第三章遥平台感

1、福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系1第三章第三章 遥感平台遥感平台3.1 遥感平台的种类3.2 卫星的轨道3.3 主要遥感卫星简介福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系2中国高分一号卫星南印度洋海域观测到疑似漂浮物福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系3“高分一号”中国重大科技项目高分辨率对地观测卫星(简称“高分卫星”)系统， 其首星“高分一号”于2013年4月26日12时13分04秒在酒泉卫星发射中心由长征二号丁运载火箭成功发射择机发射。 福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系4“高分一号” :2米全色、米全色、8米多光谱、米多光谱、 福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系5“

2、高分一号”高分一号卫星发射成功后，将能够为国土资源部门、农业部门、环境保护部门提供高精度、宽范围的空间观测服务，在地理测绘、海洋和气候气象观测、水利和林业资源监测、城市和交通精细化管理，疫情评估与公共卫生应急、地球系统科学研究等领域发挥重要作用。 福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系6第一节第一节 遥感平台的种类遥感平台的种类遥感平台：遥感平台：遥感中搭载传感器的工具统称为遥感平台遥感中搭载传感器的工具统称为遥感平台（ platformplatform）。）。 遥感平台的种类很多，按平台距地面的遥感平台的种类很多，按平台距地面的高度大体上可分为高度大体上可分为地面平台地面平台、航空平台航空

3、平台和和航天平台航天平台三类。三类。福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系7一、地面平台一、地面平台 三角架、遥感塔、遥感车和遥感船等与地面接触的平台三角架、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台。它通过地物光谱仪或传感器称为地面平台或近地面平台。它通过地物光谱仪或传感器来对地面进行近距离遥感，测定各种地物的波谱特性及影来对地面进行近距离遥感，测定各种地物的波谱特性及影像的实验研究。像的实验研究。l 三角架：三角架：0.75-2.0米；对测定各种地物的波谱特性和进行地面摄米；对测定各种地物的波谱特性和进行地面摄影。影。l 遥感塔：遥感塔：固定地面平台；用于测定固定目

4、标和进行动态监测；固定地面平台；用于测定固定目标和进行动态监测；高度在高度在6米左右。米左右。l 遥感车、船：遥感车、船：高度的变化；测定地物波谱特性、取得地面图像；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面进行遥感外，可以对海底进行遥感。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。福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系8福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系9二、航空平台二、航空平台 航空平台主要指高度在航空平台主要指高度在0以内的遥感飞机以内的遥感飞机等。按照飞机飞行高度的不同，又可分为低空平等。按照飞机飞行高度的不同，又可分为低空平台、中空平台和高空

5、平台。台、中空平台和高空平台。低空平台：低空平台：低空平台是在离地面低空平台是在离地面2000以内的对流以内的对流层下层飞行的，主要层下层飞行的，主要 获取中比例尺或大比例尺航空遥获取中比例尺或大比例尺航空遥感图像。感图像。中空平台：中空平台：是在离地面是在离地面20006000之间的对流层之间的对流层中层飞行的。主要获取中比例尺或小比例尺的航空遥中层飞行的。主要获取中比例尺或小比例尺的航空遥感图像。感图像。高空平台：高空平台：是在离地面是在离地面12000左右的对流层顶层和左右的对流层顶层和同温层下层中飞行的。同温层下层中飞行的。福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系10福建师范大学地理科

6、学学院 地球信息科学系11三、航天平台三、航天平台 航天平台指高度在航天平台指高度在50以上的人造地球以上的人造地球卫星、宇宙飞船、空间轨道站和航天飞机等。卫星、宇宙飞船、空间轨道站和航天飞机等。 在航天平台上进行的遥感是航天遥感。在航天平台上进行的遥感是航天遥感。 航天航天遥感可以对地球进行宏观的、综合的、动态遥感可以对地球进行宏观的、综合的、动态和快速的观察。和快速的观察。n 低高度、低高度、 短寿命卫星短寿命卫星：轨道高度为轨道高度为150350km，寿命只有几天到几十天。寿命只有几天到几十天。 n 中高度、中高度、 长寿命卫星：长寿命卫星：轨道高度为轨道高度为3501800km，寿命在

