第3章 遥感平台及运行特点
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遥感平台及与运行特点
1 2 3
多元化遥感平台
未来遥感平台将呈现多元化发展，包括卫星、无 人机、飞艇、地面车辆等多种平台，以满足不同 应用场景的需求。
高分辨率与高精度
随着遥感技术的不断进步，遥感平台的分辨率和 精度将不断提高，为地球观测提供更加精细的数 据。
智能化与自动化
遥感平台将越来越智能化和自动化，包括自动目 标识别、自动数据处理、自动决策等功能，提高 遥感应用的效率和准确性。
大气层影响
大气层中的气体、水汽、气溶胶等成 分对电磁波有吸收、散射和反射作用 ，影响电磁波的传播路径和能量分布 。
地面物体反射、辐射特性
01
02
03
反射特性
地面物体对电磁波的反射 能力与其表面粗糙度、颜 色、含水量等因素有关。
辐射特性
地面物体自身会发射电磁 波，其辐射强度与物体温 度、发射率等物理性质有 关。
05
CHAPTER
遥感平台数据处理技术
数据预处理
辐射定标
将遥感器记录的电压或数字量化值（DN）转化为绝对辐 射亮度值（辐射率）的过程，或者转化反射率、表面温度 等物理量有关的相对值的处理过程。
大气校正
消除由大气散射、吸收、反射引起的误差的处理过程。
几何校正
消除或改正遥感影像几何误差的过程。
图像增强处理
要点二
救援应用
在自然灾害发生后，遥感技术可以为救援工作提供重要信 息支持。例如，利用无人机遥感技术获取灾区的高分辨率 影像，帮助救援人员了解现场情况，规划救援路线和分配 救援资源。同时，遥感平台还可以实时监测灾区的环境变 化，为救援工作提供决策依据。
07
CHAPTER
总结与展望
遥感平台发展趋势预测
应用领域与意义
第3章遥感平台及运行特点
第3章遥感平台及运行特点遥感平台是指利用遥感技术和相关技术手段，对地球表面进行观测、监测和分析的综合性平台。
具体而言，遥感平台包括卫星遥感平台、航空遥感平台和地面遥感平台，它们分别利用卫星、航空器和地面设备采集数据，通过信号处理、数据传输和数据处理等环节，提供地球环境、资源和灾害等方面的信息。
遥感平台的运行特点主要有以下几个方面：1.大范围：遥感平台通过卫星或航空器等方式，可以对较大范围的地区进行观测和监测。
相比于传统的地面观测手段，遥感平台具有广覆盖、高时效性的特点，可以全面了解地球表面的变化和动态。
2.高分辨率：遥感平台可以获取高分辨率的数据，提供更详细、更精确的地理信息。
高分辨率的数据有助于对地表特征进行详细分析，例如城市建设、森林覆盖、湖泊水体等，在城市规划、资源管理和环境监测等方面起到重要作用。
3.多源数据：遥感平台可以整合多种数据源，包括多个卫星、航空器以及地面设备获取的数据。
通过综合利用不同数据源的信息，可以提高数据的可靠性和综合分析的精度，为各领域的决策提供更全面、更准确的依据。
4.实时监测：遥感平台可以进行实时监测和远程操作，及时掌握地表变化情况。
例如，对于灾害监测和应急救援，遥感平台可以实时获取信息，为灾害预警和救援提供支持。
5.长时间连续观测：遥感平台可以连续观测地球表面的变化，获取长时间序列的数据。
通过对长时间序列数据的分析，可以揭示地表变化的规律和趋势，提供更深入的研究和分析。
6.大数据处理：遥感平台生成的数据量庞大，需要借助强大的计算能力和数据处理技术进行数据挖掘和信息提取。
通过大数据处理技术，可以对海量数据进行高效的分析和管理，挖掘有价值的信息。
总之，遥感平台在地球观测和资源管理等领域具有重要的应用价值。
随着技术的不断发展，遥感平台的观测能力和数据质量将进一步提升，为人类认识地球和解决地球问题提供更加可靠的数据支持。
2wq遥感平台及运行特点
ห้องสมุดไป่ตู้
３、中巴卫星（中国资源一号卫星系列）
1999年发射，比ＴＭ的空间分辨率高，比SPOT的波段多．
4、QuickBird卫星
QuickBird卫星于2001年 分辨率 ： 0.61 米全色 10月由美国DigitalGlobe 2.44 米多光谱 公司发射，具有最高的地 快鸟卫星电磁波谱设置： 理定位精度. 蓝光波段(450-520nm); 绿光波段(520-600nm); 红光波段(630-690nm); 近红外波段(760-900nm)
光照角保持不变，就必须对卫星轨道加以修正。 使卫星在同一地方时间通过地面上。 优点： 有利于卫星在相近的光照条件下对地面进行观测。 有利于卫星在固定的时间飞临接收站上空，并使 卫星上的太阳电池得到稳定的太阳高度。
