第3章 遥感平台及运行特点

5
84.3.1一至今
6
93.10.5*
7
99.4.15
18天 ／918km
RBV，3波段 (VIS—NIR) MSS ， 4波段
(VIS—NIR)
星上磁带记录仪贮存数据，当卫星运 行到地面站接收范围时，再回放磁带 数据，由地面站接收。L—3运用了中 继卫星以提高数据传输速率。
16天 ／705km
16 天 ／705km
分辨率
79m 30m 30m 30m 30m 30m 30m 120m
卫星 Landsat-3
传感器 RBV
MSS
谱段m
同Landsat-2 0.5~0.6 0.6~0.7 0.7~0.8 0.8~1.1
10.4~12.6
分辨率
80m 79m 79m 79m 79m 240m
卫星
传感器
ETM+ Landsat-7
2.2、遥感卫星的轨道类型
❖地球同步轨道：卫星运行周期等于地球的自转周期（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，所以又称静止轨 道卫星），如气象卫星、通讯卫星。
❖太阳同步轨道：卫星的轨道面以与地球的公转方向相同方向而同 时旋转的近圆形轨道（如图）
2.2、遥感卫星的轨道类型
太阳同步轨道的星下点轨迹
CCD相机
B1 0.45—0.52 m B2 0.52—0.59 m B3 0.63—0.69 m B4 0.77—0.89 m B5 0.51—0.73 m B1—B5 分 辨 率
20m(19.5m)
IRMSS红外多光谱扫描仪
IRMSS
B6 0.50—0.90m
B7 1.55—1.75 m
回归周期：26天 每天运行圈数：14+9/26 回归周期内的总圈数：373 卫星平均高度：778km 交点周期：100.38min 降交点地方时：10：30 相邻轨迹间距：（赤道）
107.4km;（北纬20°）101.0km 重叠率：（赤道）4.9%;（北纬
20°)10.7%
中巴资源1号CCD图像
IRS-1D外形示意图
IRS卫星影像
IRS影像
IKONOS卫星图像
分辨率：
1m 地区： 上海浦东 采集时间： 2000年 3月26日
典型卫星星座图示
思考与作业：
Q1：为什么资源卫星大都采用中等高度、近圆形、近极地、太阳 同步、可重复轨道？为什么过当地点的时间大多设在10：30前后， 如何保证在10:30通过？ Q2：给出我国近期的高分一号（二号、八号、九号）、资源三号、 天绘卫星的轨道参数？ Q3: 若有一应用，单位安排你负责选择合适的卫星遥感数据， 你会考虑哪些因素？
B6
B7
B8 2.08—2.35 m
B9 10.40—12.50 m
空间分辨率：B6-B8:78m
B9:156m
B6（R）
B7（G）
B8
B8（B）
IRS（印度）数据及特点
数据来源：印度遥感卫星1号。 太阳同步极地轨道。 该卫星载有三种传感器：
全色像机（PAN）； 线性成像自扫描仪（LISS）； 广域传感器（WiFS）。
* Landsat3／MSS的热红外波段因记录仪故障，发射不久失效。 * Landsat4于84年3月因能源出故障，曾中断，修复后运行，现搁置备用。 * Landsat6发射失败。
美国Landsat传感器主要参数
卫星
传感器
Landsat-1 Landsat-2
RBV MSS
谱段m
0.48~0.58 0.58~0.68 0.70~0.83
补充资料：国外高分辨率资源卫星进展.PPT
40
第二小组研究并汇报内容
（遥感2班1~10号同学）
太阳同步轨道的实现原理、卫星轨道 星历描述信息及如何计算卫星何时过
何地？
第三小组研究并汇报内容
（遥感1班11~20号同学）
陆地卫星遥感特点及其典型应用
第四小组研究并汇报内容
（遥感2班11~20号同学）
2.1、遥感卫星轨道参数
轨道面参数：轨道长半轴、轨道偏心率、轨道倾角、升交点赤
经、近地点角距、过地点时刻。
轨道描述参数：卫星高度、运行周期、重复周期、降交点时刻
、扫描带宽度。
2.2、遥感卫星的轨道类型 ❖不同的遥感任务应有不同的轨道要求：
❖ 空间科学探测：一般采用大偏心率椭圆轨道； ❖ 对地全球观测：一般采用太阳同步轨道以利于可见光观测； ❖ 地面目标侦察：要求卫星在目标上空时轨道较低以获取高分辨 率图像。 ❖ 全球通信或导航则需要多颗卫星组成卫星星座。
信息工程学院
Faculty of Information Engineering
遥感平台及运行特点
湖北省武汉市洪山区鲁磨路388号
大纲
遥感平台的种类 卫星轨道及运行特点 陆地卫星及轨道特征
遥感平台
定义：遥感中搭载传感器的工具统 称为遥感平台。
天基系统
卫星、飞船等
近空间系统
平流层飞机/艇
近地层系统
Stereimage olengtn+610,0 h km
(FoLrienet閘oefssciogphet -20?
