第三章 遙感平臺及與運行特點

第三章遙感平臺及與運行特點第一節(jié)遙感平臺的種類第二節(jié)衛(wèi)星軌道及運行特點第三節(jié)陸地衛(wèi)星及運行特點第四節(jié)其他衛(wèi)星及運行特點第一節(jié)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、氣球等人造地球衛(wèi)星——目前運用最廣的遙感平臺（1）低高度、短壽命衛(wèi)星：150~350km，不到一年（2）中高度、長壽命衛(wèi)星：350~1800km，3~5年（3）高高度、長壽命衛(wèi)星：約為36000km

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)星系列一、衛(wèi)星運行規(guī)律—開普勒定律（天體運行的規(guī)律）衛(wèi)星在空間運行，遵循天體運動的開普勒三定律。（一）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。

近地點近地點第二節(jié)衛(wèi)星軌道及運行特點（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(yuǎn)的地方運行的速度要慢些。（三）開普勒第三定律

行星的公轉(zhuǎn)周期的平方與它的軌道長半徑的立方成正比。衛(wèi)星繞地球的運行周期的平方與它的軌道長半徑的立方成正比。T2/a3=CT：運行周期；a：長半徑；C：開普勒常數(shù)二、軌道參數(shù)1、傾角—地球赤道平面與衛(wèi)星軌道平面間的夾角，具體計算是在衛(wèi)星軌道升段時由赤道平面反時針旋轉(zhuǎn)到軌道平面的夾角。2、升交點赤經(jīng)—衛(wèi)星軌道的升交點與春分點之間的角距。升交點為衛(wèi)星由南往北飛行在赤道上的交點。3、近地點角距—在軌道平面內(nèi)升交點和近地點之間的夾角。4、衛(wèi)星軌道長半軸—衛(wèi)星遠(yuǎn)地點到軌道橢圓中心的距離。5、偏心率—焦距與軌道半長軸之比。一些常用參數(shù)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）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。

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)。星下點：衛(wèi)星與地球中心連線在地球表面的交點。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)角滾動俯仰航偏四、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)星軌道太陽同步軌道（sun-synchronoussatelliteorbit）衛(wèi)星的軌道平面和太陽始終保持相對固定的取向。地球靜止衛(wèi)星軌道

(geostationarysatelliteorbit)

在無數(shù)條同步軌道中，有一條圓形軌道，它的軌道平面與地球赤道平面重合，在這個軌道上的所有衛(wèi)星，從地面上看都像是懸在赤道上空靜止不動，這樣的衛(wèi)星稱為地球靜止軌道衛(wèi)星，簡稱靜止衛(wèi)星，這條軌道就稱為地球靜止衛(wèi)星軌道，簡稱靜止衛(wèi)星軌道，高度大約是35800公里。能夠長時間觀測特定地區(qū)，衛(wèi)星高度高，能將大范圍的區(qū)域同時收入視野，應(yīng)用于氣象和通訊領(lǐng)域人們通常簡稱的同步軌道衛(wèi)星一般指的是靜止衛(wèi)星。太陽同步軌道

(sunsynchronousorbit)衛(wèi)星的軌道平面與赤道平面的夾角一般是不會變的,但會繞地球自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。衛(wèi)星軌道傾角接近90°，繞過極地地區(qū)，也稱極軌衛(wèi)星。在太陽同步軌道上，衛(wèi)星每次在同一地方時通過某地。第三節(jié)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☆印度資源衛(wèi)星系列IRS等☆中國資源一號衛(wèi)星——中巴地球資源衛(wèi)星（CBERS)☆高分辨率陸地衛(wèi)星系列☆SAR類衛(wèi)星陸地衛(wèi)星Landsat，1972年發(fā)射第一顆，隨后陸續(xù)發(fā)射了8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，OLI,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-Green0.450-0.51530m2Green0.525-0.60530m3Red0.630-0.6930m4NearIR0.775-0.9030m5SWIR1.550-1.7530m6LWIR10.40-12.560m7SWIR2.090-2.3530m8Pan0.520-0.9015mLandSat30米TM多光譜衛(wèi)星影像LandSat15米ETM全色衛(wèi)星影像Landsat8

