第3章遙感平臺及運(yùn)行特點(diǎn)

1、信息工程學(xué)院Faculty of Information Engineering湖北省武漢市洪山區(qū)魯磨路388號遙感平臺及運(yùn)行特點(diǎn)大綱n遙感平臺的種類n衛(wèi)星軌道及運(yùn)行特點(diǎn)n陸地衛(wèi)星及軌道特征遙感平臺遙感平臺天基系統(tǒng)天基系統(tǒng)衛(wèi)星、飛船等衛(wèi)星、飛船等近空間系統(tǒng)近空間系統(tǒng)平流層飛機(jī)平流層飛機(jī)/艇艇近地層系統(tǒng)近地層系統(tǒng)輕小型飛機(jī)、無人機(jī)等輕小型飛機(jī)、無人機(jī)等地基系統(tǒng)地基系統(tǒng)地面測量儀器地面測量儀器主權(quán)國家的領(lǐng)空指的是？主權(quán)國家的領(lǐng)空指的是？為什么要跑到衛(wèi)星上觀察地球?yàn)槭裁匆艿叫l(wèi)星上觀察地球, ,有何有何優(yōu)勢？優(yōu)勢？ - -目標(biāo)認(rèn)識的尺度效應(yīng)目標(biāo)認(rèn)識的尺度效應(yīng)n定義：遙感中搭載傳感器的工具統(tǒng)稱為遙感平

2、臺。地面遙感平臺n地面平臺地面平臺：三角架、遙感塔、遙感車和遙感船等與地面接觸的平臺稱為地面平臺或近地面平臺。它通過地物光譜儀或傳感器來對地面進(jìn)行近距離遙感，測定各種地物的波譜特性及影像的實(shí)驗(yàn)研究。三腳架遙感塔遙感車和遙感船航空遙感平臺無人機(jī)有人機(jī)熱氣球飛艇航天遙感平臺飛船（阿波羅、神舟）空間站(和平號、)航天飛機(jī)遙感衛(wèi)星(LandSat、Spot)平流層系統(tǒng)平流層系統(tǒng)衛(wèi)星衛(wèi)星微小衛(wèi)星微小衛(wèi)星無人機(jī)無人機(jī)航空航空1001000.010.010.10.110.010.01.01.0分辨率（分辨率（M M）m m10001000問題：為什么要發(fā)展不同遙感平臺？其各有何優(yōu)勢？問題：為什么要發(fā)展不同遙

3、感平臺？其各有何優(yōu)勢？ -目標(biāo)認(rèn)識的尺度效應(yīng)目標(biāo)認(rèn)識的尺度效應(yīng)2、衛(wèi)星軌道及運(yùn)行特點(diǎn)、衛(wèi)星軌道及運(yùn)行特點(diǎn)2.1、衛(wèi)星運(yùn)行軌道及軌道參數(shù)衛(wèi)星運(yùn)行的軌道面軌道面：衛(wèi)星在太空中的運(yùn)行，是一種受到地球以及月球和太陽引力的規(guī)律性運(yùn)動，它所在的包含地球在內(nèi)的平面叫軌道面。軌道參數(shù)軌道參數(shù)：描述衛(wèi)星軌道特征的數(shù)值組稱為軌道參數(shù)。衛(wèi)星空間軌道及其運(yùn)行特征開普勒定律：衛(wèi)星在空間運(yùn)行，遵循天體運(yùn)動的開普勒三定律。一、開普勒第一定律：一、開普勒第一定律： 星體繞地球（或者太陽）運(yùn)動的軌道是一個(gè)橢圓，地球（太陽）位于橢圓的一繞地球（或者太陽）運(yùn)動的軌道是一個(gè)橢圓，地球（太陽）位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。個(gè)焦點(diǎn)上。 軌道離地