4）、可重复轨道：
优点：有利于地面或自然现象的变化作动态监测。
美国陆地卫星4、5号 (LANDSAT 4、5) 除MSS传感器外，搭载了主题成像传感器（TM） Landsat-7 传感器为ETM传感器，不必依靠中继卫星传送数据，可以把数据 存储在星上，然后利用天线直接发送给地面站。
Landsat1-3系列 1）卫星轨道平均高度H设计在915公里，偏心率 为0.0006 轨道近圆形 优点：图像比例尺一致 卫星匀速，避免扫描行之间不衔接 2）轨道倾角在99.125度 近极地轨道 优点：有利于增大卫星对地面总的观测范围。
3）、与太阳同步轨道 卫星轨道面与太阳地球连线之间在黄道面内的夹 角，不随地球绕太阳公转而改变
光电倍增管 电子倍增管
胶片 磁带
收集器：收集地物辐射的能量，透镜、反射镜、天 线。 探测器：收集的辐射能转换成化学能和电能。胶卷、 光电器件、热电器件 处理器：对收集的信号进行处理，光电倍增管、电 子倍增管 输出器：输出获得的数据。胶片、磁带
３、中巴卫星（中国资源一号卫星系列）
1999年发射，比ＴＭ的空间分辨率高，比SPOT的波段多．
4、QuickBird卫星
QuickBird卫星于2001年 分辨率 ： 0.61 米全色 10月由美国DigitalGlobe 2.44 米多光谱 公司发射，具有最高的地 快鸟卫星电磁波谱设置： 理定位精度. 蓝光波段(450-520nm); 绿光波段(520-600nm); 红光波段(630-690nm); 近红外波段(760-900nm)
光照角保持不变，就必须对卫星轨道加以修正。 使卫星在同一地方时间通过地面上。 优点： 有利于卫星在相近的光照条件下对地面进行观测。 有利于卫星在固定的时间飞临接收站上空，并使 卫星上的太阳电池得到稳定的太阳高度。
4）、可重复轨道：
优点：有利于地面或自然现象的变化作动态监测。
美国陆地卫星4、5号 (LANDSAT 4、5) 除MSS传感器外，搭载了主题成像传感器（TM） Landsat-7 传感器为ETM传感器，不必依靠中继卫星传送数据，可以把数据 存储在星上，然后利用天线直接发送给地面站。
Landsat1-3系列 1）卫星轨道平均高度H设计在915公里，偏心率 为0.0006 轨道近圆形 优点：图像比例尺一致 卫星匀速，避免扫描行之间不衔接 2）轨道倾角在99.125度 近极地轨道 优点：有利于增大卫星对地面总的观测范围。
3）、与太阳同步轨道 卫星轨道面与太阳地球连线之间在黄道面内的夹 角，不随地球绕太阳公转而改变
光电倍增管 电子倍增管
胶片 磁带
收集器：收集地物辐射的能量，透镜、反射镜、天 线。 探测器：收集的辐射能转换成化学能和电能。胶卷、 光电器件、热电器件 处理器：对收集的信号进行处理，光电倍增管、电 子倍增管 输出器：输出获得的数据。胶片、磁带
遥感平台及运行特点 (2)
近地点A的角距
3、过近地点时刻 t: 卫星S与近地点A间的角距,也 可用卫星真近点角v表示
4、长半轴 a: 轨道椭圆的长半径 5、 偏心率 e: 轨道椭圆的偏心率 6、倾 角 i: 轨道平面与赤道平面的夹角
遥感中常用卫星轨道参数: 轨道周期、覆盖周期(重访周期） 赤道轨道、地球静止轨道 倾斜轨道 星下点、星下点轨迹 卫星速度、星下点速度、卫星平均高度 同一天相邻轨道间在赤道的距离 每天卫星绕地球的圈数
为了提高解算精度，GPS接收机之间 要有一定距离要求。
1、LANDSAT系列 2、SPOT卫星系列 3、 EOS计划 4、小卫星系列 5、海洋测绘观测计划 6、SAR卫星系列 7、印度系列卫星 8、中国系列卫星
⑴.LANDSAT系列
“陆地资源卫星”计划： 第一代 试验研究阶段 L1 1972 L2 1975 L3 1978
盖最高南北纬度为i
逆行轨道--90°＜i＜180°卫星运行方向与地球自转方向相反 --可覆盖最高南北纬度 为 180°－i
倾斜轨道
星下点:
卫星质心与地心连线同地球表面的交点
星下点轨迹(地面轨迹):
星下点在卫星运行过程中在
地面的轨迹
降交点
升交点
近地点高度 905Km
远地点高度 918Km
太阳光照角
卫星速度、星下点速度、卫星平均高度 根据开普勒第三定律：
V
GM RH
VN
R RH
V
T2 H 3 R
C
同一天相邻轨道间在赤道的距离
L
2