7、年以上，一般在年。寿命在年以上，一般在年。n 高高度、高高度、 长寿命卫星：长寿命卫星：也称为地球同步卫星或静止也称为地球同步卫星或静止卫星，高度约为卫星，高度约为36000km，寿命更长。，寿命更长。福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系12福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系13第二节第二节 卫星的轨道卫星的轨道 卫星在空间中的位置可以用椭圆轨道的空间形状、位置和某一时卫星在空间中的位置可以用椭圆轨道的空间形状、位置和某一时刻卫星在轨道中的位置来确定，而轨道的空间形状、位置和某一时刻刻卫星在轨道中的位置来确定，而轨道的空间形状、位置和某一时刻卫星在轨道中的位置可用下列个参数来描述。卫

8、星在轨道中的位置可用下列个参数来描述。一、卫星在空间中的位置和姿态一、卫星在空间中的位置和姿态福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系14一、卫星在空间中的位置和姿态一、卫星在空间中的位置和姿态1、轨道长半径（、轨道长半径（）：）：卫星轨道远地点到椭圆中心的距离为轨卫星轨道远地点到椭圆中心的距离为轨道长半径，它确定了卫星距地面的高度。道长半径，它确定了卫星距地面的高度。2、卫星轨道偏心率（、卫星轨道偏心率（e）3、轨道面倾角（、轨道面倾角（ i） ：指卫星轨道面与地球赤道面之间的夹角，指卫星轨道面与地球赤道面之间的夹角，它决定了轨道面与赤道面或与地轴之间的关系。它决定了轨道面与赤道面或与地轴之

9、间的关系。4、升交点赤经（、升交点赤经（）：）：升交点赤经指卫星轨道的升交点向径与升交点赤经指卫星轨道的升交点向径与春分点向径之间的夹角。春分点向径之间的夹角。5、近地点角距（、近地点角距（）：）：交点向经与近地点向径之间的夹角称为交点向经与近地点向径之间的夹角称为近地点角距。近地点角距。6、卫星过近地点时刻（、卫星过近地点时刻（ t ） 和运行周期（和运行周期（T）：）：卫星过近卫星过近地点的时间称为过近地点时刻。地点的时间称为过近地点时刻。福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系15二、卫星轨道的种类二、卫星轨道的种类1、地球同步轨道：、地球同步轨道：地球同步轨道的运行周期等于地球的自转周

10、地球同步轨道的运行周期等于地球的自转周期，即卫星与地球转动的角速度相同，其传感器总是朝向地球固定期，即卫星与地球转动的角速度相同，其传感器总是朝向地球固定的位置，如果从地面上各地方看过去，卫星在赤道上的一点是静止的位置，如果从地面上各地方看过去，卫星在赤道上的一点是静止不动的，所以又称静止轨道。不动的，所以又称静止轨道。福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系16二、卫星轨道的种类二、卫星轨道的种类2、太阳同步轨道：、太阳同步轨道：太阳同步轨道指卫星的轨道面绕地球的自转太阳同步轨道指卫星的轨道面绕地球的自转轴旋转，旋转方向与地球的公转方向相同，并且旋转的角速度等于轴旋转，旋转方向与地球的公转方

11、向相同，并且旋转的角速度等于地球公转的平均角速度，即卫星的轨道面始终与当时的地心地球公转的平均角速度，即卫星的轨道面始终与当时的地心 日心连日心连线保持恒定的角度。线保持恒定的角度。福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系17第三节第三节 主要的遥感卫星简介主要的遥感卫星简介一、陆地卫星一、陆地卫星二、气象卫星二、气象卫星三、海洋卫星三、海洋卫星福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系18一、陆地卫星一、陆地卫星-landsat-landsat1、landsat卫星计划卫星计划福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系19一、陆地卫星一、陆地卫星-landsat-landsat1、landsat

12、卫星计划卫星计划Launched byDate of launchDate of terminationAltitudeSensorRecurrent periodLANDSAT-1NASA1972.7.231978.1.6 915kmRBV/MSS18 daysLANDSAT-2NASA1975.1.221982.2.25915kmRBV/MSS18 daysLANDSAT-3NASA1978.3.5 1983.3.31915kmRBV/MSS18 daysLANDSAT-4NASA1982.7.162001.6.15705kmMSS/TM16 daysLANDSAT-5NASA1984.3

13、.1 Operating*1705kmMSS/TM16 daysLANDSAT-6NASA1993.10.51993.10.5- ETM16 daysLANDSAT-7NASA1999.4.15Operating*2705kmETM+16 days福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系20一、陆地卫星一、陆地卫星-landsat-landsat2、landsat传感器传感器LANDSAT-5 ： Multispectral Scanner (MSS) ： MSS is an optical sensor to observe the reflected solar radiation fro