4、最近的點(diǎn)稱近地點(diǎn)，反之為遠(yuǎn)地點(diǎn)。軌道離地最近的點(diǎn)稱近地點(diǎn)，反之為遠(yuǎn)地點(diǎn)。開普勒三大定律開普勒三大定律2e eaa太陽太陽 b近日點(diǎn)近日點(diǎn)遠(yuǎn)日點(diǎn)遠(yuǎn)日點(diǎn)地球軌道地球軌道二、開普勒第二定律二、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(shí)間掃過從地心或者太陽中心到星體的連線（星體向徑），在單位時(shí)間掃過的面積相等（面積速度守恒）。衛(wèi)星在離地近的地方經(jīng)過時(shí)的速度的面積相等（面積速度守恒）。衛(wèi)星在離地近的地方經(jīng)過時(shí)的速度要快些，在離地遠(yuǎn)的地方運(yùn)行的速度要慢些。要快些，在離地遠(yuǎn)的地方運(yùn)行的速度要慢些。a遠(yuǎn)地點(diǎn)遠(yuǎn)地點(diǎn)近地點(diǎn)近地點(diǎn)Minor axisMajor axisvpvaRpra 開

5、普勒三大定律開普勒三大定律開普勒第三定律開普勒第三定律行星的公轉(zhuǎn)周期的平方與它的軌道平均半徑的立方成正比。行星的公轉(zhuǎn)周期的平方與它的軌道平均半徑的立方成正比。衛(wèi)星繞地球的運(yùn)行周期的平方與它的軌道平均半徑的立方成正比。衛(wèi)星繞地球的運(yùn)行周期的平方與它的軌道平均半徑的立方成正比。 T T2 2/ /（R+HR+H）3 3=C=CT T：運(yùn)行周期，：運(yùn)行周期，R R：地球半徑；：地球半徑；H H：離地高度；：離地高度；C C：開普勒常數(shù)：開普勒常數(shù)開普勒三大定律開普勒三大定律2.12.1、遙感衛(wèi)星軌道參數(shù)、遙感衛(wèi)星軌道參數(shù)軌道面參數(shù)：軌道面參數(shù)：軌道長半軸、軌道偏心率、軌道傾角、升交點(diǎn)赤經(jīng)、近地點(diǎn)角距

6、、過地點(diǎn)時(shí)刻。軌道描述參數(shù)：軌道描述參數(shù)：衛(wèi)星高度、運(yùn)行周期、重復(fù)周期、降交點(diǎn)時(shí)刻、掃描帶寬度。2.22.2、遙感衛(wèi)星的軌道類型、遙感衛(wèi)星的軌道類型v不同的遙感任務(wù)應(yīng)有不同的軌道要求：不同的遙感任務(wù)應(yīng)有不同的軌道要求：v 空間科學(xué)探測：空間科學(xué)探測：一般采用大偏心率橢圓軌道；v 對地全球觀測對地全球觀測：一般采用太陽同步軌道以利于可見光觀測；v 地面目標(biāo)偵察地面目標(biāo)偵察：要求衛(wèi)星在目標(biāo)上空時(shí)軌道較低以獲取高分辨率圖像。v 全球通信或?qū)Ш饺蛲ㄐ呕驅(qū)Ш絼t需要多顆衛(wèi)星組成衛(wèi)星星座。2.22.2、遙感衛(wèi)星的軌道類型、遙感衛(wèi)星的軌道類型v地球同步軌道：地球同步軌道：衛(wèi)星運(yùn)行周期等于地球的自轉(zhuǎn)周期（如果

7、從地面上各地方看過去，衛(wèi)星在赤道上的一點(diǎn)是靜止的，所以又稱靜止軌道衛(wèi)星），如氣象衛(wèi)星、通訊衛(wèi)星。v太陽同步軌道：太陽同步軌道：衛(wèi)星的軌道面以與地球的公轉(zhuǎn)方向相同方向而同時(shí)旋轉(zhuǎn)的近圓形軌道（如圖） 利用地球自轉(zhuǎn)可以實(shí)現(xiàn)利用地球自轉(zhuǎn)可以實(shí)現(xiàn)全球全球觀測觀測太陽同步太陽同步軌道的星下點(diǎn)軌跡軌道的星下點(diǎn)軌跡2.22.2、遙感衛(wèi)星的軌道類型、遙感衛(wèi)星的軌道類型2.32.3、遙感衛(wèi)星的姿態(tài)、遙感衛(wèi)星的姿態(tài)三軸傾斜三軸傾斜振動：振動：指遙感衛(wèi)星運(yùn)行過程中除滾動、俯仰與偏航以外的非系統(tǒng)的不穩(wěn)定振動。衛(wèi)星運(yùn)行的瞬時(shí)參數(shù)描述：（衛(wèi)星運(yùn)行的瞬時(shí)參數(shù)描述：（X X、Y Y、Z Z及姿態(tài)角）及姿態(tài)角）3、遙感衛(wèi)星及軌道