Ra
T 24 * 60
每天卫星绕地球的圈数
例如:Landsat-1 L=2873.95km，再减去 卫星每天修正Ω=0.9863°（即进动角， 为满足与太阳同步而作的修正），则 L=2865.918km。
第三章遥感平台
5.成像方式 5.成像方式
直接对地扫描成像。 直接对地扫描成像。
6.陆地卫星资料特征 6.陆地卫星资料特征
1）宏观性。覆盖范围大，视野广，可获得准同步、全 宏观性。覆盖范围大，视野广，可获得准同步、 球性的系统覆盖， 球性的系统覆盖，为宏观研究各种自然现象和规律提供有 利条件。 利条件。 2)周期性重复覆盖，提供不同季节、 2)周期性重复覆盖，提供不同季节、不同照度条件的 周期性重复覆盖 图象，可满足动态检测测与预报分析的需要。 图象，可满足动态检测测与预报分析的需要。 3)数量化对地物的波谱反射、辐射特征，以影象或数 3)数量化对地物的波谱反射、辐射特征， 数量化对地物的波谱反射 字形式瞬时记录下来。 字形式瞬时记录下来。以得到适于计算机处理的数字格式 的图象，便于图象的数字化处理，便于定量分析。 的图象，便于图象的数字化处理，便于定量分析。 4)低一中等太阳高度角(25一30)使图象上产生阴暗效 4)低一中等太阳高度角(25一30)使图象上产生阴暗效 低一中等太阳高度角(25 应，从而增强了对地质地貌现象的研究，利于地学分析。 从而增强了对地质地貌现象的研究，利于地学分析。 5)几何畸变小(与航空象片相比)可将图象直接放大， 5)几何畸变小(与航空象片相比)可将图象直接放大， 几何畸变小 以便进行判谈解译。TM图象可放大用于编制地图和专题图。 以便进行判谈解译。TM图象可放大用于编制地图和专题图。 图象可放大用于编制地图和专题图
2.仪器 2.仪器 SPOT-1，2，3 ， ， visible） 2台探测器:HRV（high resolution visible） 台探测器:HRV（ SPOT-4 HRVLR(high resolution visible and infrared ) 和植被检测仪器 SPOT-5
R第3章1：卫星遥感平台及运行特点1
开普勒常数 运行周期T
T2 R H
3
C
地球半径
卫星高地面的 平均高度
3
T C (R H )
开普勒常数
卫星高地面的 平均高度 地球半径
地球同步卫星（静止卫星）：T=24时，与地球自转周期 相同的卫星，它位于地球上空35860km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 高空某一点。
卫星轨道的长半轴
它确定了轨道的形状。
大多数对地观测卫星其
e接近于0，近园形轨道。
且匀速运行，有利于曝
光控制和全球范围获得 一致比例尺影像。
6、卫星过近地Байду номын сангаас时刻t和运行周期T
卫星过近地点时刻t:指卫星过近地点的时间 运行周期T: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。 开普勒第三定律：
4.卫星高度
H
3
2 T C
R
5.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 交点（或降交点）通过时刻间的平均时间
T L 2Ra 24 60
Ra 为地球长轴半径
6.每一天卫星绕地球圈数
运行周期
2Ra 24 60 n L T
7.重复周期 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。
如：当i 900时，观测范围 为北纬i到南纬i之间
4、卫星轨道的长半轴a
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。 将卫星分为：
低轨卫星：150-300km
中轨卫星：1000km左右
高轨卫星：36000km处
5、卫星轨道的偏心率（或称扁率）e
T2 R H
3
C
地球半径
卫星高地面的 平均高度
3
T C (R H )
开普勒常数
卫星高地面的 平均高度 地球半径
地球同步卫星（静止卫星）：T=24时，与地球自转周期 相同的卫星，它位于地球上空35860km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 高空某一点。
卫星轨道的长半轴
它确定了轨道的形状。
大多数对地观测卫星其
