快鸟卫星资料1

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1、快鸟 2 卫星的技术性能与应用 吴培中 (国家海洋局 ) 美国数字全球 (Digital Globe)公司于 2001年 10月 18 日用德尔他 2 火箭成功地发射了其快鸟2(QuickBird 2)卫星。这是数字全球公司发射的高分辨率商业卫星系列中 的第 3 颗，前 2 颗(EarlyBird和 QuickBird 1)均告失败。 QuickBird 2 卫星的全色波段地面分辨率为0.61m，多光谱 波段地面分辨率为2.44m。 数字全球公司是于2001年 9 月由 地球观测 (EarthWatch) 公司改名而来的。1 美国高分辨率商业卫星的发展 自从 1994年美国总统克林顿签署总统令

2、，允许商业公司销 售高分辨率卫星影像以后，美国成立了一些高分辨率商业卫 星公司，如空间成像 (Space Imaging) 公司，地球观测公司。 地球观测公司早在1997年 12 月 24 日就用俄罗斯起始 1 （START 1） 运载火箭发射了 EarlyBird(全色分辨率为 3m)， 但卫星入轨 4 天后失效。 空间成像公司于 1999年 9 月 24 日发射了 IKONOS 1( 源于古 希腊文，意是 Image，全色分辨率为 1m)卫星，亦发射失败。 时隔数月后又补发1颗 IKONOS 2，结果获得成功。 技术实力和财力雄厚的地球观测公司在1997年发射 EarlyBird失败后 3

3、年， 于 2000年 11月 20 日发射 QuickBird 1 卫星，这一次仍用俄罗斯运载火箭发射，但卫星未入轨 而宣告失败。 1 年后地球观测公司改名为数字全球公司，并 于 2001年 10 月 18 日改用美国波音公司运载火箭发射 QuickBird 2 卫星，这一次或许是改名带来了好运，发射 成功了。 这样，目前世界上在轨的高分辨率商业卫星有两颗：IKONOS 2 和 QuickBird 2。 此外， 还有 1 颗是以色列 EROS 1(2000 年 12 月 5 日发射) ，这是 EROS 系列卫星中的第1 颗，为军 民两用卫星。该星上只有全色CCD 相机，地面分辨率1.8m， 其

4、技术性能与上述两颗不同，应用范围限于侦察和测绘。2 QuickBird 2 卫星的轨道参数 为了比对起见，表 1 列出了 QuickBird 2 卫星和 IKONOS 2 卫星的轨道参数。 由于这两颗卫星定位为高分辨率测绘遥感卫星，所以卫星的 轨道类型与通常的地球观测卫星一样，均采用太阳同步极地 轨道。其发射窗口分别是下午和上午，这对陆地卫星来说都 是允许的。 虽然 QuickBird 2 和 IKONOS 2 卫星均采用低高度轨道，但 QuickBird 2的轨道比 IKONOS 2 还要低。从应用角度 讲，低轨道卫星的优点是：对于空间分辨率(IFOV) 相同的遥 感器，其地面分辨率要高；对

5、于视场角(FOV)相同的遥感器， 其刈幅也相应地要窄。两颗卫星姿控均采用3轴稳定方式， 精度和稳定性很高。 QuickBird 2 的姿控精度 0.029(3 轴) ；稳定度 0.000 57 /s(3 轴) 。3 QuickBird 2 卫星遥感器的技术参数 (1) QuickBird2 的几何特性： 全色波段分辨率为0.61m；多光谱波段分辨率为2.44m； 自主定位精度为23m ， 这是指不借助地面控制点的定位精 度，它是由 GPS 高精度测轨、高姿控精度和稳定度来保证的； 具有异轨立体成像能力。 (2) QuickBird2 的光谱特性： 其 CCD 相机含全色波段和多光谱波段； 其多

6、光谱波段为可见近红外波段，与Landsat 7 ETM+ 的可见光 / 近红外配置完全相同。 (3) QuickBird2 的时间特性： 星下点刈幅为 16.5km16.5km； 30倾斜扫描的刈幅达165km ； 重访周期 13.5d ，随纬度不同而不同。 由上述特性可知， QuickBird 2 是 1 颗高分辨率测绘遥感卫 星。其遥感器的技术参数见表2 所示。为比对起见， IKONOS 2 遥感器的技术参数也列其中。4 QuickBird 2 的数据产品 QuickBird 2 的数据产品主要有两类： 70cm分辨率的全色 产品和 2.8m分辨率的多光谱产品。这两类产品分以下3 级： (

7、1) 基本图像产品，经过辐射校正和遥感器几何纠正后的原 始图像数据； (2) 标准图像产品，基本图像产品再经平台几何纠正后的带 有地理网格的图像数据； (3) 正射影像产品，标准图像产品再经地形几何纠正的高几 何精度的图像数据。5 QuickBird 2 数据应用 (1) 测绘制图地图制作的比例尺取决于卫星影像的几何特 性，即地面分辨率和地理定位精度。与IKONOS 2相比较， QuickBird 2 的地面分辨率略高，但地理定位精度低1 倍。 若借助地面控制点，利用QuickBird 2 的全色影像，成图 比例尺会比 IKONOS 2 大，可达 15 000 或 110 000；若 不借助地