14、m the earth surface in four different spectral bands by a combination of the optical system and the sensor. Thematic Mapper (TM). TM is a more advanced version of observation equipment than MSS, which observes the earths surface in 7 spectral bands ranging from visible to thermal infrared regions. L

15、ANDSAT-7 ： Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+), the successor of TM. The observation bands are basically same seven bands as TM and the newly added band 8 with a 15m of high resolution.福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系21Wavelength Visible : 2bands Near-infrared : 2bands Spatial Resolution 80m Swath Width 185km

16、福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系22Wavelength Visible : 3bands Near-infrared and Middle-infrared : 3bandsThermal-infrared : 1band Spatial Resolution Visible,Near-infrared and Middle-infrared : 30m Thermal-infrared : 120m Swath Width About 180km 福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系23The ETM+ is an improved version of the Landsat

17、 4/5 Thematic Mapper (TM) payloads, but still provides data continuity with all prior Landsat missions. Improvements in the instrument include increased spatial resolution of the thermal IR band (Band 6), improvement of the radiometric calibration equipment, and the addition of a panchromatic band (

18、Band 8). Below is a simplified diagram of the ETM+. 福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系24Characteristic Bandwavelength bandResolution1 0.45-0.52m mm 30m 2 0.52-0.60m mm 30m 3 0.63-0.69m mm 30m 4 0.76-0.90m mm 30m 5 1.55-1.75m mm 30m 6 10.4-12.5m mm 60m 7 2.08-2.35m mm 30m 8 0.50-0.90m mm 15m 福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系25

19、一、陆地卫星一、陆地卫星-landsat-landsat3、landsat的轨道的轨道Sun-synchronous orbitSub-recurrent orbit福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系26一、陆地卫星一、陆地卫星-SPOT-SPOT1、SPOT卫星的轨道、传感器卫星的轨道、传感器sun-synchronous sub-recurrent orbitSPOT-1, -2 and -3 are equipped with CCD sensors called High Resolution Visible Imaging System (HRV). SPOT-4 is equ

20、ipped with two CCD sensors, HRVs successor, High Resolution Visible and Infrared (HRVIR) and Vegetation (VGT)*1. The observation bands of HRVIR are basically same as HRV and the newly added band 4, short wave infrared (SWIR: 1.58 to 1.75mm). VGT observes wide area with a swath of 2,250 km. 福建师范大学地理科

21、学学院 地球信息科学系27一、陆地卫星一、陆地卫星-SPOT-SPOT1、SPOT卫星计划卫星计划 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 2000 01 02 03 04 05 06 07 08 09 SPOT 5 SPOT 4 卫星运行服务中断发射日或重新开始服务日 SPOT 1 SPOT 2SPOT 3 福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系28福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系29Observation Band Visible : 2bands Near-infrared : 1band Panchromatic-Band : 1b

22、and Spatial Resolution Multispectoral-Band : 20m Panchromatic-Band : 10m Swath Width About 60km 福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系30福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系31SPOT-HRV - PanchromaticoPanchromatic (PAN)oSpatial resolution: 10 moSpectral resolution: 0.51 0.73 mm福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系32SPOT-HRV MultispectraloMultispectral

23、(XS)oSpatial resolution: 20 moSpectral resolutionn0.50-0.59 mmn0.61-0.68 mmn0.79-0.89 mmn1.58-1.75 mm n(SWIR band added to SPOT 4)福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系33 3、SPOT的倾斜观测功能的倾斜观测功能重复观测能力单星：重复观测能力单星：23天天/次，多星：次，多星：1天天/次次SPOT can observe not only the earths surface just underneath the satellite but also slan

24、twise to the satellites path by changing the scan direction of the sensors. It can shorten the time period for observing a specified area repetitively. 福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系34 Spot Spot 立体像对立体像对 轨道旁向倾斜，像对最短时间差为0.5小时自动相关生成DEM，高程精度为7-11米 (VirtuoZo)福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系352020600 Km maxiHRS120 Km立体成像装置HRS