e接近于0，近园形轨道。
且匀速运行，有利于曝
光控制和全球范围获得 一致比例尺影像。
6、卫星过近地Байду номын сангаас时刻t和运行周期T
卫星过近地点时刻t:指卫星过近地点的时间 运行周期T: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。 开普勒第三定律：
4.卫星高度
H
3
2 T C
R
5.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 交点（或降交点）通过时刻间的平均时间
T L 2Ra 24 60
Ra 为地球长轴半径
6.每一天卫星绕地球圈数
运行周期
2Ra 24 60 n L T
7.重复周期 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。
如：当i 900时，观测范围 为北纬i到南纬i之间
4、卫星轨道的长半轴a
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。 将卫星分为：
低轨卫星：150-300km
中轨卫星：1000km左右
高轨卫星：36000km处
5、卫星轨道的偏心率（或称扁率）e
遥感数字图像处理_03遥感平台及运行特点
(2) 卫星在大地地心直角坐标系中的坐标
大地地心直角坐标 轴与地心直角坐标X轴之间移 位一个时角
(3) 卫星的地理坐标
式中：B—纬度； L—经度； N—卯酉圈半径； HD—卫星大地高程 编制成卫星星历表 卫星的时刻参数输入后就能输出星历坐标
2 用全球定位系统（GPS）测定卫星坐标
系统组成 :地面控制部分+空间部分 +用户部分
（一）陆地卫星类 LANDSAT系列（美）、SPOT系列（法）、 IRS系列（印度）、ALOS系列（日）、 RESURSO1系列（俄）等
特点--------多波段扫描、地面分辨率为<30m
1:LANDSAT系列
LANSAT
---1
---2
---3
---4 ---5
---6
---7
发射时间
72.7 75.1 78.3 82.7 85.3 93.10 99.4
n为一天中卫星运行的轨道数
目的: A 使卫星以同一地方时通过地面上空 B有利于卫星在相近的光照条件下对地 面进行观测 C使卫星上的太阳电池得到稳定的太阳 照度
(4) 可重复轨道 目的:轨道的重复性有利于对地面地物或自 然现象的变化作动态监测 一天24小时绕地13.944圈,重复周期18天, 偏移系数 -1
（四）其它一些常用参数 1、卫星速度 当轨道为圆形时，其平均速度为
G——万有引力常数； M——地球质量； R——平均地球半径； H——卫星平均离地高度。
• •
星下点的平均速度（地速）为
2、卫星运行周期T 指卫星绕地一圈所需要时间，即从升 交点开始运行到下次过升交点时的时间间 隔。
由开普勒第三定律得:
1 1 1
覆盖天数
第三章 遥感平台及运行特点
LST SST
FY-1C\D通道编号、波长范围及其 主要用途
• 通道6对雪的反射率较低，与其它通道结合有助于云、 雪的判识，同时此通道对土壤湿度比较敏感，有助于干 旱监测。 • 通道7-9是海洋水色通道，海洋水色反映海洋中叶绿素 的含量，他还可以反映海洋浑浊度和海洋污染以及赤潮 等情况。 • 通道 10是低层水汽通道，用于大气修正和大气透过率 的计算。
第三章 遥感平台及运行特点
• 遥感平台 • 气象卫星 • 陆地卫星
• 遥感图像特征
• 扫描成像
• 摄影成像
• 微波遥感与成像
第一节 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。 三角架：0.75-2.0米；测定各种地物的波谱特性和进 行地面摄影。 遥感塔：固定地面平台；用于测定固定目标和进行动 态监测；高度在6米左右。 遥感车、船：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。
RBV/MSS RBV/MSS RBV/MSS MSS/TM MSS/TM ETM ETM+
18 days 18 days 18 days 16 days 16 days 16 days 16 days
国家航空和宇宙航行局
Landsat-4/5 外形图 地球资源卫星1-3
Landsat-7外形图
气象卫星观测的优势和特点
时间取样优势
