遥感课件：第三章 航天遥感

第三章航天遥感乔红波一、航天遥感概述航天遥感泛指利用各种空间飞行器为平台的遥感技术系统。它以地球人造卫星为主体，包括载人飞船、航天飞机和空间站，有时也把各种行星探测器包括在内。在航天遥感平台上采集信息的方式有四种：一是宇航员操作，如在“阿波罗”飞船上宇航员利用组合像机拍摄地球照片：二是卫星舱体回收，如中国的科学实验卫星回收的卫星像片；三是通过扫描将图像转换成数字编码，传输到地面接收站；四是卫星数据采集系统收集地球或其它行星、卫星上定位观测站发送的探测信号，中继传输到地面接受站。

1、人造卫星的分类（1）根据运行轨道高度①、低高度、短寿命卫星，150-200km，1-3周，军事②、中高度、长寿命卫星，300-1500km，1年以上，陆地卫星、气象卫星、海洋卫星③、高高度、长寿命卫星，35786km，3年以上，通讯卫星，静止气象卫星（2）按照用途①、科学卫星：探测卫星、天文卫星②、技术卫星：试验卫星③、应用卫星：地球资源卫星、气象卫星、海洋卫星、通讯卫星、测地卫星、导航卫星、侦察卫星、截击卫星等2.卫星的运行特征遵守开普勒三定律：椭圆轨道、地球位于一个焦点上，卫星与地球连线在等时间内扫过面积相等。（1）运行轨道类型①、地球同步轨道运行周期与地球自转周期相同（其中的静止轨道，倾角为零，距地球赤道上空35786km，地球同步轨道有无数条，而地球静止轨道只有一条）（通讯卫星、广播卫星、气象卫星）②、太阳同步轨道轨道平面绕地球自转轴旋转，旋转方向与地球公转方向相同，旋转角速度等于地球公转角速度，特点：相同方向经过同一纬度的当地时间相同。（地球资源卫星）③、极轨轨道倾角为90o轨道，观察范围最大，可获得全球资料，静止轨道，可获得赤道附近小于三分之一的资料。（气象卫星、地球资源卫星、侦察卫星）2.卫星的运行特征2.卫星的运行特征（2）轨道形状椭圆形，有近地点和远地点（4）卫星坐标和姿态①、地心坐标：地心至春分点为X轴，Y轴在赤道平面内且垂直与X轴，Z轴垂直于X轴、Y轴的直角坐标系。卫星沿固定轨道运行，坐标一般以时间为参数，在星历表中可查。②、三轴定向：卫星运动方向X轴（滚动）、垂直轨道面的Y轴（俯仰）、垂直地球的Z轴（航偏）3、航天遥感的特点（1）范围大、宏观性（2）周期性、动态性（3）多谱段识别多种地物（4）成图快（5）收集资料方便，不受地形限制二、陆地卫星（Landsat）原名地球资源技术卫星ERTS（EarthResourceTechnologySatellite），它是美国国家航空和航天局NASA（NationalAeronauticsandSpaceAdministration）发射的用来获取卫星图像的一种遥感平台，以探测陆地环境和资源为主。

Landsat卫星是目前世界范围内应用最广泛的载有光学传感器的民用对地观测卫星，在围绕地球的轨道上运转，获取了数百万幅有价值的图像。图像上载有丰富的地面信息，在农业、林业、生态、地质、地理、气象、水文、海洋、环境污染、地图测绘等方面得到了广泛的应用。1、Landsat传感器（1）反束光导摄影管RBVReturnBeamVidiconCameraLandsat1、Landsat2、Landsat3（2）多光谱扫描仪（MSS）