LandSat-8上攜帶有兩個主要傳感器：OLI和TIRS。其中OLI（Operational

Land

Imager

）由卡羅拉多州的鮑爾航天技術(shù)公司研制；TIRS（Thermal

Infrared

Sensor），由NASA的戈達(dá)德太空飛行中心研制。發(fā)射者：NASA

類

型：衛(wèi)星發(fā)射時間：2013年2月11號OLI陸地成像儀ETM+波段名稱

波段(μm)空間分辨率(m)波段名稱波段(μm)空間分辨率(m)Band1Coastal0.433–0.45330

Band2Blue0.450–0.51530Band1Blue0.450–0.51530Band3Green0.525–0.60030Band2Green0.525–0.60530Band4Red0.630–0.68030Band3Red0.630–0.69030Band5NIR0.845–0.88530Band4NIR0.775–0.90030Band6SWIR11.560–1.66030Band5SWIR11.550–1.75030Band7SWIR22.100–2.30030Band7SWIR22.090–2.35030Band8Pan0.500–0.68015Band8Pan0.520–0.90015Band9Cirrus1.360–1.39030

波段名稱波段(μm)空間分辨率(m)Band10TIRS110.3—11.3100Band11TIRS211.5—12.5100TIRS傳感器參數(shù)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。

SPOT傳感器衛(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印度的第一代運行性遙感衛(wèi)星

(1)1995年12月，發(fā)射IRS-1C

(2)1997年9月，發(fā)射IRS-1D

全色傳感器：分辨率為5.8米可見光波段，幅寬為70公里，±26度左右可調(diào)側(cè)視。

LISS-III多光譜傳感器：分辨率為23.5米的可見光和近紅外波段，70米的短波紅外波段，幅寬為141公里。

WiFS廣角傳感器：分辨率為188米的可見光和近紅外兩個波段

，幅寬810公里。(3)1996年4月，發(fā)射IRS-P3

攜帶3個傳感器，其中AWiFS傳感器增加一個波段。三、IRS系列衛(wèi)星印度的第二代運行性遙感衛(wèi)星

（1）1999年5月，發(fā)射IRS-P4(OCEANSAT-1)

攜帶兩個傳感器，即OCM(OceanColorMonitor)和MSMR(Multi-frequencyScanningMicrowaveRadiometer)

（2）2003年10月17日，發(fā)射RESOURCESAT-1(IRS-P6)（3）2005年5月發(fā)射CARTOSAT-1(IRS-P5)

攜帶兩個分辨率為2.5米的全色傳感器

數(shù)據(jù)主要用于高程建模，地形圖制圖和地籍制圖。四、CBERS-1中巴資源衛(wèi)星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（ZY-3）衛(wèi)星2012年1月9日發(fā)射傳感器類型：（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。衛(wèi)星參數(shù)：軌道形式：太陽同步圓軌道高度：505.984公里傾角：97.421°重訪周期：5天降交點地方時：10:30AM六、高分辨率陸地衛(wèi)星（一）IKONOS衛(wèi)星由美國空間成像公司(Space-Imaging)研制于1999年9月24日發(fā)射

分辨率：全色1m，多光譜4mIKONOS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(lán)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（二）QuickBird衛(wèi)星美國DigitalGlobe公司研制于2001年10月18日發(fā)射。衛(wèi)星軌道參數(shù)：軌道高度：450km

傾角：98°重訪周期：1～6d。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(lán)：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（三）GeoEye衛(wèi)星于2008年9月6日發(fā)射傳感器參數(shù)：全色傳感器：0.41metersx0.41meters多普段傳感器：1.65metersx1.65meters光譜范圍：450–800nm(pan)450–510nm(blue)510–580nm(green)655–690nm(red)780–920nm(nearIR)重訪周期：<3天定位精度：3米迪拜國際機場0.5米分辨率衛(wèi)星地圖七、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(xì)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)