2wq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2章遥感平台及运行特点
• • • • • • • 卫星速度 卫星运行周期 卫星高度 同一天相邻轨道间在赤道处的距离 每天卫星绕地圈数 重复周期 轨道特征
8
轨道特征1：太阳/地球同步轨道
遥感卫星一般有两种绕地球飞行方式：
地球同步卫星：定点观测 太阳同步卫星：定期观测（圆形）
地球同步卫星
太阳同步卫星
9
地球同步卫星
地球同步卫星：卫星的公转角速度和地球自转 角速度相等。 运动周期为23小时56分04秒，相对地球静止， 可以观测地球表面三分之一的固定区域，在地 球赤道上空约36000km，又称为静止卫星，或 地球静止卫星。
14
轨道特征3：可重复轨道
• 卫星每绕地面一圈，卫星进动修正后，地球赤道由西往东 旋转了约2866km，即第二条运行轨迹相对前一条运行轨迹 在地面上西移2866km。 • 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。
17
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。 从1972年至今美国共发射了7颗Landsat系列卫星，已连 续观测地球达30年。最后一颗卫星Landsat-7于1999年4月 15日发射，预计寿命为5年，后续卫星Landsat-8不再单独 发射。 遥感技术发展的里程碑
重复周期=18天 每天绕地圈数=13.944
偏移系数=-1
15
2.3 陆地卫星及轨道特征
用于陆地资源和环境探测的卫星称为陆地卫星。
8
轨道特征1：太阳/地球同步轨道
遥感卫星一般有两种绕地球飞行方式：
地球同步卫星：定点观测 太阳同步卫星：定期观测（圆形）
地球同步卫星
太阳同步卫星
9
地球同步卫星
地球同步卫星：卫星的公转角速度和地球自转 角速度相等。 运动周期为23小时56分04秒，相对地球静止， 可以观测地球表面三分之一的固定区域，在地 球赤道上空约36000km，又称为静止卫星，或 地球静止卫星。
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轨道特征3：可重复轨道
• 卫星每绕地面一圈，卫星进动修正后，地球赤道由西往东 旋转了约2866km，即第二条运行轨迹相对前一条运行轨迹 在地面上西移2866km。 • 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。
17
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。 从1972年至今美国共发射了7颗Landsat系列卫星，已连 续观测地球达30年。最后一颗卫星Landsat-7于1999年4月 15日发射，预计寿命为5年，后续卫星Landsat-8不再单独 发射。 遥感技术发展的里程碑
重复周期=18天 每天绕地圈数=13.944
偏移系数=-1
15
2.3 陆地卫星及轨道特征
用于陆地资源和环境探测的卫星称为陆地卫星。
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。
遥感的基本原理及技术特点
遥感的基本原理及技术特点一、基本概念遥感一词来源于英语“Remote Sensing”，其直译为“遥远的感知”，时间长了人们将它简译为遥感。
遥感是20世纪60年代发展起来的一门对地观测综合性技术。
自20世纪80年代以来，遥感技术得到了长足的发展，遥感技术的应用也日趋广泛。
随着遥感技术的不断进步和遥感技术应用的不断深入，未来的遥感技术将在我国国民经济建设中发挥越来越重要的作用。
关于遥感的科学含义通常有广义和狭义两种解释: 广义的解释: 一切与目标物不接触的远距离探测。
狭义的解释: 运用现代光学、电子学探测仪器，不与目标物相接触，从远距离把目标物的电磁波特性记录下来，通过分析、解译揭示出目标物本身的特征、性质及其变化规律。
遥感技术系统是实现遥感目的的方法论、设备和技术的总称。
现已成为一个从地面到高空的多维、多层次的立体化观测系统。
研究内容大致包括遥感数据获取、传输、处理、分析应用以及遥感物理的基础研究等方面。
遥感技术系统主要有：①遥感平台系统，即运载工具。
