第章卫星遥感及其影像

遥 ③ 地面控制——处理系统 感 原 ●站网
理
★ 跟踪和数据中继卫星TDRS 为了利用有限
与 的地面接收站，保证卫星数据的实时发送，启
方 用两颗跟踪和数据中继卫星TDRS（Tracking
法 and Data Relay Satellite）。
RS
第8章 卫星遥感及其影像
8.1 卫星遥感技术系统简介
原 (Earth Resource Technology Satellite)，是由美
理 国国家航空和航天局（NASA）发射的用来获取
与 地球表面图像的一种遥感平台，以观察陆地环
方 境和资源为主。到目前为止Landsat计划已经发
法
射了7颗卫星，现在正常运行的是 Landsat5和
Landsat7号卫星，6号卫星因发射失败而丢失。
方
星载系统包括遥感卫星平台及传感器，是遥感信
法 息获取的重要组成部分。
地面控制—处理系统是整个系统的核心，负责监
RS 测卫星的工作状况，及时向卫星发射各种指令，指挥 星体和传感器的工作，并负责数据的接受和处理。
第8章 卫星遥感及其影像
8.1 卫星遥感技术系统简介 遥 感 原 理 与 方 法
RS
第8章 卫星遥感及其影像
-7
RS
在赤道上相邻轨道间距离
成象宽度
159 km 185 km
172 km 185 km
在赤道上相邻轨道间重叠度
26km(14%)
13km(7%)
第8章 卫星遥感及其影像
8.2 Landsat卫星及其影像
遥 ② Landsat图像的空间信息
感 原 ●图像经纬度
理
卫星图像地理坐标的经纬度根据成像时间、
第8章 卫星遥感及其影像
8.1 卫星遥感技术系统简介
遥 ② 星载系统
感
原
星载系统是卫星遥感的核心部件，按照控
理 与 方 法
制中心的指令进行工作，主要接收来自地面各 种地物的电磁辐射信息，同时收集各地面数据 收集站发送的信息，然后将这两种信息再发回 地面数据接收站。星载系统主要包括平台服务 系统和有效载荷两个分系统。
不太严格时，可以当作地形略图使用；在较大比
RS 例尺制图中，应考虑投影变形的影响，必须进行 几何纠正和投影转换。
第8章 卫星遥感及其影像
8.2 Landsat卫星及其影像
遥 ② Landsat图像的空间信息
感 原 理
●图像的分辨率
Mss：航高920km，瞬时视场角0.086m弧度，分 辨率79.12m，RBV：孔径45mm，分辨率21m。
8.1 卫星遥感技术系统简介
遥 ① 遥感测试系统 感 原 ●遥感试验区
理
★定标校准站 用于对传感器和遥感数据进行定
与 标校准，分为几何校准站和辐射校准站两类。
方
★普通观测站和遥测数据收集站 人工或自动观
法 测收集温度、湿度、雨量、风速等环境数据，
直接或通过卫星发送给地面站，为遥感图像的
RS 分析处理和校正提供参考和依据。
第8章 卫星遥感及其影像
内容提要：
遥 感
介绍卫星遥感技术系统，Landsat、SPOT
原 和CBERS等陆地遥感卫星，气象卫星，以及
理 卫星遥感技术新发展。
与 重点和难点:
方
法
各种卫星的运行特征、传感器成像方式、
影像的空间信息与光谱特性，高空间分辨率
RS 和光谱分辨率遥感影像的特点。
遥
感
第8章
原 理
感
原
地面控制—处理系统是遥感技术系统的核
理 心。星体从发射时起，直到在空间连续运转，
与 地面一直需要有庞大的系统来指挥、控制、保
方 障和配合它的工作。地面系统通常由站网、空
法 间控制中心、遥感数据处理与管理中心组成。
RS
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8.1 卫星遥感技术系统简介
遥 ③ 地面控制——处理系统 感 原 ●站网
遥 ② Landsat图像的空间信息
感 原 ●图像经纬度
理
卫星图像经纬度受卫星轨道倾角及运行速度
与 控制。由于卫星轨道倾角99°左右，因此，卫星
方 运行轨道与经线形成一个交角，叫图像方位角。
法
N
N
N
W
EW
EW
E
RS
S 赤道地区
S 中纬地区
S 北极圈地区
第8章 卫星遥感及其影像
8.2 Landsat卫星及其影像
保证卫星运行周期，要求卫星轨道与太阳同步，
与 即卫星轨道相对于地球的角进动，与太阳相对于
方 地球的角进动相等，也就是卫星通过任意纬度的
法 地方时基本是不变的。要实现与太阳同步，卫星
运行的轨道必须西移，轨道倾角要大于90°，使
RS 两条相邻轨道之间的距离与该运行时段内太阳由
东向西移动的距离相等。
第8章 卫星遥感及其影像
法 的航向重叠是地面处理分幅时，采用使扫描电子