25、福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系36Spot 5 同轨立体像对Spot 5 HRS立体像立体像对生成的对生成的10米高程精度米高程精度DEM福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系37一、陆地卫星一、陆地卫星（CBERS-1CBERS-1）福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系38一、一、陆地卫星陆地卫星-环境与灾害监测预报小卫星环境与灾害监测预报小卫星福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系39一、陆地卫星-高分辨率卫星 当前最主要的高分辨率卫星有美国的IKONOS、 QuickBirdQuickBird 、ORBVIEW等。、IKONOS卫星卫星: IKONOS卫星于1999年月

26、24日发射成功，是世界上第一颗提供高分辨率卫星影像的商业遥感卫星。 卫星的成功发射，不仅创立了崭新的商业化卫星影像标准，同时通过提供分辨率的高清晰度卫星影像，开拓了一种更快捷、更经济的获取最新基础地理信息的途径。福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系40IKONOS光谱波段设置(4m)近红外近红外 .76-.90 microns (4m)蓝波段蓝波段 .45-.52 microns (4m)绿波段绿波段 .52-.60 microns (4m)红波段红波段 .63-.69 microns福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系41Jensen, 2000福建师范大学地理科学学院 地球信息科学

27、系42福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系43福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系44一、陆地卫星一、陆地卫星- -高分辨率卫星高分辨率卫星2QuickBird卫星卫星: QuickBirdQuickBird卫星于2011年10月发射，是目前世界上唯一能提供亚米级分辨率的商业卫星，具有引领行业的地理定位精度和海量星上存储，单景影像比同期其他的商业高分辨率卫星高出-1倍。 而且QuickBirdQuickBird卫星系统每年能采集500104平方公里的卫星影像数据，存档数据以很高的速度递增。 在中国境内每天至少有-个过境轨道，存档数据约500104平方公里。福建师范大学地理科学学院 地球

28、信息科学系45QuickBird光谱波段设置福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系46QuickBird Panchromatic Satellite Imagery (0.6 m全色卫星影像)福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系47QuickBird Pan-Sharpened Satellite Imagery (0.6 m)福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系48一、陆地卫星一、陆地卫星- -高分辨率卫星高分辨率卫星3Orbview卫星卫星: Orbview 卫星是世界上最早提供高分辨率影像的商业卫星之一。 Orbview 提供分辨率的全色影像和分辨率的多光谱影像。分辨率的影像

29、能够清晰反映地面上的房屋、汽车等地物，并能生成高精度的电子地图和三维飞行场景。多光谱影像提供了彩色和近红外波段的信息，可以从高空中更深入的刻画城市、乡村和未开发土地特征。福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系49福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系50二、气象卫星二、气象卫星1、气象卫星概述、气象卫星概述 气象卫星是对地球及其大气层进行气象观测的人造地球卫星，是太空中的高级自动化气象站，它能连续、快速、大面积地探测全球大气变化情况。 气象卫星按所在轨道可分成地球静止轨道气象卫星和太阳同步轨道气象卫星两类，后者也称极地轨道气象卫星。福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系51A.A.美国的

30、美国的“泰诺斯泰诺斯 ” ”(TIROS)(TIROS)卫星系列卫星系列：第一代实：第一代实验气象卫星，从验气象卫星，从6060年年-65-65年共发射了年共发射了1010颗，极轨气颗，极轨气象卫星。象卫星。A.A.美国的雨云（美国的雨云（NimbusNimbus）卫星系列）卫星系列： 64-7864-78年共年共发射了发射了7 7颗，太阳同步轨道。颗，太阳同步轨道。B.B.美国的艾萨（美国的艾萨（ESSAESSA）卫星系列）卫星系列：66-6966-69年共发射年共发射了了9 9颗。颗。C.C.美国的美国的NOOANOOA卫星系列卫星系列：70-9470-94年共发射了年共发射了1616颗。

31、颗。太阳同步轨道。太阳同步轨道。福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系52全球气象卫星观测网福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系532 2、气象卫星的轨道、气象卫星的轨道 极地轨道 地球同步轨道福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系543 3、气象卫星的优势和特点、气象卫星的优势和特点（1）空间覆盖优势）空间覆盖优势 极轨气象卫星在约900km的高空对地观测，一条轨道的扫描宽度可达2800km。每天都可以得到覆盖全球的资料 地球静止卫星在36万公里的高空观测地球，一颗静止卫星的观测面积就可达1亿7千万平方公里，约为地球表面的13 只有通过卫星的大范围观测，才使人类获得了几乎无常规观测的