8、特征、遙感衛(wèi)星及軌道特征陸地衛(wèi)星及軌道特征n定義：用于陸地資源和環(huán)境探測的衛(wèi)星稱為陸地衛(wèi)星。高分辨陸地衛(wèi)星陸地資源衛(wèi)星高光譜衛(wèi)星合成孔徑雷達(dá)Landsat系列（美）SPOT系列（法）IRS（印度）ALOS系列（日）RESURSO1系列（俄）美國Landsat系列衛(wèi)星編號運(yùn)行日期 軌道 傳感器 數(shù)據(jù)傳輸與接收 172.7.2378.1.6 18天918km RBV，3波段(VISNIR) MSS，4波段(VISNIR) 星上磁帶記錄儀貯存數(shù)據(jù)，當(dāng)衛(wèi)星運(yùn)行到地面站接收范圍時(shí)，再回放磁帶數(shù)據(jù)，由地面站接收。L3運(yùn)用了中繼衛(wèi)星以提高數(shù)據(jù)傳輸速率。 275.1.2282.2.25 378.3.583.3

9、.31 482.7.1692* 16天705km MSS(同上)TM 7波段(VISNIR) 利用由幾個(gè)跟蹤與數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星組成的實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)(TDRSS)近實(shí)時(shí)的采集數(shù)據(jù) 584.3.1一至今 693.10.5* 16 天705km MSS(同上) ETM，8波段(VISNIR) 星上設(shè)有3臺磁帶記錄儀，記錄和回放數(shù)據(jù) 799.4.15ETM，8波段三種數(shù)據(jù)傳輸方式：TDRSS實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)、磁帶記錄回放、GPS接收器。 n* Landsat3MSS的熱紅外波段因記錄儀故障，發(fā)射不久失效。n* Landsat4于84年3月因能源出故障，曾中斷，修復(fù)后運(yùn)行，現(xiàn)擱置備用。n* Landsat6發(fā)射失

10、敗。美國Landsat傳感器主要參數(shù)衛(wèi)星傳感器譜段m分辨率mLandsat-1Landsat-2RBV0.480.580.580.680.700.8380m80m80mMSS0.50.60.60.70.70.80.81.179m79m79m79m衛(wèi)星傳感器譜段m分辨率Landsat-3RBVMSS同Landsat-20.50.60.60.70.70.80.81.110.412.680m79m79m79m79m240m衛(wèi)星傳感器譜段m分辨率Landsat-4Landsat-5MSSTM同Landsat-20.450.520.520.600.630.690.760.901.551.752.082.

11、3510.412.679m30m30m30m30m30m30m120m衛(wèi)星傳感器譜段m分辨率Landsat-7ETM+0.500.900.450.520.520.600.630.690.760.901.551.752.082.3510.412.615m30m30m30m30m30m30m60mMSS數(shù)據(jù)獲取原理nMSS數(shù)據(jù)是一種多光譜段光學(xué)機(jī)械掃描儀所獲得的遙感數(shù)據(jù)。Landsat衛(wèi)星過境地方時(shí)Landsat衛(wèi)星過境地方時(shí)(參考Landsat軌道圖)SPOT 5Star tracker HRG:高分辨率成像裝置Doris antenna Vegetation:植被成像 HRS:高分辨率立體成像

12、法國SPOT衛(wèi)星主要參數(shù)衛(wèi)星發(fā)射時(shí)間傳感器譜段m分辨率m備注SPOT1SPOT2SPOT31986年2.221990年1.221993年9.26HRV0.500.590.610.680.790.800.510.73202020102臺HRVSPOT41998年3HRVIR0.500.590490.730.790.801.581.75201020202種工作模式VEGETATION0.430.470.610.680.780.891.581.751150115011501150SPOT5：大視場、高分辨率SPOT5：上海浦東、10m 分辨率SPOT5：大視場、高分辨率SPOT5：上海浦東、5m 分

