卫星参数.docx

2.1.1.1 EOS/MODIS美国国家航空航天局（NASA）自1991年开始实施对地观测系列（Earth Observation System，EOS）计划。1999年12月18日成功发射了这一系列对地观测卫星中得第一颗卫星TERRA（极地轨道环境遥感卫星），过顶时间为当地时间上午10:30和晚上10:30，以取得最好光照条件并最大限度地减少云的影响。第二颗星AQUA于2002年5月4日发射成功，其主要任务也是对地观测，每日地方时下午过境，在数据采集时间上与TERRA形成互补。中分辨率成像光谱仪MODIS（Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer）是EOS系列卫星的主要探测仪器，是CZCS、AVHRR、HIRS和TM等仪器的继续，具有36个光谱通道，分布在0.4m14m的电磁波谱范围内，覆盖了当前各主要遥感卫星的主要观测通道，各通道范围和主要用途如表2-1所示。星下点的空间分辨率12通道为250m、37通道为500m、836通道为1000m，扫描速度20.3RPM，扫描宽度2330km10km，其横向的扫描每次是一条宽度约10km的扫描带，其中包含了1000m分辨率的扫描线10条、500m分辨率的扫描线20条、250m分辨率的扫描线40条。与NOAA卫星相比，MODIS空间分辨率大幅提高，提升了一个量级，即由NOAA的千米级提高到了MODIS的百米级。另外，光谱分辨率也大大提高，36个光谱通道观测大大增强了对地球复杂系统的观测能力和对地表类型的识别能力。当前，MODIS是卫星上唯一将实时观测数据通过x波段向全世界直接广播、可以免费接收数据并无偿使用的星载仪器，全球许多国家和地区都在接收和使用MODIS数据，其36个波段的数据可以同时提供反映陆地、云边界、云特征、海洋水色、浮游植物、生物地理、化学、大气水汽、地表温度、云顶温度、大气温度、臭氧和云顶高度等来自大气、海洋和陆地表面的信息。这些数据对于开展自然灾害与生态环境监测、全球环境和气候变化研究以及进行全球气候变化的综合性研究等有着非常重要的意义 闵文彬长江上游MODIS影像的水体自动提取方法J高原气象，2004，23（增刊）：141-145, 刘玉洁，杨忠东等编著MODIS遥感信息处理与算法M北京：科学出版社，2001。表2-1 MODIS光谱波段和主要用途用途通道带宽光谱辐射率信噪比要求陆地/云/汽溶胶边界1620 67021.81282841 87624.7201陆地/云/汽溶胶特性3459 47935.32434545 56529.022851230 12505.47461628 16527.327572105 21551.0110海洋水色/浮游植物/生物地球化学8405 42044.98809438 44841.983810483 49332.180211526 53627.975412546 55621.075013662 6729.591014673 6838.7108715743 75310.258616862 8776.2516大气水汽17890 92010.016718931 9413.65719915 96515.0250地面/云温度203.660 3.8400.45（300K）0.05213.929 3.9892.38（335K）2.00223.929 3.9890.67（300K）0.07234.020 4.0800.79（300K）0.07大气温度244.433 4.4980.17（250K）0.25254.482 4.5490.59（275K）0.25卷云水汽261.360 1.3906.00150（SNR）276.535 6.8951.16（240K）0.25287.175 7.4752.18（250K）0.25云特性298.400 8.7009.58（300K）0.05臭氧309.580 9.8803.69（250K）0.25地面/云温度3110.780 11.2809.55（300K）0.053211.770 12.2708.94（300K）0.05云顶高度3313.185 13.4854.52（260K）0.253413.485 13.7853.76（250K）0.253513.785 14.0853.11（240K）0.253614.085 14.3852.08（220K）0.35通道 1 - 19 单位为nm；通道20 - 36 的单位为m光谱辐射率单位是 （W/m2 -m-sr）实际信噪比性能目标优于要求的3040%2.1.1.1 SPOT卫星SPOT卫星是法国空间研究中心（CNES）研制的一种地球观测卫星系统。