Stereo image Length 600 km max
thce(Taeap0nft+dtur1coea8fm0wismei,trhaag)e
Height 830 km
CBERS 中巴资源卫星
三脚架
遥感塔
遥感车和遥感船
航空遥感平台
无人机 有人机
飞艇 热气球
航天遥感平台
飞船（阿波罗、神舟…）
航天飞机
空间站(和平号、…)
遥感卫星(LandSat、Spot…)
分辨率（M）
0.01
0.1
卫星 微小卫星 平流层系统
1.0
10.0
100
航空
无人机
1000 m
问题：为什么要发展不同遥感平台？其各有何优势？
陆地资源卫星
SPOT系列（法） IRS（印度）
高分辨陆地卫星
ALOS系列（日） RESURSO1系列（俄）
高光谱卫星
合成孔径雷达
美国Landsat系列卫星
编 号
运行日期
轨道
传感器
数据传输与接收
1 72.7.23—78.1.6
2 75.1.22—82.2.25
3 78.3.5—83.3.31
4
82.7.16—92*
0.5~0.6 0.6~0.7 0.7~0.8 0.8~1.1
分辨率m
80m 80m 80m 79m 79m 79m 79m
卫星
Landsat-4 Landsat-5
传感器 MSS
TM
谱段m
同Landsat-2 0.45~0.52 0.52~0.60 0.63~0.69 0.76~0.90 1.55~1.75 2.08~2.35 10.4~12.6
Landsat卫星过境地方时
Landsat卫星过境地方时(参考Landsat轨道图)
SPOT 5
HRG:高分辨率成像装置
Star tracker
Vegetation:植被成像
HRS:高分辨率立体成像
Doris antenna
法国SPOT卫星主要参数
卫星
SPOT1 SPOT2 SPOT3
发射时间
谱段m
0.50~0.90 0.45~0.52 0.52~0.60 0.63~0.69 0.76~0.90 1.55~1.75 2.08~2.35 10.4~12.6
分辨率
15m 30m 30m 30m 30m 30m 30m 60m
MSS数据获取原理
MSS数据是一种多 光谱段光学—机械 扫描仪所获得的遥 感数据。
ห้องสมุดไป่ตู้
SPOT5：大视场、高分辨率
SPOT5：上海浦东、2.5m 分辨率
SPOT系列卫星的倾斜观测能力
重 复 观 测 能 力 增 强，单 星：2－3天/次，多 星：1天/次 轨 道 旁 向， 接 收 立 体 像 对， 生 成 DEM 地 面 控 制 中 心 编 发 指 令， 控 制 接 收
SPOT系列： 侧摆接收立体像对
轨道旁向倾斜，像对最短时 间差为0.5小时
保证一定的入射角，保证像 对的质量和精度
自动相关生成DEM，高程精 度为7-15米
SPOT5：同轨接收立体像对
H R S
20°
20°
SPOT 5:HRS立体像对接收
HRS在轨立体成像数据带 : – 一次接收像对: 600 km X 120 km = 72000 km²
近地点
Rp vp
ra a
va远地点
Major axis
Minor axis
回顾知识点：开普勒三大定律
开普勒第三定律 行星的公转周期的平方与它的轨道平均半径的立方成正比。 卫星绕地球的运行周期的平方与它的轨道平均半径的立方成正比。
T2/（R+H）3=C T：运行周期，R：地球半径；H：离地高度；C：开普勒常数
轻小型飞机、无人机等
地基系统
地面测量仪器
为什么要跑到卫星上观察地球,有何
优势？ ----目标认识的尺度效应
主权国家的领空指的是？