束分开，产生两次重复扫描，即相邻两像幅各扫
RS 一次的方法，产生重叠影像。MSS航向重叠9%，
TM为5%。
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8.2 Landsat卫星及其影像
遥 ② Landsat图像的空间信息
感 原 理
●图像的重叠 ★旁向重叠 旁向重叠是图像在相邻轨道间
8.1 卫星遥感技术系统简介
遥 ① 遥感测试系统
感
原
遥感测试系统主要进行基础理论、观测试
理 验和应用研究工作：
与
★进行卫星和航空遥感的模拟试验；
方
★试验遥感仪器设备的性能；
法
★测试研究地物波谱特性；
★标定、校准试验研究；
RS
★试验和改进遥感图像分析处理技术，进行
解译理论和方法研究。
第8章 卫星遥感及其影像
卫星遥感及其影像
与
方
法
RS
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8.1 卫星遥感技术系统简介
遥
卫星遥感技术系统大致包括遥感测试系统、星载
感 系统和地面控制—处理系统三个子系统。
原
遥感测试系统是卫星遥感系统的基础，主要进行
理 地物波谱和传感器波段的研究，新型传感器的研制试
与 验，遥感数据辐射校正及综合光谱信息研究。
与
卫星编号
传感器及波段编号
地面分辨率（m）
方
1，2
RBV：1，2，3
3
RBV：全色波段
80 40
法
1～7
MSS：4，5，6，7
80
3
MSS：8
240
4，5
TM：1，2，3，4，5，7
30
RS
4，5
TM：6
7
ETM+：1，Hale Waihona Puke ，3，4，5，7120 30
7
ETM+：6
60
7
ETM+：全色波段(Pan)
15
RS
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8.1 卫星遥感技术系统简介
遥 ② 星载系统
感 原 理
●平台服务分系统 由各种控制和服务性
仪器组成，以保障星体正
与 常运行和工作。
方
★控制星体姿态
法
★通讯联系和数据管理
★调整轨道
RS
★监测仪器工作状态
★电源供应
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8.1 卫星遥感技术系统简介
遥 ② 星载系统 感 原 ●有效载荷分系统
与 卫星姿态和运行方向等因素，由数据处理机构通
方 过确定卫星的轨道位置在地球表面投影的方法，
法 用计算机求得，注记在像幅四周，间隔为30´，
纬度60°以上地区，采用1°间隔。
RS
粗制图像：用图像中心点的经纬度推算，概略坐标
精制图像：在概略坐标用控制点经纠正计算后得到
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8.2 Landsat卫星及其影像
旁向重叠从赤道向两极逐渐增大。
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8.2 Landsat卫星及其影像
遥 ② Landsat图像的空间信息
感
原 ●图像的投影
理
★RBV RBV是透镜成像，属于中心投影。
与
★MSS、TM和ETM+ 扫描成像，属多中
方 心投影，且投影中心是动态的。因卫星高度很大，
法 视场角很小，可近似地看作是垂直投影，当要求
H i
方
运行周期
T
法
长半轴
α
降交点时间(过赤道平均太阳时)t
915 km 99.125° 103.26 min 7285.438 km 9：42 am
705 km 98.22° 98.9 min 7083.465 km 9：45 am
重复周期
D
18 天(251 圈)
16 天(233 圈)
偏移系数
d
-1
理
★跟踪站 跟踪星体，不断对星体进行观测，
与 将测得的卫星轨道数据及时提供给控制中心，
方 以计算星体空间轨道及其变化，控制卫星的运
法 行。分为固定型和流动型两种。
★接收站 主要指挥和控制星体工作和接收星
RS 体传送下来的遥感图像信息及其有关数据（如
卫星姿态参数）。
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8.1 卫星遥感技术系统简介
8.2 Landsat卫星及其影像
遥 ① Landsat的运行特征 感 原 ●采用可重复中高度回归轨道
理
重复周期是指卫星从某地上空开始运行，回
与 到该地上空时所需要的天数，即对全球覆盖一遍