• 气象卫星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(FY-2CD)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。
遥感平台及运行特点
• 用GPS测定卫星坐标
2.2.3 卫星姿态角
• 遥感影像的几何变形和几何校正 • 定义卫星质心为坐标原点，沿轨道前进的切线方向为x轴，
垂直轨道面的方向为y轴，垂直xy平面的为z轴，则卫星的 姿态有三种情况：绕x轴旋转的姿态角，称之为滚动；绕y 轴旋转的姿态角，称俯仰；绕z轴旋转的姿态角，称航偏。
• 一天24小时绕地13.944圈，第14圈时已进入第二天，称为第二天第 一条轨道，这一条轨道与前一天第一条轨道之间差0.056圈，在地面 上赤道处为159km。
重复周期=18天 每天绕地圈数=13.944 偏移系数=-1
Landsat 4/5
• 1982年美国在Landsat 1-3的基础上，改进设计了Landsat-4卫星， 并发射成功。1984年又发射了Landsat-5卫星，与Landsat-4完全一 样。
2.3.1 陆地卫星系列
• Landsat系列（美国） • SPOT系列（法国） • IRS系列（印度） • ALOS（日本） • CBERS系列（中国） • FORMOSAT系列（中国台湾）
Landsat系列
• 1972年7月23日美国发射了第一颗气象卫星 TIROS-1，后来又发射了Nimbus（雨云号），在 此基础上设计了第一颗地球资源技术卫星 （ERTS-1），后改名为Landsat-1。
• 遥感技术发展的里程碑
Landsat系列卫星发射时间表
Landsat 1—3
• 轨道特点
– 近圆形轨道 – 近极地轨道 – 与太阳同步轨道 – 可重复轨道
• 传感器
– 反束光导管摄像机（RBV） – 多光谱扫描仪（MSS 4bands） – 宽带视频记录机（WBVTR） – 数据收集系统（DCS） – 空间分辨率80米
2.2.3 卫星姿态角
• 遥感影像的几何变形和几何校正 • 定义卫星质心为坐标原点，沿轨道前进的切线方向为x轴，
垂直轨道面的方向为y轴，垂直xy平面的为z轴，则卫星的 姿态有三种情况：绕x轴旋转的姿态角，称之为滚动；绕y 轴旋转的姿态角，称俯仰；绕z轴旋转的姿态角，称航偏。
• 一天24小时绕地13.944圈，第14圈时已进入第二天，称为第二天第 一条轨道，这一条轨道与前一天第一条轨道之间差0.056圈，在地面 上赤道处为159km。
重复周期=18天 每天绕地圈数=13.944 偏移系数=-1
Landsat 4/5
• 1982年美国在Landsat 1-3的基础上，改进设计了Landsat-4卫星， 并发射成功。1984年又发射了Landsat-5卫星，与Landsat-4完全一 样。
2.3.1 陆地卫星系列
• Landsat系列（美国） • SPOT系列（法国） • IRS系列（印度） • ALOS（日本） • CBERS系列（中国） • FORMOSAT系列（中国台湾）
Landsat系列
• 1972年7月23日美国发射了第一颗气象卫星 TIROS-1，后来又发射了Nimbus（雨云号），在 此基础上设计了第一颗地球资源技术卫星 （ERTS-1），后改名为Landsat-1。
• 遥感技术发展的里程碑
Landsat系列卫星发射时间表
Landsat 1—3
• 轨道特点
– 近圆形轨道 – 近极地轨道 – 与太阳同步轨道 – 可重复轨道
• 传感器
– 反束光导管摄像机（RBV） – 多光谱扫描仪（MSS 4bands） – 宽带视频记录机（WBVTR） – 数据收集系统（DCS） – 空间分辨率80米
3遥感平台及运行特点
52
♦ 小卫星
是指目前设计质量小于500kg的小型近地轨道卫星。 重量轻，体积小。 研制周期短，成本低。 发射灵活，启用速度快，抗毁性强。 技术性能高。
53
33
中巴资源卫星的轨道参数
轨道高度为778km 运行周期也减为100.26min 重复周期为26天 轨道倾角98.5度
34
CCD相机有兰、绿、红、近红外和全色等五个 光谱段，采用推扫式成像技术获取地球图像信息。 它只在白天工作，并有侧视功能（±32°）。 红外扫描仪有可见光、短波红外和热红外共四 个谱段，采用双向扫描技术获取地球图像信息，它 可昼夜成像。 宽视场相机具有红光和近红外谱段，由于扫描 辐宽达890千米，因而五天内可对地球覆盖一遍。
