R第3章1：卫星遥感平台及运行特点1

1、第三章第三章 卫星遥感平台及运行特点卫星遥感平台及运行特点 本章主要内容本章主要内容遥感平台的概述遥感平台的概述卫星轨道参数卫星轨道参数气象卫星系列气象卫星系列陆地卫星系列陆地卫星系列海洋卫星系列海洋卫星系列第一节第一节 遥感平台（遥感平台（Platform)Platform)的种类的种类遥感平台：遥感中搭载遥感遥感平台：遥感中搭载遥感器的工具统称器的工具统称n地面平台地面平台：三角架、遥感塔、遥感车和遥感船三角架、遥感塔、遥感车和遥感船等与地面接触的平台称为地面平台或近地面平等与地面接触的平台称为地面平台或近地面平台。高度一般在台。高度一般在100米以下。米以下。三角架：三角架：0.75-2

2、.00.75-2.0米；对测定各种地物的波米；对测定各种地物的波谱特性和进行地面摄影。谱特性和进行地面摄影。遥感塔：遥感塔：固定地面平台；用于测定固定目标固定地面平台；用于测定固定目标和进行动态监测；高度在和进行动态监测；高度在6 6米左右。米左右。遥感车、船遥感车、船：高度的变化；测定地物波谱特高度的变化；测定地物波谱特性、取得地面图像；遥感船除了从空中对水性、取得地面图像；遥感船除了从空中对水面进行遥感外，可以对海底进行遥感。面进行遥感外，可以对海底进行遥感。第一节第一节 遥感平台（遥感平台（Platform)Platform)的种类的种类航空平台：航空平台：包括飞机和气球。包括飞机和气球

3、。飞机按高度可以分为低空平台、中空平台和高空平台。低空平台：2000米以内，对流层下层中。中空平台：2000-6000米 ，对流层中层。高空平台：12000米左右的对流层以上。气球：低空气球：凡是发放到对流层（1200米以下）中去的气球称为低空气球； 高空气球：凡是发放到平流层中去的气球称为高空气球。可上升到12-40公里的高空。填补了高空飞机升不到，低轨卫星降不到的空中平台的空白。航天平台：包括卫星、火箭、航天飞机、宇宙飞航天平台：包括卫星、火箭、航天飞机、宇宙飞船。船。高空探测火箭高空探测火箭 飞行高度一般可达飞行高度一般可达300km一一400km，介于，介于飞机和人造地球卫星之间。飞机

4、和人造地球卫星之间。优势：优势：火箭可在短时间内发射并回收，可火箭可在短时间内发射并回收，可以抢好天气快速遥感，不受轨道限制，应以抢好天气快速遥感，不受轨道限制，应用灵活，可对小范围地区遥感。用灵活，可对小范围地区遥感。不足：不足：但由于火箭上升时冲击强烈，易损但由于火箭上升时冲击强烈，易损坏仪器，而且付出的代价大，取得的资料坏仪器，而且付出的代价大，取得的资料不多，所以火箭不是理想的遥感平台不多，所以火箭不是理想的遥感平台 人造地球卫星人造地球卫星 按飞行高度和寿命可分为以下按飞行高度和寿命可分为以下3 3种：种： a.a.低高度、短寿命卫星低高度、短寿命卫星 高度为高度为150km150k

5、m一一350km350km，寿命只有，寿命只有1 1星期一星期一3 3星期。星期。可获得较高地面分辨力的图像。多数用于军事侦察。可获得较高地面分辨力的图像。多数用于军事侦察。 b.b.中高度、长寿命卫星中高度、长寿命卫星 高度为高度为350km350km一一1800km1800km（一般在（一般在400km-100km)400km-100km)，寿命在寿命在1 1年以上。属于这类的有陆地卫星、海洋卫星、年以上。属于这类的有陆地卫星、海洋卫星、气象卫星等。气象卫星等。 c.c.高高度、长寿命卫星高高度、长寿命卫星 高度约为高度约为36000km36000km。主要为通讯卫星、。主要为通讯卫星、气