包括各种飞机、卫星、火箭、气球、高塔、机动高架车等；②遥感仪器系统。
如各种主动式和被动式、成像式和非成像式、机载的和星载的传感器及其技术保障系统；③数据传输和接收系统。
如卫星地面接收站、用于数据中继的通讯卫星等；④用于地面波谱测试和获取定位观测数据的各种地面台站网；⑤数据处理系统。
用于对原始遥感数据进行转换、记录、校正、数据管理和分发；⑥分析应用系统。
包括对遥感数据按某种应用目的进行处理、分析、判读、制图的一系列设备、技术和方法。
遥感技术系统是一个非常庞杂的体系。
对某一特定的遥感目的来说，可选定一种最佳的组合，以发挥各分系统的技术优势和总体系统的技术经济效益。
二、系统的组成遥感是一门对地观测综合性技术，它的实现既需要一整套的技术装备，又需要多种学科的参与和配合，因此实施遥感是一项复杂的系统工程。
根据遥感的定义，遥感系统主要由以下四大部分组成：1、信息源信息源是遥感需要对其进行探测的目标物。
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。
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
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
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
遥感原理与方法——第二章遥感平台及运行特点
1 km
视场 120 km
60 km
2 250 km
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．
运行特点：见书４２页
4 高分辨率的卫星：ikonos,Quick Brid 5 高光谱类卫星:Eo-1 5 雷达:Radarsat,ERS 6 商业小卫星:重量轻，成本低，体积小，
Spot 2，1990年1月发射，至今还在运行。
Spot 3，1993年9月发射，运行4年后在1997年11 月由于事故停止运行。
Spot 4，1998年3月发射，卫星作了一些改进。
Spot 5，2002年其5月发射，其性能作了重大改进。
Spot轨道有如下特点 近极地与太阳同步卫星： 轨道近极地有利于增大 卫星 对地面总的观测范围。
波段号 波段 频谱范围μ 分辨率m
B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7
Blue-Green 0.45 0.52 30
Green
0.52 - 0.60 30
Red
0.63 - 0.69 30
Near IR 0.76 - 0.90 30
SWIR
1.55 – 1.75 30
LWIR
10.40 – 12.5 120
SWIR
2.08 - 2.35 30
2.spot
Spot对地观测卫星系统是由法国空间研究 中心发展的，参与的国家还有比利时和瑞 典。系统包含了卫星、对卫星控制和编程 的地面设施、图像制作处理和分发的机构 等。
Spot系统迄今为止已发射了五颗卫星
Spot1，1986年2月发射，目前仍在运行，但从 2002年5月停止接受其影像。
① 半长轴 a :即卫星离地面的最大高度 , 它用来确定卫星轨道的大小； ② 偏心率 e :决定卫星轨道的形状； ③ 轨道面倾角 i :地球赤道平面与卫星轨道平面间的夹角； ④ 升交点赤经 W :卫星轨道与地球赤道面有两个交点，卫星由南向北飞行
遥感平台及与运行特点
能够长时间观测特定地区，卫星高度高，能将大范围的区域同时收入视野，应用于气象和通讯领域
人们通常简称的同步轨道卫星一般指的是静止卫星。
太阳同步轨道（Sun-synchronous orbit或Heliosynchronous orbit）
指的就是卫星的轨道平面和太阳始终保持相对固定的取向，轨道的倾角（轨道平面与赤道平面的夹角）接近90度，卫星要在两极附近通过，因此又称之为近极地太阳同步卫星轨道。 为使轨道平面始终与太阳保持固定的取向，因此轨道平面每天平均向地球公转方向（自西向东）转动0.9856度（即360度／年） 在这种轨道上的卫星以固定的地方时观测地球大气，有较固定的光照条件。对获取可用的资料、资料的接收、轨道的计算等都十分方便。
空中侦察、各种调查
100~2,000m