方 所需的时间。Landsat的运行周期98－103.26分，
法 每天围绕地球14圈，形成14条间隔2875km、宽度
方 于控制卫星姿态，使图像处理简化。
法
Landsat1～3轨道倾角99.125°，Landsat
4/5、7轨道倾角98.22°，为近极地轨道。能保
RS 证全球绝大部分地区都在卫星覆盖之下。
第8章 卫星遥感及其影像
8.2 Landsat卫星及其影像
遥 ① Landsat的运行特征
感 原 理
●卫星运行与太阳同步 为了保证传感器在不变条件下进行探测，并
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8.2 Landsat卫星及其影像
遥 ② Landsat图像的空间信息
感 原 理 与
●图像的重叠 ★航向重叠 图像航向重叠是图像沿卫星运
行方向的重叠。RBV由于25秒的固定的曝光时间 间隔，便形成了固定的26公里（14%）的航向重
方 叠区域。MSS和TM是连续扫描成像，相邻图像
遥 ② Landsat图像的空间信息
感 原 ●图像获取的时间
理
图像获取时间是指获取图像信息的地方时间，
与 Landsat轨道是与太阳同步轨道，通过赤道的平
方 均太阳时为上午9时45分左右，实际上通过中纬
法 度地区都在上午9－10时左右。这种近乎一致的
光照条件，使全球范围内相同的地物具有相似的
RS 色调和灰度值，同时能形成立体感最强的阴影， 便于互相对比，进行一致的分类和识别。
与 构。目前较完善的数据资料中心是资源卫星的
方 数据管理系统，担负把接收站记录的视频信号
法 加工处理成粗制和精制两种图像产品的任务。
同时，还要对这些产品进行编目、制卡、编写
RS 资料简介等工作，以便管理和提供使用。
第8章 卫星遥感及其影像
8.2 Landsat卫星及其影像
遥
感
Landsat 卫 星 原 名 地 球 资 源 技 术 卫 星 ERTS
RS
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8.2 Landsat卫星及其影像 遥 感 原 理 与 方 法
RS
第8章 卫星遥感及其影像
8.2 Landsat卫星及其影像
遥 ① Landsat的运行特征 感 原 ●准圆形、近极地轨道
理
Landsat的轨道为近圆形轨道，与地面保持
与 距离相等。使卫星图像比例尺基本一致，有利
遥 ③ 地面控制——处理系统 感 原 ● 空间控制中心
理
空间控制中心是卫星遥感系统的大脑，负
与 责监测和指挥卫星的运行，制定卫星及传感器
方 的日程，控制和协调全系统的正常工作。
法
RS
第8章 卫星遥感及其影像
8.1 卫星遥感技术系统简介
遥 ③ 地面控制——处理系统 感 原 ● 数据处理与管理中心
理
简称数据资料中心，有时也叫数据处理机
理
有效载荷分系统包括传感器和其他专用设
与 备如数据传输、空间环境监测和星上数据收集
方 等星上遥感装置，是星体的主要组成部分。
法
数据经编码、调制、变频和功放，由天线
发射出射频信号，在卫星经过地面站上空时，
RS 被地面站接收。
第8章 卫星遥感及其影像
8.1 卫星遥感技术系统简介
遥 ③ 地面控制——处理系统
185km的条带。Landsat1～3的重复周期为18天，
RS Landsat4～7为16天。轨道的重复回归性有利于对
地面地物或自然现象的变化作动态监测。
第8章 卫星遥感及其影像
8.2 Landsat卫星及其影像
遥 ① Landsat的运行特征 感 原 ●采用可重复中高度回归轨道
理
Landsat要求对地面有较高的分辨率，同时
与 又有较长的寿命，以便于地球资源调查与制图，
方 所以采取中高度轨道（500—1000km）。
法
RS
第8章 卫星遥感及其影像
8.2 Landsat卫星及其影像
遥 ① Landsat的运行特征
感 原
Landsat系列卫星运行参数
理
项目
卫星编号
Landsat1～3
Landsat4/5，7
与
轨道高度 轨道倾角
第8章 卫星遥感及其影像
8.2 Landsat卫星及其影像
遥 ② Landsat图像的空间信息 感 原 ●图像的像框扭动
的重叠，由轨道间距和成像宽度决定。
与
Landsat1 ～ 3 在 赤 道 上 的 旁 向 重 叠 度 14% ；
方 Landsat4/5，7在赤道上的旁向重叠约占7%。因
法 为地球是一个椭球体，卫星轨道在两极上空相交，
因而相邻轨道间的距离从赤道向两极逐渐缩短，
RS 而卫星对地面扫描宽度不变。因此，卫星图像的