29
SPOT系列卫星具有立体观测能力
遥感重复成像时间的间隔。
30
☺ IRS（印度）
印度在1979年6月和1981年11月发射的 Bhaskara1和Bhaskara2两颗实验性卫星的基 础上，制订了IRS系列计划，并于1988年3月 发射了第一颗。
31
☺ 中巴资源卫星
1986年国务院批准航天工业部《关于加速 发展航天技术报告》确定了研制资源一号卫星 的任务。 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，联合研制中巴地球资源卫星 （代号CBERS）。并规定CBERS投入运行后， 由两国共同使用。
♣ 光照均匀 ♣ 太阳电池
16
1 陆地卫星的轨道特征
（4）可重复轨道
有利于对地面地物或自然现象的变化作动态监测。
17
2 陆地卫星的分类
♦ ♦ ♦ ♦
陆地卫星类 高分辨率陆地卫星 高光谱卫星 合成孔径雷达
遥感平台的种类与卫星轨道参数
2 卫星轨道参数与轨道特点
轨道周期 T、覆盖周期(重访周期） 周期：卫星在轨道上绕地球一周所需的时间；覆盖周期：卫星从某点
开始，经过一段时间飞行后，又回到该点用的时间。
覆盖周期(重访周期）
2 卫星轨道参数与轨道特点
赤道轨道： i＝0°轨道平面与赤道平 面重合 地球静止轨道： i＝0°且卫星运行 方向与地球自转方向一 致，运行周期相等
2 卫星轨道参数与轨道特点
卫星速度、星下点速度、卫星平均高度 根据开普勒第三定律：
V
GM RH
VN
R RH
V
T2 H 3 R
C
2 卫星轨道参数与轨道特点
同一天相邻轨道间在赤道的距离
L
2
Ra
T 24 * 60
每天卫星绕地球的圈数
例如:Landsat-1 L=2873.95km，再减去 卫星每天修正Ω=0.9863°（即进动角， 为满足与太阳同步而作的修正），则 L=2865.918km。
航天平台
在超出大气的地球 附近空间或太阳系各行 星间飞行的飞行器
高度：数百、数千、 数万公里
人造地球卫星、探空 火箭、宇宙飞船、航天飞 机、太空站等
Байду номын сангаас
第3章 遥感平台及运行特点
第2节卫星轨道参数与轨道特点
2 卫星轨道参数与轨道特点
春分点：黄道面与赤道面在天球 上的交点
升交点：卫星由南向北运行时与 赤道面的交点
降交点：卫星由北向南运行时与 赤道面的交点
近地点：卫星轨道离地球最近的 点
远地点：卫星轨道离地球最远的 点
2 卫星轨道参数与轨道特点
卫星轨道参数:
卫星在空间的位置和形状
是由6个轨道参数来决定的。 它们是：
第三章遥感平台
图3-2-3卫星的空间轨道
《遥感技术基础》-第三章 遥感平台
§ 3.2卫星轨道及其特点
3.2.2卫星的空间轨道参数
卫星轨道在空间的具件陪状位臵,可由大个轨道参数来确定。 1.升交点赤经Ω
如图3-2-3 所示，升交点赤经Ω为卫星轨道的升交点与春 分点之间的角距。所谓升交点为卫星山南向北运行时，与地球 赤道面的交点。反之，轨道面与赤道面的另一个交点称为降交 点。春分点为黄道面与赤道面在天球上的主点。 2.近地点角距ω
遥感传感器技术 传感器及其姿态控制技术 遥感传感器定标及遥感数据传输存储技术 遥感数据的后处理技术 系统集成技术
《遥感技术基础》-第三章 遥感平台
§ 3.2卫星轨道及其特点
3.2.1开普勒行星运行三大定律
图3-2-1卫星运行图
开普勒第一定律
卫星运行的轨道是一
椭圆，而该椭圆的一个
焦点与地心的质心相重 开普勒第三定律
ω是指卫星轨迫的近地点与升交点之间的角距。 3.轨道倾角і
i是指卫星轨道面与地球赤道面之问的两面角。也即升交点 一侧的轨道面至赤道面的夹角。 4. 卫呈轨道的长半轴a
《遥感技术基础》-第三章 遥感平台
§ 3.1遥感平台概念及种类
3.1.1遥感平台概念及种类
航空遥感平台
(3)急需解决的关键技术： 无人驾驶飞行器遥感系统以获取高分辨率遥感数据为应用目
标，通过3S技术在系统中的集成应用，达到实时对地观测能力和 遥感数据快速处理能力。要使其成为理想的遥感平台，有多个关 键技术需要解决 :
在航空遥感平台中，无人驾驶飞行器遥感系统由 于具有机动、快速、经济等优势，已经成为世界各国 争相研究的热点课题，现已逐步从研究开发发展到实 际应用阶段，无人驾驶飞行器的市场也逐渐成熟，将 成为未来的主要航空遥感平台之一。