各种调查、摄影测量
800m以下
各种调查
无线遥控飞机
500m以下
各种调查、摄影测量
飞机、直升机
牵引飞机
50~500m
各种调查、摄影测量
牵引滑翔机
10~40m
遗址调查
5~50m
近距离摄影测量
人造地球卫星——目前运用最广的遥感平台 低高度、短寿命卫星：150~350km，不到一年 中高度、长寿命卫星：350~1800km，3~5年 高高度、长寿命卫星：约为36000km
用于陆地资源和环境探测的卫星称为陆地卫星，依不同的指标和方法，陆地卫星有多种分类方法，按综合分类为陆地卫星（Landsat）类、高分辨陆地卫星、高光谱卫星和合成孔径雷达等四类。
美国陆地卫星系列 Landsat
法国资源卫星系列 SPOT
印度资源卫星系列 IRS等
中国资源一号卫星——中巴地球资源卫星（CBERS)
人们通常简称的同步轨道卫星一般指的是静止卫星。
太阳同步轨道（Sun-synchronous orbit或Heliosynchronous orbit）
指的就是卫星的轨道平面和太阳始终保持相对固定的取向，轨道的倾角（轨道平面与赤道平面的夹角）接近90度，卫星要在两极附近通过，因此又称之为近极地太阳同步卫星轨道。 为使轨道平面始终与太阳保持固定的取向，因此轨道平面每天平均向地球公转方向（自西向东）转动0.9856度（即360度／年） 在这种轨道上的卫星以固定的地方时观测地球大气，有较固定的光照条件。对获取可用的资料、资料的接收、轨道的计算等都十分方便。
空中侦察、各种调查
100~2,000m
各种调查、摄影测量
800m以下
各种调查
无线遥控飞机
500m以下
各种调查、摄影测量
飞机、直升机
牵引飞机
50~500m
各种调查、摄影测量
牵引滑翔机
10~40m
遗址调查
5~50m
近距离摄影测量
人造地球卫星——目前运用最广的遥感平台 低高度、短寿命卫星：150~350km，不到一年 中高度、长寿命卫星：350~1800km，3~5年 高高度、长寿命卫星：约为36000km
用于陆地资源和环境探测的卫星称为陆地卫星，依不同的指标和方法，陆地卫星有多种分类方法，按综合分类为陆地卫星（Landsat）类、高分辨陆地卫星、高光谱卫星和合成孔径雷达等四类。
美国陆地卫星系列 Landsat
法国资源卫星系列 SPOT
印度资源卫星系列 IRS等
中国资源一号卫星——中巴地球资源卫星（CBERS)
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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
三、传感器的性能
1、空间分辨率：传感器瞬时视场所观察到地面 的大小。
1、长半轴 a :即卫星 离地面的最大高度 , 它用来确定卫星轨道 的大小； 2、偏心率 e :决定卫 星轨道的形状 ； 这两个参数决定了卫 星轨道的形状
3 、升交点赤经 Ω : 卫星轨道与地球赤道面有 两个交点，卫星由南向北 飞行时与地球赤道面的交 点称为升交点，卫星由北 向南飞行时与地球赤道面 的交点称为降交点；升交 点与春分点之间的角距为 Ω ． 4、 近地点角距 w : 升交点向径与轨道近地点 向径之间的夹角；
扫描方向
79m
飞 行 方 向
3）产品
ＭＳＳ的产品分为几个类别： 粗加工产品（辐射校正，几何校正） 精加工产品（在粗加工的基础上用控制点进行了校正） 特殊产品
3、ＴＭ专题制图仪
高级的多波段扫描型的地球资源敏感仪器 与ＭＳＳ相比，ＴＭ增加一个扫描改正器，使扫描行垂直 于飞行轨道，另外使往返双向都对地面扫描，探测器１０ ０个，分７个波段,探测器每组16个,6波段为4个,TM1-5和 TM7每个探测元件的瞬时视场在地面为30*30,TM6为 120*120米,摄影瞬间16个探测器观测地面的长度为480米, 扫描线的长度仍为185公里,一次扫描成像为地面的480米 *185公里.
d D n nint
T2 H3 R C
第三节 陆地卫星及轨道参数介绍 1:landsat 概况:1967年计划 72年发射第一颗,78年失败 75年发射第二颗,82年失败 78年发射第三颗,83年失败 82年发射第四颗,一年后失败 83年发射第五颗,至今 93年发射第六颗,下落不明 99年发射第七颗,2003年5月,传感器损坏.