32、大范围海洋、两极和沙漠地区的资料。 目前已经可以通过卫星观测系统，获取全球或任何感兴趣区域的空间连续的高分辨率气象和环境资料,不受国界限制。福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系553 3、气象卫星的优势和特点、气象卫星的优势和特点（2） 气象卫星时间取样优势时间取样优势观测可以大大地改善资料的时间取样频次。特别是静止气象卫星可以获得每小时一次的大范围实时资料，必要时甚至可以获取半小时的资料。有利于对灾害性天气的动态监测。 双星组网的极轨气象卫星也可以每天提供4次全球覆盖的图象资料和垂直探测资料。而常规高空站每天只在00时12时（世界时）进行两次观测,且无法观测海洋和无人地区。福建师范大学地

33、理科学学院 地球信息科学系563 3、气象卫星的优势和特点、气象卫星的优势和特点（3）资料一致性优势）资料一致性优势 与地面和高空常规观测相比，卫星资料具有内在的均一性和良好的代表性。 尽管世界气象组织（WMO）已经颁布了一系列规范来统一常规观测仪器的性能和观测方法，但仍不能避免不同国家和地区、使用不同仪器和方法获得的资料的不一致性。 测站分布的不均匀等，也使资料的不确定性增加。 气象卫星是在较长一段时期内使用同一仪器对全球进行观测，资料的相对可比较性强、分布均匀一致性好。卫星资料则是对一定视场面积内的取样平均值，具有较好的区域代表性。福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系573 3、气象卫

34、星的优势和特点、气象卫星的优势和特点（4）综合参数优势）综合参数优势 与其它观测方法相比，气象卫星是从大气层外这个新视角观测地球大气系统的，所以有些重要的气候变量，特别是通过整个垂直方向大气层的积分参数，如地气系统的反照率、大气顶的地气系统的射出长波辐射，只能通过气象卫星观测才能获得。 目前已成功地从气象卫星观测资料中导出了全球大气温度和湿度廓线、辐射平衡、海陆表面温度及云顶温度、风场、云参数、冰雪覆盖、云中液态水含量和降水量、臭氧总量和廓线、陆地下垫面状态、植被状况等诸多重要气候和环境参数,这是任何其他观测手段所不能观测的。福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系584 4、气象卫星的主要应

35、用、气象卫星的主要应用（1）天气分析与天气预报）天气分析与天气预报福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系594 4、气象卫星的主要应用、气象卫星的主要应用（2）火情监测）火情监测福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系604、气象卫星的应用举例、气象卫星的应用举例（3）沙尘暴监测）沙尘暴监测福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系61三、海洋卫星三、海洋卫星 海洋卫星主要用于海洋温度场，海流的位置、界线、流向、流速，海浪的周期、速度、波高，水团的温度、盐度、颜色、叶绿素含量，海水的类型、密集度、数量、范围以及水下信息、海洋环境等方面的动态监测。 自美国1978年月22日发射世界上第一颗海洋卫

36、星Seasat- 1以后，前苏联、日本、法国和欧洲空间局等相继发射了一系列大型海洋卫星。 这些卫星一般搭载有光学遥感器（如水色扫描仪、主动区微波遥感器、散射计、 SAR等）和被动式微波遥感器等多种海洋遥感有效载荷，可提供全天时、全天候海况实时资料。福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系62主要的海洋卫星系列主要的海洋卫星系列美国的海洋卫星（美国的海洋卫星（SEASAT):SEASAT):1978年发射；近极地太阳同步轨道；扫描覆盖海洋的宽度1900km；五种传感器，以微波为主。日本的海洋观测卫星系列（日本的海洋观测卫星系列（MOS-1)MOS-1)：获取大陆架浅海的海洋数据。欧洲海洋卫星系列

37、（欧洲海洋卫星系列（ERSERS）：）：主要用于海洋学、海冰学、海洋污染监测等领域。加拿大的雷达卫星（加拿大的雷达卫星（RADARSATRADARSAT）: :加、美、德、英共同设计，1995年发射。福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系631 1、RadarsatRadarsat卫星系列卫星系列RADARSATRADARSAT卫星是加拿大于卫星是加拿大于9595年年1111月月4 4日发射的，它具有日发射的，它具有7 7种模式、种模式、2525种波束，不同入射角，因而具有多种分辨率、种波束，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、不同幅宽和多种信息特征。适用于全球环境和土地利用、自然资源监测等。自然资源监测等。RADARSA