“SPOT”系法文Systeme Probatoire dObservation dela Tarre的缩写，意即地球观测系统，至今已发射SPOT卫星15号。SPOT-1号卫星于1986年2月22日发射成功。卫星采用近极地圆形太阳同步轨道。轨道倾角93.7，平均高度832公里（在北纬45处），绕地球一周的平均时间为101.4分钟。轨道是“定态”（phased）的，重复覆盖周期为26天。卫星覆盖全球一次共需369条轨道。卫星在地方时上午10时30分由北向南飞越赤道，此时轨道间距为108.6km里。随纬度增加轨距缩小。SPOT-1SPOT-3卫星的性能基本上是相同的，星上载有两台完全相同的高分辨率可见光遥感器（HRV），是采用电荷耦合器件线阵（CCD）的推帚式（push-broom）光电扫描仪，其地面分辨率全色波段为10m，多波段为20m。当以“双垂直”方式进行近似垂直扫描时，两台仪器共同覆盖一个宽117km的区域，并且产生一对SPOT影像。两帧影像有3km的重叠部分，其中线在参考轨道上。其中每一影像覆盖面积6060km2。当进行侧向（可达27）扫描时，每一影像覆盖面积为8080km2。这种交向观测可获得较高的重复覆盖率和立体像对，便于进行立体测图。SPOT-4于1998年3月发射，它增加了一个短波红外波段（1.58 pm 1.75pm）；把原0.61m0.68m的红波段改为0.49m0.73m包含“红”的波段，并替代原全色波段，可以产生分辨率10m的黑白图像和分辨率20m的多光谱数据；增加了一个多角度遥感仪器，即宽视域植被探测仪Vegetation（VGT），用于全球和区域两个层次上对自然植被和农作物进行连续监测，对大范围的环境变化、气象、海洋等应用研究很有意义。VGT被设计为垂直方向的空间分辨率1.15km，扫描宽度2250km，可见光一短波红外波段0.43m1.75m共5个波段。它们为蓝波段0.43m 0.47m、绿波段0.50m 0.59m、红波段0.61m 0.68m，近红外波段0.79m 0.89m、短波红外波段1.58m 1.75m。SPOT-4中的VGT和HRVs将使同一区域有可能同时获得较大范围的粗分辨率数据和小范围的细分辨率数据。 SPOT-5于2002年5月4日发射，星上载有两台高分辨率几何成像装置（HRG）、一台高分辨率立体成像装置（HRS）、一台宽视域植被探测仪（VGT）等，空间分辨率最高可达2.5m，前后模式实时获得立体像对，运营性能有很大改善，在数据压缩、存储和传输等方面也均有显著提高。 目前，SPOT-1和SPOT-2卫星的各2台星载磁带记录仪均已失灵，SPOT-1卫星于2001年1月转入轨道备用状态，SPOT-2卫星也只能以实时传输数据的方式工作，SPOT-3卫星于1996年11月突然停止工作而报废，只有SPOT-4和SPOT-5卫星均在正常运行 程三友，李英杰SPOT系列卫星的特点与应用J地质学刊，2010，34（4）：400-405。表2-2 SPOT数据特征SPOT-13SPOT-4SPOT-5波段范围（m）空间分辨率（HRV）波段范围（m）空间分辨率波段范围（m）空间分辨率HRGVEGHRGVEGHRS0.510.7310m0.490.7310mPAN:0.490.692.5或5m10m0.430.471.15kmB:0.430.471km0.500.5920m0.500.5920m1.15kmVIS:0.490.6110m0.610.6820m0.610.681.15kmR:0.610.6810m1km0.790.8920m0.790.8920m1.15kmNIR:0.780.8910m1km1.581.7820m1.15kmSWIR:1.581.7820m1km视场（km）60视场（km）602250视场（km）6022501202.1.1.1 Radarsat卫星Radarsat-1卫星是加拿大空间局研制的一个兼顾商用及科学试验用途的C波段合成孔径雷达（SAR）系统，于1995年11月4日发射升空。卫星运行在高度793km、倾角98.6、运行周期100.7min的太阳同步轨道上，重复周期为24d，其主要探测目标为海冰，同时还考虑到陆地成像，以便应用于农业、地质等领域。该系统具有7种模式、25种波束及不同入射角，因而具有多种分辨率、不同幅宽和多种信息特征，适用于全球环境和土地利用、自然资源、洪涝灾害监测等。