分辨率与像元
2、辐射分辨率：传感器能区分两种辐射强度最小 差别的能力
3、光谱分辨率
四、传感器及成像原理
一）、 扫描成像类传感器 特点：依靠探测元件和扫 描镜对目标地物以瞬时视 场为单位进行的逐点、逐 行取样，以得到目标地物 电磁辐射特性信息，形成 一定谱段的图像．
３）卫星的辐射定标误差小于５％
（二）对像面扫描的成像仪
成像原理： 以法国SPOT卫星上装载的 HRV为例 把电荷耦合器件做成电极数 目相当多的一个线阵列
法国ＳＰＯＴ卫星上装载的 ＨＲＶ是一种线阵列推扫式 扫描仪，仪器中有一个平面 反射镜，将地面辐射来的电 磁波反射到反射镜组，然后 聚焦在ＣＣＤ线阵列元件上， ＣＣＤ的输出端以一路时序 视频信号输出．由于使用Ｃ ＣＤ做探测器，在瞬间能同 时得到垂直航线的一条图像 线，不需要用摆动的扫描镜， 以推扫方式获取沿轨道的连 续图像条带．
3）热红外像片的色调特征
热红外扫描仪对温度敏感性高，因为它与温度的4次方成正比， 温度的变化能产生较高的色调差别。
2、ＭＳＳ多光谱扫描仪
1）结构
扫描反射镜：１８５Ｋm范围 反射镜组：聚焦在成像板 成像板：２４＋２个玻璃纤维单元，按波段排成４行，每 个单元对应空间分辨率，79m*79m 探测器：将辐射能转化成电信号 处理器：调制解调器 输出器：磁带记录仪
第四节 遥感传感器及成像原理
一、传感器的分类 一）传感器的分类 概念:收集,探测并记录地物电磁波辐射信息的仪器. 摄影类型的传感器
扫描类型的传感器 雷达成像类型的传感器
非图像类型的传感器
二）组成：
收集器
探测器
处理器
输出器
透镜 反射镜 天线
胶卷 光电器件 热电器件 半导体
2.spot系列卫星
Spot对地观测卫星系统是由法国空间研究中心发展的，参与的 国家还有比利时和瑞典。系统包含了卫星、对卫星控制和编程 的地面设施、图像制作处理和分发的机构等。
SPOT5号卫星上搭载有三种成像装置，除了前几颗卫星上的高分 辨率几何装置(HRG)和植被探测器(VEGETATION)外，SPOT5更有一 个高分辨率立体成像(HRS)装置。 这几种探测器的分辨率和视场分别如下：书３９页
6、高光谱卫星：EO-1、MODIS
7、SAR 类卫星：
8、商业小卫星
三、其它卫星参数的计算（坐标、姿态） 1、卫星坐标的测定和解算 1）星历表法解算卫星坐标 卫星的轨道参数+卫星的运行时刻，预先编制成 卫星星历表 2）GPS测定卫星坐标
2、卫星姿态角
定义：卫星质点为坐标原点，沿轨道前进的切线 方向为X轴，垂直轨道面的切线方向为Y轴，垂直 XY平面的为z轴。 滚动：绕X轴旋转的姿态角 俯仰：绕y轴旋转的姿态角 航偏：绕z轴旋转的姿态角 仪器主要有：姿态测量仪、星相机、3个GPS
56m
2）成像过程
扫描仪每个探测器的瞬时 视场角为86微弧度，卫星高度 为915公里，因此，扫描瞬间 每个像元的大小的探测单元与 飞行方向平行排列，这样瞬间 看见的地面大小为474m×56m. 扫描一次每个波段获取６条扫 描线图像，其地面范围为 474m×185km,扫描周期为 73.4ms（1000毫秒＝１秒）， 在扫描一次的时间里卫星向前 正好移动474m,因此扫描线正 好衔接．
C）分辨率：瞬时视场在 地面对应的距离。扫描角 越大，分辨率越低，航高 越高，分辨率也越低 垂直摄影时，扫描角θ为 ０ a=d×H/f d： 为探测器尺寸， f： 为扫描仪焦距， Ｈ： 为航高
D）扫描线的衔接 Ｗ＝Ａ／Ｔ Ａ为探测器的地面分辨率 Ｔ为旋转棱镜扫描一次的时间 Ｗ为飞机的地速 这时，两个扫描带的重叠度为０．但是没有空隙． 为使扫描线正确衔接，速度与行高之比应为一个常数