6、象卫星，气象卫星，也用于地面动态监测，如监测火山、地震、林火及预也用于地面动态监测，如监测火山、地震、林火及预报洪水等。报洪水等。 1、升交点赤经卫星轨道的升交点向径与春分点向径之间的夹角。卫星轨道的升交点向径与春分点向径之间的夹角。第二节第二节 卫星轨道参数卫星轨道参数升交点：升交点：卫星由南向卫星由南向北运行时，与北运行时，与地球赤道面的地球赤道面的交点交点降交点降交点 ：卫星由北向：卫星由北向南运行时，与南运行时，与地球赤道面的地球赤道面的交点交点 1.升交点赤经卫星轨道的升交点向径与春分点向径之间的夹角。卫星轨道的升交点向径与春分点向径之间的夹角。2 2、近地点角距、近地点角距 指升交

7、点向径与卫星轨道近地点向径之间的夹角指升交点向径与卫星轨道近地点向径之间的夹角 。3 3、轨道倾角轨道倾角i i指卫星轨道面与地球赤道面之间的夹角。即从升交指卫星轨道面与地球赤道面之间的夹角。即从升交点一侧的轨道面至赤道面点一侧的轨道面至赤道面 。3 3、轨道倾角轨道倾角i i决定了轨道面与赤道面的关系。决定了轨道面与赤道面的关系。赤轨卫星：赤轨卫星：i=0i=00 0, ,轨道面与赤道面重合轨道面与赤道面重合顺轨卫星：顺轨卫星： 0 00 0 i i 90900 0，卫星运行方向与地球自，卫星运行方向与地球自转方向一致转方向一致极轨卫星：极轨卫星：i=90i=900 0, ,轨道面与轨道面与

8、地轴重合地轴重合逆轨卫星：逆轨卫星：90900 0 i i 1801800 0 ，卫星运行方向与地球自转方卫星运行方向与地球自转方向相反。向相反。轨道倾角轨道倾角i i也确定了卫星对也确定了卫星对地球观测范围。地球观测范围。如：当如：当i i 90900 0时，观测范围时，观测范围为北纬为北纬i i到南纬到南纬i i之间之间4 4、卫星轨道的长半轴卫星轨道的长半轴a a指卫星轨道远地点到椭圆轨道中心的距离指卫星轨道远地点到椭圆轨道中心的距离 。它确定了卫星距地面的高度。它确定了卫星距地面的高度。将卫星分为：将卫星分为：低轨卫星：低轨卫星：150-300150-300kmkm中轨卫星：中轨卫星：

9、1000km1000km左右左右高轨卫星：高轨卫星：36000km36000km处处5 5、卫星轨道的偏心率（或称扁率）卫星轨道的偏心率（或称扁率）e e 它确定了轨道的形状。它确定了轨道的形状。大多数对地观测卫星其大多数对地观测卫星其e e接近于接近于0 0，近园形轨道近园形轨道。且且匀速运行匀速运行，有利于曝，有利于曝光控制和全球范围获得光控制和全球范围获得一致比例尺影像。一致比例尺影像。abae22卫星轨道的短半轴卫星轨道的短半轴卫星轨道的长半轴卫星轨道的长半轴6 6、卫星过近地点时刻卫星过近地点时刻t t和运行周期和运行周期T T卫星过近地点时刻卫星过近地点时刻t:t:指卫星过近地点的

10、时间指卫星过近地点的时间运行周期运行周期T:T:卫星从升交点（或降交点）通过时刻到下一个升卫星从升交点（或降交点）通过时刻到下一个升交点（或降交点）通过时刻间的平均时间。交点（或降交点）通过时刻间的平均时间。开普勒第三定律：开普勒第三定律：地球同步轨道：地球同步轨道：若若T=24T=24时，时，与地球自转周期相同的卫与地球自转周期相同的卫星轨道，它位于地球上空星轨道，它位于地球上空35860km35860km处。处。3)(HRCT开普勒常数开普勒常数地球半径地球半径卫星高地面的卫星高地面的平均高度平均高度决定了卫星轨道面与赤道面的相对位置：决定了卫星轨道面与赤道面的相对位置：升交点升交点赤经赤

