国外遥感卫星发展现状

国外遥感卫星发展现状

目录

1前言

卫星遥感技术是上世纪60年代蓬勃发展起来的一门集多维、多平台、多层次的立体化观测的综合性探测技术。

近年来全球经济的迅速发展，地球环境和地球资源已经成为综合国力发展和国家间竞争较量的焦点。为此，各国都非常重视遥感卫星的发展，并不断拓宽相关应用领域，促进空间遥感产业化发展，并取得了越来越显着的社会效益和经济效益，卫星遥感正进入一个新的发展高潮。

随着遥感卫星的数量的不断增加，遥感卫星应用业务规模的也在不断壮大。

当前国外民用遥感卫星系统主要有：美国的“陆地卫星”（Landsat）系统、法国的“斯波特”（SPOT）系统、欧空局的“欧洲遥感卫星”（ERS）、加拿大“雷达卫星”（Radarsat）和俄罗斯的“资源-DK”（Resurs-DK）卫星等。

国外的遥感卫星发展相对成熟，单以分辨率来说：1971年发射的美国KH-9号侦察卫星就达到了2英尺米)分辨率，后继的KH-11和KH-12更有米甚至低于米的分辨率；2010年6月发射的以色列的地平线9号分辨率低于米，2009年发射的日本的光学3号分辨率也到米。在商业遥感卫星领域，2001年的Quickbird-2号就做到了米全色分辨率，后来的Geoeye-1达到了米分辨率，WorldView-1/2也做到了米分辨率，WorldView-3达到了最高商业分辨率米。

国外主要民用遥感卫星资源如所示。

2美国

美国是商业高分辨率遥感卫星发展较早的国家，因此，高分辨率商业卫星系统也是美国民用遥感的重要组成部分

美国目前在轨的高分辨率遥感卫星系统主要包括数字全球公司（GigitalGlobe）的GeoEye-1、Ikonos-2和Orbiew-2卫星，以及Quickbird-2、Wordview-1、Wordview-2、Wordview-3卫星。

另外美国还有中分辨率遥感卫星——美国陆地卫星系统系列，以及EOS（Earth Observation System）卫星系列，公开发布数据和产品。

2.1地球观测系统（EOS）

EOS（Earth Observation System）卫星是美国地球观测系统计划中一系列卫星的简称。第一颗EOS的上午轨道卫星于1999年12月18日发射升空，发射成功的卫星命名为TERRA（拉丁语“地球”的意思），主要目的是观测地球表面。EOS卫星轨道高度为距地球705公里，第一颗上午轨道卫星（Terra）过境时间为地方时11：30am 左右，一天最多可以获得4条过境轨道资料。

Modis是搭载在Terra和Aqua卫星上的一个重要的传感器，是卫星上唯一将实时观测数据通过X波段向全世界直接广播，并可以免费接收数据并无偿使用的星载仪器，全球许多国家和地区都在接收和使用Modis数据。

Modis是当前世界上新一代“图谱合一”的光学遥感仪器，有36个离散光谱波段，光谱范围宽，从微米（可见光）到微米（热红外）全光谱覆盖，辐射分辨率达12bits。共有36个光谱波段，地面分辨率为250m、500m和1000m，扫描宽度为2330km，可每两天覆盖全球一次。

Modis载荷的特性使之成为研究地球科学最佳的首选数据源。该数据可以广泛应用于陆地科学、海洋科学和大气科学。其中在陆地科学的应用涉及：土地利用变化、土地覆盖、植被指数、地表温度、旱涝灾害监测、雪盖监测、荒漠化监测等，它可以提供三种类型的陆地产品：辐射收支变量（地表反射/大气校正算法、地表温度（LST）和发射率、冰雪覆盖、二向性反射分布函数（BRDF）与反照率）、生态系统变量（植被指数（VI）、叶面积指数(LAI)和部分光合活动辐射（FPAR）、植被产品，净初级生产力（NPP）、蒸发蒸腾与表面阻抗）、土地覆盖变量（火点与热异常、土地覆盖、植被覆盖变化、土地利用变化）；在海洋科学中的应用涉及：洋面温度（SST）、洋面射出长波辐射、洋面固态悬浮物浓度、洋面叶绿素通量浓度等多种海洋水色信息、海洋地理生化信息和各种环境变量。在大气科学中的应用涉及：大气可降水量、云粒子、云边界、云顶温度与高度、大气温度、O3含量和气溶胶分布等多种大气参数。通过对陆地、海洋和大气科学的研究，进而加深对三者之间的作用的了解，从而将地球作为一个整体进行研究。这将使人们能够更好地认识和理解地球系统的变化规律，鉴别人类活动在其中的影响，预测地球系统的未来。