5、 轨道面倾角 i : 地球赤道平面与卫 星轨道平面间的夹 角； 6、卫星过近地点的 时刻 T 这四个参数决定了 卫星轨道面与赤道 面的相对位置
其它一些常用的参数 1、卫星速度：当轨道 GM v 为圆形时，其平均速 RH 度为： T C ( R H )3 2、卫星运行周期： 3、卫星高度： 4、同一天相邻轨道间 L 2 R T 24 60 在赤道处的距离 5、每天卫星绕地圈数：n 24 60 T 6、重复周期：
第三章 遥感数据采集系统
第一节 遥感平台
复习：遥感平台
第二节
陆地卫星轨道参数及特点
一、 卫星轨道参数 随着遥感技术的发展，各种地球资源卫星提供 了越来越多的卫星遥感图像（简称卫星图像）。 人造地球卫星在空间的位置可以用几个特定数据 来确定，这些数据称为轨道参数 , 对地观测卫星 轨道一般为椭圆形，轨道有 6 个参数：
圣地亚哥－－全色影像 全色450-900nm(45-90 µ) －跨越整个多光谱波段长度
圣地亚哥－－多光谱影像 蓝光波段(450-520nm); 绿光波段(520-600nm); 红光波段(630-690nm);
5、IKONOS卫星
IKONOS卫星参数介绍: 轨道高度681 公里 轨道倾角98.1 度 轨道运行速度6.5 - 11.2 千米 / 秒 影像采集时间每日上午 10:0011:00 轨道周期98 分钟 轨道类型太阳同步 重量817 千克 ( 1600 磅 )
6320 6320 6320 6320 6320 6320 6320
52-143 60-279 48-248 35-342 40-194 0.1-0.28 21-164
4、ETM＋增强型专题制图仪
与TM传感器相比有以下３方面的改进： １）增加全色波段，分辨率为１５米
２）采用双增益技术使远红外波段的分辨率提高到６０米
ＴＭ探测技术指标
探 测 器 波段 （微米） 量化 扫 分 辨 （比特） 幅 率 （公 里） （ 米）
30 30 30 30 30 120 30 8 8 8 8 8 8 8 185 185 185 185 185 185 185
像元 数
信噪比 Ｓ／Ｎ
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
三、传感器的性能
1、空间分辨率：传感器瞬时视场所观察到地面 的大小。
1、长半轴 a :即卫星 离地面的最大高度 , 它用来确定卫星轨道 的大小； 2、偏心率 e :决定卫 星轨道的形状 ； 这两个参数决定了卫 星轨道的形状
3 、升交点赤经 Ω : 卫星轨道与地球赤道面有 两个交点，卫星由南向北 飞行时与地球赤道面的交 点称为升交点，卫星由北 向南飞行时与地球赤道面 的交点称为降交点；升交 点与春分点之间的角距为 Ω ． 4、 近地点角距 w : 升交点向径与轨道近地点 向径之间的夹角；
扫描方向
79m
飞 行 方 向
3）产品
ＭＳＳ的产品分为几个类别： 粗加工产品（辐射校正，几何校正） 精加工产品（在粗加工的基础上用控制点进行了校正） 特殊产品
3、ＴＭ专题制图仪
高级的多波段扫描型的地球资源敏感仪器 与ＭＳＳ相比，ＴＭ增加一个扫描改正器，使扫描行垂直 于飞行轨道，另外使往返双向都对地面扫描，探测器１０ ０个，分７个波段,探测器每组16个,6波段为4个,TM1-5和 TM7每个探测元件的瞬时视场在地面为30*30,TM6为 120*120米,摄影瞬间16个探测器观测地面的长度为480米, 扫描线的长度仍为185公里,一次扫描成像为地面的480米 *185公里.