表2-26Radarsat-1卫星主要技术参数项目 指标 轨道太阳同步轨道（晨昏）轨道高度：796km倾角：98.6运行周期：100.7min（14轨/d）重复周期：24d极化方式HH俯视方向右侧视工作模式波束位置入射角（）标称分辨率（m）景大小（标称值：kmkm）精细F1F53748105050标准S1S7204930100100幅宽W1203130165165W2313930150150W3394530130130窄幅扫描SN1204050300300SN2314650300300宽幅扫描SW12049100500500超高入射角H1H64959257575超低入射角L1102335170170Radarsat-2卫星于2007年12月14日在哈萨克斯坦的拜科努尔航天发射基地成功发射，为目前世界上最先进的商业卫星之一。作为Radarat-1的后续星，Radarsat-2除延续了Radarsat-1的拍摄能力和成像模式外，还增加了3m分辨率超精细模式和8m全极化模式，并且可以根据指令在左视和右视之间切换，不仅缩短了重访周期，还增加了立体成像的能力。此外，Radarsat-2可以提供11种波束模式及大容量的固态记录仪等，并将用户提交编程的时限缩短到412小时，这些都使Radarsat-2的运行更加灵活和便捷。另外，Radarsat-1和Radarsat-2双星互补，加上雷达全天候全天时的主动成像特点，可以在一定程度上缓解卫星数据源不足的问题，并推动雷达数据在国内各个领域的广泛应用和发展。表2-27 Radarsat-2卫星主要技术参数项目 指标 轨道太阳同步轨道（晨昏）轨道高度：796km倾角：98.6运行周期：100.7min（14轨/d）重复周期：24d俯视方向左右侧视波束模式极化方式入射角（）标称分辨率（m）景大小（标称值：kmkm）距离向方位向超精细可选单极化（HH、VV、HV、VH）3040332020多视精细3050885050精细可选单双极化（HH、VV、HV、VH）（HHHV、VVVH）3050885050标准20492526100100宽20453026150150四极化精细四极化（HHVVHVVH）20411282525四极化标准20412582525高入射角单极化（HH）496050507575窄幅扫描可选单双极化（HH、VV、HV、VH）（HHHV、VVVH）20465050300300宽幅扫描20491001005005002.1.1.2 ENVISAT卫星ENVISAT卫星是欧空局的对地观测卫星系列之一，于2002年3月1日发射升空。卫星运行在高度796km、倾角98.54、运行周期100min的太阳同步轨道上，重访周期为35d。星上载有10种探测设备，其中4种是ERS-1/2所载设备的改进型，所载最大设备是先进的合成孔径雷达（ASAR），可生成海洋、海岸、极地冰冠和陆地的高质量图像，为科学家提供更高分辨率的图像来研究海洋的变化。其他设备将提供更高精度的数据，用于研究地球大气层及大气密度。作为ERS-1/2合成孔径雷达卫星的延续，Envisat-1数据主要用于监视环境，即对地球表面和大气层进行连续的观测，供制图、资源勘查、气象及灾害判断之用。与ERS的SAR传感器一样，ENVISAT-1 ASAR也工作在C波段，波长为5.6cm。同时ASAR也具有许多独特的性质，如多极化、可变观测角度、宽幅成像等，可广泛应用于水灾监测、作物估产、油污调查、海冰监测等诸多方面。另外，在成像和交替极化两种工作模式下，ASAR可以在侧视1045的范围内提供7种不同入射角的成像。表2-38 ENVISAT卫星及ASAR主要技术参数项目 指标 轨道太阳同步轨道轨道高度：796km倾角：98.54运行周期：100min重复周期：35dASAR工作模式成像宽度（km）极化方式分辨率成像（Image）最大100VV或HH30交替极化（Alternating Polarization）最大100VV/HH或VV/VH或HH/HV30宽幅（Wide Swath）约400VV或HH150全球监测（Global Monitoring）约400VV或HH1000波谱（Wave）5VV或HH10表2-9 ENVISAT/ASAR的七种入射角成像位置代号幅宽（km）星下点距离（km）入射角范围（）IS110518729215.022.9IS210524234719.226.7IS38233741926.031.4IS48841250031.036.3IS56549055535.839.4IS67055062039.142.8IS7