8、面控制点，比例尺就低于IKONOS 2。表 1 QuickBird2和 IKONOS 2 卫星的轨道参数卫星厂 商发射 时间轨 道 高 度 /km 轨 道 类 型倾角 /( ) 发射 窗口姿 控 方 式质量/ kg 下行 通道运 载 火 箭QuickBird 2 数 字 全 球 公 司2001- 10-18 450 太 阳 同 步98 3:00 pm 3 轴963.4 X频段 320Mbit/s 德 尔 他 2 IKONOS 2 空 间 成 像 公 司1999- 09-24 681 太 阳 同 步98.1 10:30 am 3 轴736.4 X频段雅 典 娜 2 表 2 QuickBird2

9、和 IKONOS 2 卫星遥感器的技术参数卫星QuickBird 2 IKONOS 2 遥感器类型CCD CCD 波段 / m 全色0.4450.90 0.45 0.90 多光谱0.450.52 0.520.60 0.630.69 0.760.90 0.45 0.52 0.52 0.60 0.60 0.69 0.76 0.90 地面分辨 率/m 全色 多光谱0.61 2.44 1.0 4.0 刈幅/km 星下点 30倾 角16.516.5 165 1313 100 量化等级 /bit 11 11 星上存储 /Gbit 128 64 轨道测量设备GPS GPS 自主定位 精度/m 水平 高程23

10、 12 10 重访周期 /d 13.5(0.61m 时，不 同纬度下 ) 2.9(1m 时， 40N)立体成像方式异轨立体像对异轨立体像对(2) 军事侦察卫星的军事侦察能力既取决于地面分辨率（因 为地物特征提取的能力与地面分辨率成正比），又取决于重 访周期。除了军事侦察卫星( 如美国 KH系列)以外，民用卫 星只有 IKONOS 2和 QuickBird 2 具有详查能力。与 IKONOS 2 相比，QuickBird 2 的地面分辨率略高，因而详查能力 稍强。此外，其刈幅也较宽，重访周期也短一些。 (3) 农作物长势监测与预测农作物的长势与许多因素有关， 如土质、肥料、水份，环境温度、病虫害

11、和种子等。 QuickBird 2 的多光谱产品具有Landsat7 ETM+ 的光谱特性，而地 面分辨率比 ETM+(30m) 要高得多。所以，该类卫星尤其适用 于精细农业， 如对作物和环境进行监测、 评估、预测和管理。 此外，它也适用于果园，因为果园遥感对辐射特性和几何分 辨率都有要求。实践表明： Landsast 7 ETM+( 分辨率为 30m 的多光谱数据 )要判别裸地和果园是困难的，而QuickBird 2 的多光谱数据的效果会好得多。 (4) 森林监测和管理森林监测包括长势、病虫害和火灾监测 与评估，森林管理是指合法和非法砍伐的管理。QuickBird 2 的全色产品对森林长势和

12、非法砍伐的监测将是十分有效 的，多光谱产品对森林的健康状况监测也将有贡献。两类产 品结合可用于森林火灾灾情的精确评估。因为地面分辨率 高，所以在许多情况下它会比Landsat 7 ETM+ 的效果要好。 (5) 海岸带测绘与环境监测海岸带测绘和监测包括岸上和 岸下，岸上有陆地、河口和滩涂测绘，岸下有浅水水深和水 下地形，以及岸线测绘。 QuickBird 2 的全色产品最适合于 岸线和滩涂测绘，陆地植被、土地利用以及水下地形监测用 2.8m 多光谱产品的效果会比Landsat 7 ETM+ 精细得多， QuickBird 2 多光谱产品不仅地面分辨率高， 而且量化等级 (11bit)也比 ET

13、M+(8bit) 高得多。河口主要监测的是污染物、 悬浮泥沙和表层流系等。利用2.8m多光谱产品的监测效果 也比 Landsat7 ETM+ 精细得多。 (6) 自然灾害灾情评估它可评估各种自然灾害，如地震、火 灾、水灾、风灾等灾情。 评估灾情往往需要制作大比例尺图， 以判明水灾发生时的洪涝区域、地震发生后建筑物损坏情 况、火灾或风灾发生后对地区造成的破坏等。 QuickBird 2 和 IKONOS 2 皆为高分辨率测绘遥感卫星， 且 技术性能相近，其应用领域和效益也应基本相同。IKONOS 2 于 1999 年 9 月发射至今已达 3 年，其军事和民间的用户遍 布世界各地，开展了多种应用。

14、大量实例证明，IKONOS 2 在上述 6 个方面的应用是卓有成效的。6 数字全球公司的M5星座计划 M5星座将由 4 颗陆地卫星组成。 卫星遥感器采用多光谱成像 辐射计，波段范围为可见光/ 近红外和短波红外波段，地面 分辨率为 5m ，刈幅 185km ，具有倾斜扫描能力。这样，4 颗 星投运后，每 4 天可以覆盖地球一遍。 M5星座的第 1 颗卫星计划于 2006 年第 1 季度发射，其余 3 颗卫星计划于 2007年第 3 季度全部发射完毕。 M5星座可以 克服单颗卫星覆盖周期长的缺点，尤其适用于需要实时监测 的场合，如自然灾害监测和快速评估，军事侦察、环境变化 监测以及农作物、森林长势监测和预估等。此外，M5卫星地 面分辨率也比目前的Landsat7(1999 年 4 月发射，多光谱 分辨率 30m)、 SPOT 5(2002 年 5 月发射，多光谱分辨率 10m) 和 IRS1D(1997年 9 月发射，多光谱分辨率 23m)要高得多。 收稿日期： 2002-08-16 此外， 2002 年 3 月美国航宇局 (NASA)和美国地质调查局 (USGS) 宣布，数字全球公司是研制Landsat 后继卫星的两家 中标公司之一。收稿日期： 2002-08-16