d D n nint
T2 H3 R C
第三节 陆地卫星及轨道参数介绍 1:landsat 概况:1967年计划 72年发射第一颗,78年失败 75年发射第二颗,82年失败 78年发射第三颗,83年失败 82年发射第四颗,一年后失败 83年发射第五颗,至今 93年发射第六颗,下落不明 99年发射第七颗,2003年5月,传感器损坏.
分辨率与像元
2、辐射分辨率：传感器能区分两种辐射强度最小 差别的能力
3、光谱分辨率
四、传感器及成像原理
一）、 扫描成像类传感器 特点：依靠探测元件和扫 描镜对目标地物以瞬时视 场为单位进行的逐点、逐 行取样，以得到目标地物 电磁辐射特性信息，形成 一定谱段的图像．
３）卫星的辐射定标误差小于５％
（二）对像面扫描的成像仪
成像原理： 以法国SPOT卫星上装载的 HRV为例 把电荷耦合器件做成电极数 目相当多的一个线阵列
法国ＳＰＯＴ卫星上装载的 ＨＲＶ是一种线阵列推扫式 扫描仪，仪器中有一个平面 反射镜，将地面辐射来的电 磁波反射到反射镜组，然后 聚焦在ＣＣＤ线阵列元件上， ＣＣＤ的输出端以一路时序 视频信号输出．由于使用Ｃ ＣＤ做探测器，在瞬间能同 时得到垂直航线的一条图像 线，不需要用摆动的扫描镜， 以推扫方式获取沿轨道的连 续图像条带．
3）热红外像片的色调特征
热红外扫描仪对温度敏感性高，因为它与温度的4次方成正比， 温度的变化能产生较高的色调差别。
2、ＭＳＳ多光谱扫描仪
1）结构
扫描反射镜：１８５Ｋm范围 反射镜组：聚焦在成像板 成像板：２４＋２个玻璃纤维单元，按波段排成４行，每 个单元对应空间分辨率，79m*79m 探测器：将辐射能转化成电信号 处理器：调制解调器 输出器：磁带记录仪
第四节 遥感传感器及成像原理
一、传感器的分类 一）传感器的分类 概念:收集,探测并记录地物电磁波辐射信息的仪器. 摄影类型的传感器
扫描类型的传感器 雷达成像类型的传感器
非图像类型的传感器
二）组成：
收集器
探测器
处理器
输出器
透镜 反射镜 天线
胶卷 光电器件 热电器件 半导体
2.spot系列卫星
Spot对地观测卫星系统是由法国空间研究中心发展的，参与的 国家还有比利时和瑞典。系统包含了卫星、对卫星控制和编程 的地面设施、图像制作处理和分发的机构等。
SPOT5号卫星上搭载有三种成像装置，除了前几颗卫星上的高分 辨率几何装置(HRG)和植被探测器(VEGETATION)外，SPOT5更有一 个高分辨率立体成像(HRS)装置。 这几种探测器的分辨率和视场分别如下：书３９页
6、高光谱卫星：EO-1、MODIS
7、SAR 类卫星：
8、商业小卫星
三、其它卫星参数的计算（坐标、姿态） 1、卫星坐标的测定和解算 1）星历表法解算卫星坐标 卫星的轨道参数+卫星的运行时刻，预先编制成 卫星星历表 2）GPS测定卫星坐标
2、卫星姿态角
定义：卫星质点为坐标原点，沿轨道前进的切线 方向为X轴，垂直轨道面的切线方向为Y轴，垂直 XY平面的为z轴。 滚动：绕X轴旋转的姿态角 俯仰：绕y轴旋转的姿态角 航偏：绕z轴旋转的姿态角 仪器主要有：姿态测量仪、星相机、3个GPS