2.2美国陆地卫星系统（Landsat）

美国对地观测体系中分辨率遥感的主要系统，主要用于陆地资源调查和管理、水资源

调查和管理、测绘制图等。历经3代发展（Landsat1-7），技术水平稳步提高并初步实现商业化运营，目前在轨为Landsat-5和Landsat-7。该系统连续收集了30多年的卫星数据面临中断的风险，2011年11月18日，Landsat-5由于星上放大器装置性能问题，已经导致图像下传能力严重降低。

2008年，美国内务部部长在美国环境系统研究所（ESRI）的国际用户会议上宣布，所有存档的Landsat图片都将免费向公众开放，其中包括全球陆地测绘（GLS）数据集。

2010年，ESRI宣布这些图像数据将通过“ArcGIS在线”免费使用，同时还创建了网络地图和交互式网络应用。

2011年5月3日，美国环境系统研究所（ESRI）在摄影测量与遥感学会年会上公布了第一个版本的ChangeMatters浏览器。该浏览器允许用户免费访问Landsat卫星近30年左右的全球卫星数据，并帮助用户分析某一特定时间内的地表变化情况。

图 2-1 Landsat系列卫星发展历程

Landsat-5属于第二代陆地卫星，卫星主要有效载荷为主题制图仪（TM），多光谱扫描仪（MSS）为次级有效载荷（目前已失效）。

Landsat-7属于第三代陆地卫星，卫星主要有效载荷为增强主题制图仪改型（ETM+），卫星设计寿命5年，每天能提供900幅图像。

下一代Landsat卫星——Landsat-8，即陆地卫星数据连续任务（LDCM），采用SA-200HP 平台，轨道高度705km，太阳同步近圆轨道，设计寿命5年，预计2012年底发射。主要有效载荷为业务型陆地成像仪（OLI）和热红外遥感器（TIRS）：

a.OLI为一台推扫相机，成像谱段与ETM+相似，增加了一个海岸气溶胶谱段（1号谱

段）和一个卷云探测谱段（9号谱段），但去除了热红外谱段。OLI幅宽185km，全

色分辨率15m，其他谱段30m，量化值12bit；

b.TIRS为一台基于量子阱红外探测器（QWIP）的遥感器，专用于热红外谱段成像。

TIRS中心波长为μm和12μm，焦平面由3个640×512的QWIP面阵组成，工作温

度为43K。

2.3轨道观测卫星（OrbView）

OrbView遥感地球图像卫星系列是由美国的Orbimage公司(现在的GeoEye公司)研制的。

体积小、圆盘形的OrbView-1(MicroLab-1)1995年发射，一直运行到2000年4月。

OrbView-2在1997年发射，由NASA的SeaWiFS仪器传送海色遥感数据。

OrbView-4在2001年9月21日金牛座运载火箭发射失败后就失踪了。

OrbView-3属于提高分辨率地球图像的第一批商业卫星。基于轨道科学公司的近地轨道星的星体设计，三轴稳定，圆柱形的OrbView-3卫星顶端有一个太阳能电池阵列，能够提供625瓦的电能。星体结构分成三部分(推进装置，核心部分和有效载荷)。OrbView-3上的成像装置可以提供1米分辨率的全色(黑色和白色)图像和幅宽8公里4米分辨率的多光谱图像。卫星在上午10：30穿过地球降交点。再次穿过赤道的周期少于三天。2007年3月4日，卫星成像系统发生故障，4月23日宣布OrbView-3全部损耗。Orbimage公司的OrbView-3卫星是世界上最早提供高分辨率影像的商业卫星之一。卫星主要技术参数如下表所示。

表 2-1 OrbView-3主要技术参数

OrbView-5，现在重新命名为GeoEye-1，已于2008年发射。

2.4伊克诺斯卫星（IKONOS）

IKONOS卫星于1999年9月24日发射成功，是世界上第一颗提供高分辨率卫星影像的商业遥感卫星。IKONOS卫星的成功发射不仅实现了提供高清晰度且分辨率达1米的卫星影