地面遥感平台
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像的 实验研究。
VEGETATION
0.43~0.47 0.61~0.68 0.78~0.89 1.58~1.75
20 10 20 20
1150 1150 1150 1150
2种工 作模式
SPOT5：大视场、高分辨率
SPOT5：上海浦东、10m 分辨率
SPOT5：大视场、高分辨率
SPOT5：上海浦东、5m 分辨率
一、开普勒第一定律： 星体绕地球（或者太阳）运动的轨道是一个椭圆，地球（太阳）位于椭圆的一 个焦点上。 轨道离地最近的点称近地点，反之为远地点。
近日点
太阳
b 2ea
远日点 a
地球轨道
回顾知识点：开普勒三大定律
二、开普勒第二定律 从地心或者太阳中心到星体的连线（星体向径），在单位时间扫过 的面积相等（面积速度守恒）。卫星在离地近的地方经过时的速度 要快些，在离地远的地方运行的速度要慢些。
➢ 利用地球自转可以实现全球观测
2.3、遥感卫星的姿态
• 三轴倾斜
• 振动：指遥感卫星运行过程中除滚动、俯仰与偏航以外 的非系统的不稳定振动。
• 卫星运行的瞬时参数描述：（X、Y、Z及姿态角）
3、遥感卫星及轨道特征
陆地卫星及轨道特征
定义：用于陆地资源和环境探测的卫星称为陆地卫星。
Landsat系列（美）
T0+90s
Satellite orbit
(Aft tLi閘ensecoofpesi+gh2t0? 12t0hekWtirmdatchkof
Satellit emotio n
Stereimage olengtn,600 h km
Between tcwoonsecuti vleengt 60im0 age h kms,
– 一次接收像对最大持续时间 : 3 minutes
120 km
withitm(hbeaegfgeoinrcenaicpnatgumroeefrTa0) ,
bS(eeaYgntiendlnlToiitnfe0gi+Zam9xoa0ifsgsiXem; cfaoagrpewtucararepdtw/ureirtewhwatrhidtehcftoohmreemacfautmtcaaetimroanearnad)
MSS(同上) TM 7波段 (VIS—NIR) MSS(同上) ETM，8波段 (VIS—NIR)
ETM＋，8波段
利用由几个跟踪与数据中继卫星组成 的实时传输系统(TDRSS)近实时的采 集数据
星上设有3台磁带记录仪，记录和回 放数据
三种数据传输方式：TDRSS实时传 输系统、磁带记录回放、GPS接收器。
海洋卫星遥感特点及其典型应用
第五小组研究并汇报内容
（李四光学院的同学）
气象卫星遥感特点及其典型应用
1986年2.22 1990年1.22 1993年9.26
传感器 HRV
谱段m
0.50~0.59 0.61~0.68 0.79~0.80 0.51~0.73
分辨率m 备注
20
20
2台
20
HRV
10
SPOT4 1998年3
HRVIR
0.50~0.59 049~0.73 0.79~0.80 1.58~1.75
----目标认识的尺度效应
2、卫星轨道及运行特点
2.1、卫星运行轨道及轨道参数
卫星运行的轨道面：卫星在太空中的运行，是一种受到地球以及月球和 太阳引力的规律性运动，它所在的包含地球在内的平面叫轨道面。 轨道参数：描述卫星轨道特征的数值组称为轨道参数。
回顾知识点：开普勒三大定律
卫星空间轨道及其运行特征 开普勒定律：卫星在空间运行，遵循天体运动的开普勒三定律。