56m
2）成像过程
扫描仪每个探测器的瞬时 视场角为86微弧度，卫星高度 为915公里，因此，扫描瞬间 每个像元的大小的探测单元与 飞行方向平行排列，这样瞬间 看见的地面大小为474m×56m. 扫描一次每个波段获取６条扫 描线图像，其地面范围为 474m×185km,扫描周期为 73.4ms（1000毫秒＝１秒）， 在扫描一次的时间里卫星向前 正好移动474m,因此扫描线正 好衔接．
C）分辨率：瞬时视场在 地面对应的距离。扫描角 越大，分辨率越低，航高 越高，分辨率也越低 垂直摄影时，扫描角θ为 ０ a=d×H/f d： 为探测器尺寸， f： 为扫描仪焦距， Ｈ： 为航高
D）扫描线的衔接 Ｗ＝Ａ／Ｔ Ａ为探测器的地面分辨率 Ｔ为旋转棱镜扫描一次的时间 Ｗ为飞机的地速 这时，两个扫描带的重叠度为０．但是没有空隙． 为使扫描线正确衔接，速度与行高之比应为一个常数
5、 轨道面倾角 i : 地球赤道平面与卫 星轨道平面间的夹 角； 6、卫星过近地点的 时刻 T 这四个参数决定了 卫星轨道面与赤道 面的相对位置
其它一些常用的参数 1、卫星速度：当轨道 GM v 为圆形时，其平均速 RH 度为： T C ( R H )3 2、卫星运行周期： 3、卫星高度： 4、同一天相邻轨道间 L 2 R T 24 60 在赤道处的距离 5、每天卫星绕地圈数：n 24 60 T 6、重复周期：
第三章 遥感数据采集系统
第一节 遥感平台
复习：遥感平台
第二节
陆地卫星轨道参数及特点
一、 卫星轨道参数 随着遥感技术的发展，各种地球资源卫星提供 了越来越多的卫星遥感图像（简称卫星图像）。 人造地球卫星在空间的位置可以用几个特定数据 来确定，这些数据称为轨道参数 , 对地观测卫星 轨道一般为椭圆形，轨道有 6 个参数：
圣地亚哥－－全色影像 全色450-900nm(45-90 µ) －跨越整个多光谱波段长度
圣地亚哥－－多光谱影像 蓝光波段(450-520nm); 绿光波段(520-600nm); 红光波段(630-690nm);
5、IKONOS卫星
IKONOS卫星参数介绍: 轨道高度681 公里 轨道倾角98.1 度 轨道运行速度6.5 - 11.2 千米 / 秒 影像采集时间每日上午 10:0011:00 轨道周期98 分钟 轨道类型太阳同步 重量817 千克 ( 1600 磅 )
6320 6320 6320 6320 6320 6320 6320
52-143 60-279 48-248 35-342 40-194 0.1-0.28 21-164
4、ETM＋增强型专题制图仪
与TM传感器相比有以下３方面的改进： １）增加全色波段，分辨率为１５米
２）采用双增益技术使远红外波段的分辨率提高到６０米
ＴＭ探测技术指标
探 测 器 波段 （微米） 量化 扫 分 辨 （比特） 幅 率 （公 里） （ 米）
30 30 30 30 30 120 30 8 8 8 8 8 8 8 185 185 185 185 185 185 185
像元 数
信噪比 Ｓ／Ｎ