11、经、近地点角距近地点角距、轨道倾角轨道倾角i i和和卫星过卫星过近地点时刻近地点时刻t t，决定了卫星轨道的形状：决定了卫星轨道的形状：卫星轨道的长半轴卫星轨道的长半轴a a和和卫卫星轨道的偏心率星轨道的偏心率e e卫星轨道参数卫星轨道参数1 1、升交点赤经、升交点赤经2 2、近地点角距、近地点角距3 3、轨道倾角、轨道倾角i i4 4、卫星轨道的长半轴、卫星轨道的长半轴a a5 5、卫星轨道的偏心率（或称扁率）、卫星轨道的偏心率（或称扁率）e e6 6、卫星过近地点时刻、卫星过近地点时刻t t和运行周期和运行周期T T其它一些参数其它一些参数1.1.卫星姿态角：卫星姿态角：坐标定义：以卫星质

12、心为坐标原点，沿轨道前进坐标定义：以卫星质心为坐标原点，沿轨道前进的切线方向为的切线方向为x x轴，垂直于轨道方向为轴，垂直于轨道方向为Y Y轴，垂直轴，垂直xyxy平面为平面为z z轴轴卫星姿态：滚动，俯仰，航偏卫星姿态：滚动，俯仰，航偏滚动：绕滚动：绕x x轴旋转的姿态角轴旋转的姿态角俯仰：绕俯仰：绕y y轴旋转的姿态角轴旋转的姿态角航偏：绕航偏：绕z z轴旋转的姿态角轴旋转的姿态角卫星姿态角的测定方法卫星姿态角的测定方法有红外姿态测量仪、星相机、陀螺仪（测定航偏）有红外姿态测量仪、星相机、陀螺仪（测定航偏）2.2.卫星速度卫星速度当轨道为园形时当轨道为园形时, ,平均速度平均速度：HRG

13、MVG G万有引力常数；万有引力常数；M M地球质量；地球质量；R R平均地球半径；平均地球半径；H H卫星平均离地高度。卫星平均离地高度。星下点的平均速度（地速）为星下点的平均速度（地速）为VHRRVN3.3.卫星运行周期卫星运行周期T T卫星从升交点（或降交点）通过时刻到下一个升卫星从升交点（或降交点）通过时刻到下一个升交点（或降交点）通过时刻间的平均时间交点（或降交点）通过时刻间的平均时间3)(HRCT开普勒常数开普勒常数地球半径地球半径卫星高地面的卫星高地面的平均高度平均高度CHRT32开普勒常数开普勒常数地球半径地球半径卫星高地面的卫星高地面的平均高度平均高度运行周期运行周期T T开

14、普勒第三定律：开普勒第三定律：4.4.卫星高度卫星高度RCTH32地球同步卫星（静止卫星）地球同步卫星（静止卫星）：T=24T=24时，与地球自转周期时，与地球自转周期相同的卫星，它位于地球上空相同的卫星，它位于地球上空35860km35860km处。卫星公转的角处。卫星公转的角速度和地球的自转角速度相等，相对于地球似乎固定于速度和地球的自转角速度相等，相对于地球似乎固定于高空某一点。高空某一点。5.5.同一天相邻轨道间在赤道处的距离同一天相邻轨道间在赤道处的距离卫星从升交点（或降交点）通过时刻到下一个升卫星从升交点（或降交点）通过时刻到下一个升交点（或降交点）通过时刻间的平均时间交点（或降交

15、点）通过时刻间的平均时间60242TRLaaR为地球长轴半径为地球长轴半径6.6.每一天卫星绕地球圈数每一天卫星绕地球圈数TLRna60242运行周期运行周期7.7.重复周期重复周期intnndD指卫星从某地上空开始运行，经过若干时间的指卫星从某地上空开始运行，经过若干时间的运行后，回到该地上空时所需要的天数。运行后，回到该地上空时所需要的天数。偏移系数：某天某一轨道相偏移系数：某天某一轨道相对于上一天同号轨道偏移的对于上一天同号轨道偏移的轨道数轨道数)(intnIntegern注意：与运行周期相区别注意：与运行周期相区别8.8.太阳同步轨道太阳同步轨道指卫星轨道面与太阳地球连线之间在黄道面内指卫星轨道