西部、东太平洋 北美大陆东部、南美大陆 位 置：W140、 W70,欧 空 局：Meteosat卫星 监测范围：欧洲、非洲大陆 位 置：0,俄 罗 斯：COMS卫星 监测范围：亚洲大陆、中部印度洋; 位 置：E70,主要高轨气象卫星(纳入全球气象卫星系统）：,我国的高轨气象卫星,FY-2（风云二号）气象卫星 风云二号（FY-2）静止轨道气象卫星A、B、C、D卫星