MultiSpectralScannerLandsat1-5（3）专题制图仪（TM）

ThematicMapperLandsat4、Landsat5（4）改进型增强专题制图仪（ETM+）

EnhancedThematicMapperPlusLandsat72、TM各波段及其遥感意义TM1：0.45~0.52μm，蓝波段；对水体的穿透力强，对叶绿素与叶色素浓度反映敏感，有助于判别水深、水中叶绿素分布、沿岸水和近海水域制图等；TM2：0.52~0.60μm，绿波段；在两个叶绿素吸收带间，相应于健康植物的绿色；对健康茂盛植物反映敏感，对水的穿透力较强；TM各波段及其遥感意义TM3：0.63~0.69μm，红波段；为叶绿素的主要吸收波段；反映不同植物的叶绿素吸收、植物健康状况，用于区分植物种类与植物覆盖度；TM4：0.76~0.90μm，近红外波段；对绿色植物类别差异最敏感，用于生物量调查、作物长势测定、进行农作物估产等。TM各波段及其遥感意义TM5：1.55~1.75μm，中红外波段；处于水的吸收带（1.4~1.9μm）内，反映含水量敏感，用于土壤湿度、植物含水量调查、水分状况、地质研究，作物长势分析等，提高区分不同作物类型的能力，易于区分云、冰与雪。TM各波段及其遥感意义TM6：10.4~12.5μm，热红外波段；在这个波段来自表面发射的辐射量，按照发射能力和温度（表面）测定，根据辐射响应的差别，区分农、林覆盖类型，辨别表面湿度、水体、岩石以及监测与人类活动的热特征，进行热测量与制图，对于植物分类和估算收成很有用。TM7：2.08~2.35μm，近红外波段；处于水的强吸收带，为探测岩石发射光谱特性而选择的，用于城市土地利用与制图，岩石光谱反射及地质探矿与地质制图，特别是热夜变岩页环的制图。三、SPOT卫星SPOT卫星由瑞典、比利时等国家参加，法国国家空间研究中心（CNES）设计制造。1986年发射第一颗，到2002年已经发射了5颗。SPOT的轨道是太阳同步圆形近极地轨道，高度822km左右，卫星的覆盖周期是26天，重复感测能力一般3～5天，部分地区达到1天。1、SPOT卫星的参数波段分辨率高分辨率几何装置植被探测器高分辨率立体成像装置PA：0.51～0.73μm2.5m或5m--10mB0：0.43～0.47μm--1km--B1：0.49～0.61μm10m----B2：0.61～0.68μm10m1km--B3：0.78～0.89μm10m1km--SWIR：1.58～1.75μm20m1km--视场宽度60km2250km120km2、SPOT卫星的优点图像空间分辨率高，可达10-20米。地面扫描宽度117公里（每台60公里，两台间重叠3公里）。灵敏度高。在良好的光照条件下可探测出低于0.5%的地面反射变化。带有可定向的反射镜，使仪器具有偏离天顶点（倾斜）观察的能力（倾角±27o）。具有立体观测能力。四、气象卫星系列1、气象卫星概述（1）美国的“泰诺斯”(TIROS)卫星系列：第一代实验气象卫星，从60年-65年共发射了10颗，极轨气象卫星；美国的雨云（Nimbus）卫星系列：64-78年共发射了7颗，太阳同步轨道；美国的艾萨（ESSA）卫星系列：66-69年共发射了9颗，极轨气象卫星；美国的NOOA卫星系列：70-94年共发射了16颗。太阳同步轨道。气象卫星概述（2）日本GMS卫星、俄罗斯的GOMES卫星、欧盟METEOSAT-3卫星、印度的INSAT、美国的两颗静止卫星(GOES-E和GOES-W)共6颗卫星组成地球静止气象卫星监测网。（3）中国也先后成功地发射了8颗气象卫星（4颗FY-1和4颗FY-2）。依靠这些卫星，中国建立了自己的卫星天气预报和监测系统。FY-1是极轨气象卫星。FY-2是静止气象卫星。2、气象卫星的特点（1）轨道：低轨和高轨；（2）成像面积大，有利于获得宏观同步信息，减少数据处理容量；（3）短周期重复观测：静止气象卫星30分钟一次；极轨卫星半天一次；（4）资料来源连续、实时性强、成本低。3.气象卫星观测的优势（1）空间覆盖优势（2）时间取样优势（3）资料一致性优势（4）综合参数观测优势4、气象卫星的应用领域（1）天气分析与气象预报；（2）气候研究与气候变迁的研究；（3）资源环境领域：海洋研究、森林火灾、水污染。五、中巴地球资源卫星CBERS中巴地球资源卫星是1988年中国和巴西两国政府联合议定书批准，在中国资源一号原方案基础上，由中、巴两国共同投资，联合研制的卫星（代号CBERS）。并规定CBRES投入运行后，由两国共同使用。CBERS-1是我国第一代传输型地球资源卫星，星上三种遥感相机可昼夜观测地球，利用高码速率数传系统将获取的数据传输回地球地面接收站，经加工、处理成各种所需的图片，供各类用户使用。1、CBERS的波段设置CBERS的波段设置2、中巴资源卫星的特点（1）可替代性（2）自主性（3）经济性（4）高精度、高性能的太阳同步轨道卫星公用平台六、其他卫星1、QuickBird（美）2、IKONOS（美）3、OrbView（美）4、Formosat（台）5、IRS（印）6、RadarSat（加）7、ASTER（美）8、MODIS（美）七、卫星数据的采购1、卫星数据查询网址：http:///2、卫星数据选择考虑事项：（1）空间分辨率能否满足制图比例尺要求；

(2）光谱特征能否满足解译要求；（3）满足前两个要求下的卫星数据性价比。3、卫星产品处理级别分类（1）原始数据产品（Level0）原始数据产品是卫星下行数据经过格式化同步、按景分幅、格式重整等处理后得到的产品，产品格式为HDF格式，其中包含用于辐射校正和几何校正处理所需的所有参数文件。原始数据产品可以在各个地面站之间进行交换并处理。（2）系统几何校正产品（Level2）系统几何校正产品是指经过辐射校正和系统级几何校正处理的产品，其地理定位精度误差为250米，一般可以达到150米以内。如果用确定的星历数据代替卫星下行数据中的星历数据来进行几何校正处理，其地理定位精度将大大提高。几何校正产品的格式可以是FAST－L7A格式、HDF格式或GeoTIFF格式。卫星产品处理级别分类（3）几何精校正产品（Level3）几何精校正