13、辨率SPOT5：大視場、高分辨率SPOT5：上海浦東、2.5m 分辨率SPOT系列衛(wèi)星的傾斜觀測能力n重 復(fù) 觀 測 能 力 增 強(qiáng)，單 星：23天/次，多 星：1天/次n軌 道 旁 向， 接 收 立 體 像 對， 生 成 DEMn地 面 控 制 中 心 編 發(fā) 指 令， 控 制 接 收SPOT系列： 側(cè)擺接收立體像對n軌道旁向傾斜，像對最短時(shí)間差為0.5小時(shí)n保證一定的入射角，保證像對的質(zhì)量和精度n 自動相關(guān)生成DEM，高程精度為7-15米SPOT5：同軌接收立體像對2020600 Km maxiHRS120 KmSPOT 5:HRS立體像對接收Stereoimagen,length 600

14、kmStereoimagen+1,length 600kmBetweentwoconsecutiveimagelength 600kmSatellitemotion120km Satellite orbitZYXSatellite axisLine of sight (Fore tlescope -20)Line of sight (Aft tlescope + 20)Width of the track120 kmLength 600 km max T0, (beginning of image capture with the fore camera)T0+90s ; forward/re

15、ward commutation(end of image capture with the fore camera andbeginning of image capture with the aft camera)T0+180s, (end of image capture with the aft camera)Stereo imageHeight830 kmT0+90snHRS在軌立體成像數(shù)據(jù)帶 : 一次接收像對: 600 km X 120 km = 72000 km 一次接收像對最大持續(xù)時(shí)間 : 3 minutes CBERS 中巴資源衛(wèi)星n回歸周期：26天n每天運(yùn)行圈數(shù)：14+9/

16、26n回歸周期內(nèi)的總?cè)?shù)：373n衛(wèi)星平均高度：778kmn交點(diǎn)周期：100.38minn降交點(diǎn)地方時(shí)：10：30n相鄰軌跡間距：（赤道）107.4km;（北緯20）101.0kmn重疊率：（赤道）4.9%;（北緯20)10.7%中巴資源1號CCD圖像CCD相機(jī)相機(jī)nB1 0.450.52 m nB2 0.520.59 m nB3 0.630.69 m nB4 0.770.89 m nB5 0.510.73 m nB 1 B 5 分 辨 率20m(19.5m)IRMSS紅外多光譜掃描儀IRMSSnB6 0.500.90m nB7 1.551.75 m nB8 2.082.35 m nB9 10

17、.4012.50 m n空間分辨率：B6-B8:78m B9:156mB6B7B8B6（R）B7（G）B8（B）IRS（印度）數(shù)據(jù)及特點(diǎn)n數(shù)據(jù)來源：印度遙感衛(wèi)星1號。n太陽同步極地軌道。n該衛(wèi)星載有三種傳感器：全色像機(jī)（PAN）；線性成像自掃描儀（LISS）；廣域傳感器（WiFS）。IRS-1D外形示意圖IRS衛(wèi)星影像IRS影像IKONOS衛(wèi)星圖像地區(qū)：地區(qū)：上海浦東上海浦東分辨率：分辨率： 1 m采集時(shí)間：采集時(shí)間： 2000年年 3月月26日日典型衛(wèi)星星座圖示40思考與作業(yè)：思考與作業(yè)：Q1：為什么資源衛(wèi)星大都采用中等高度、近圓形、近極地、太陽：為什么資源衛(wèi)星大都采用中等高度、近圓形、近極

18、地、太陽同步、可重復(fù)軌道？為什么過當(dāng)?shù)攸c(diǎn)的時(shí)間大多設(shè)在同步、可重復(fù)軌道？為什么過當(dāng)?shù)攸c(diǎn)的時(shí)間大多設(shè)在10：30前后，前后，如何保證在如何保證在10:30通過？通過？Q2：給出我國近期的高分一號（二號、八號、九號）、資源三號、：給出我國近期的高分一號（二號、八號、九號）、資源三號、天繪衛(wèi)星的軌道參數(shù)？天繪衛(wèi)星的軌道參數(shù)？Q3: 若有一應(yīng)用，單位安排你負(fù)責(zé)選擇合適的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，你若有一應(yīng)用，單位安排你負(fù)責(zé)選擇合適的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，你會考慮哪些因素？會考慮哪些因素？補(bǔ)充資料：補(bǔ)充資料：國外高分辨率資源衛(wèi)星進(jìn)展國外高分辨率資源衛(wèi)星進(jìn)展.PPT第二小組研究并匯報(bào)內(nèi)容第二小組研究并匯報(bào)內(nèi)容（遙感（遙感2班班110號同學(xué)）號同