第三章-遥感平台及与运行特点
LandSat15米ETM全色卫星影像
二、 SPOT系列卫星
1978年起，以法国为主，联合比利时、瑞典等欧共体某
些国家，设计、研制了一颗名为“地球观测实验系
统”(SPOT)的卫星，也叫做“地球观测实验卫星”。
SPOT1，1986年2月发射，至今还在运行。
SPOT2，1990年1月发射，至今还在运行。
第一节 遥感平台的种类
航天平台
高度
> 150km
卫星、火箭、航天飞ຫໍສະໝຸດ 、宇宙飞船。遥感平台航空平台
高度
30km以内
各类飞机、飞艇、气球等
地面平台
高度
< 100米
三角架、遥感塔、遥感车（船）、建筑物的顶部等
可应用的遥感平台
遥感平台
高度
目的与用途
其他
静止卫星
36,000km
定点地球观测
气象卫星(GMS等)
0.45 – 0.52
30
B2
Green
0.52 - 0.60
30
B3
Red
0.63 - 0.69
30
B4
Near IR
0.76 - 0.90
30
B5
SWIR
1.55 – 1.75
30
B6
LWIR
10.40 – 12.5
120
B7
SWIR
2.08 - 2.35
30
波段号
类型
波谱范围
地面分辨率
1
Blue-Green
1984.3.1
1993.10.5
1999.4.15
结束运行
时间
1978.1.6
1982.2.5
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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？
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？
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。
➢ 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）
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
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
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
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
----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。
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
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
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
分辨率
79m 30m 30m 30m 30m 30m 30m 120m
卫星 Landsat-3来自传感器 RBVMSS
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
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
* 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
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。
– 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。
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
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。
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）
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,
5
84.3.1一至今
6
93.10.5*