第二章 遥感平台及运行特点
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
《遥感原理与应用》习题答案解析
《遥感原理与应用》习题答案解析遥感原理与应用习题第一章遥感物理基础一、名词解释1遥感：在不接触的情况下，对目标或自然现象远距离感知的一门探测技术。
2遥感技术：遥感技术是从人造卫星、飞机或其他飞行器上收集地物目标的电磁辐射信息，判认地球环境和资源的技术。
3电磁波：电磁波（又称电磁辐射）就是由同相震荡且互相横向的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向旋转轴电场与磁场形成的平面，有效率的传达能量和动量。
电磁辐射可以按照频率分类，从高频率至高频率，包含存有无线电波、微波、红外线、红外线、紫外光、4电磁波五音：把各种电磁波按照波长或频率的大小依次排序，就构成了电磁波五音5绝对黑体：能够完全吸收任何波长入射能量的物体6灰体：在各种波长处的发射率相等的实际物体。
7绝对温度：热力学温度，又叫做热力学温标，符号t，单位k（开尔文，缩写上开）8色温：在实际测量物体的光谱电磁辐射通量密度曲线时，常常用一个最吻合灰体电磁辐射曲线的黑体电磁辐射曲线做为参考这时的黑体电磁辐射温度就叫做色温。
9大气窗口：电磁波通过大气层时较少被反射、吸收和散射的，透过率较高的波段称。
10发射率：实际物体与同温度的黑体在相同条件下的辐射功率之比。
11光谱反射率：物体的散射电磁辐射通量与入射光电磁辐射通量之比。
12波粒二象性：电磁波具备波动性和粒子性。
13光谱反射特性曲线：反射波谱曲线是物体的反射率随波长变化的规律，以波长为横轴，反射率为纵轴的曲线。
问答题1黑体电磁辐射遵从哪些规律？（1由普朗克定理知与黑体辐射曲线下的面积成正比的总辐射通量密度w随温度t的增加而迅速增加。
(2绝对黑体表面上，单位面积升空的总辐射能与绝对温度的四次方成正比。
(3黑体的绝对温度增高时，它的电磁辐射峰值向短波方向移动。
(4不好的辐射体一定就是不好的吸收体。
(5在微波段黑体的微波辐射亮度与温度的一次方成正比。
2电磁波五音由哪些相同特性的电磁波段共同组成？遥感技术中所用的电磁波段主要存有哪些？a.包括无线电波、微波、红外波、可见光、紫外线、x射线、伽玛射线等b.微波、红外波、可见光3物体的电磁辐射通量密度与短萼有关？常温下黑体的电磁辐射峰值波长就是多少？（1与光谱反射率，太阳入射在地面上的光谱照度，大气光谱透射率，光度计视场角，光度计有效接受面积。
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
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
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遥感总复习题库（含答案）
遥感总复习题库（含答案）第⼀章电磁波及遥感物理基础名词解释：1、电磁波（变化的电场能够在其周围引起变化的磁场，这⼀变化的磁场⼜在较远的区域内引起新的变化电场，并在更远的区域内引起新的变化磁场。
）变化电场和磁场的交替产⽣，以有限的速度由近及远在空间内传播的过程称为电磁波。
2、电磁波谱电磁波在真空中传播的波长或频率递增或递减顺序排列，就能得到电磁波谱。
3、绝对⿊体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收的物体称为绝对⿊体。
4、辐射温度如果实际物体的总辐射出射度（包括全部波长）与某⼀温度绝对⿊体的总辐射出射度相等，则⿊体的温度称为该物体的辐射温度。
5、⼤⽓窗⼝电磁波通过⼤⽓层时较少被反射、吸收和散射的，透过率较⾼的电磁辐射波段。
6、发射率实际物体与同温下的⿊体在相同条件下的辐射能量之⽐。
7、热惯量由于系统本⾝有⼀定的热容量，系统传热介质具有⼀定的导热能⼒，所以当系统被加热或冷却时，系统温度上升或下降往往需要经过⼀定的时间，这种性质称为系统的热惯量。
（地表温度振幅与热惯量P成反⽐，P越⼤的物体，其温度振幅越⼩；反之，其温度振幅越⼤。
）8、光谱反射率ρλ=Eρλ/ Eλ(物体的反射辐射通量与⼊射辐射通量之⽐。
)9、光谱反射特性曲线按照某物体的反射率随波长变化的规律，以波长为横坐标，反射率为纵坐标所得的曲线。
填空题：1、电磁波谱按频率由⾼到低排列主要由γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波、⽆线电波等组成。
2、绝对⿊体辐射通量密度是温度Ｔ和波长λ的函数。
3、⼀般物体的总辐射通量密度与绝对温度和发射率成正⽐关系。
4、维恩位移定律表明绝对⿊体的最强辐射波长λ乘绝对温度T是常数2897.8。
当绝对⿊体的温度增⾼时，它的辐射峰值波长向短波⽅向移动。
5、⼤⽓层顶上太阳的辐射峰值波长为0.47µm选择题：(单项或多项选择)1、绝对⿊体的（②③）①反射率等于1 ②反射率等于0 ③发射率等于1 ④发射率等于0。
2、物体的总辐射功率与以下那⼏项成正⽐关系（②⑥）①反射率②发射率③物体温度⼀次⽅④物体温度⼆次⽅⑤物体温度三次⽅⑥物体温度四次⽅。
遥感习题
第一章电磁波及遥感物理基础名词解释：1、遥感2、遥感技术3、电磁波4、电磁波谱5、大气窗口6、光谱反射率7、光谱反射特性曲线问答题：1、叙述沙土、植物和水的光谱反射率随波长变化的一般规律。
2、地物光谱反射率受哪些主要的因素影响？3、何为大气窗口？分析形成大气窗口的原因，并列出用于从空间对地面遥感的大气窗口的波长范围。
第二章遥感平台及运行特点名词解释：1、遥感平台2、遥感传感器3、卫星轨道参数4、升交点赤经5、轨道倾角5、近地点角距6、卫星姿态角7、重复周期8、近圆形轨道9、与太阳同步轨道10、近极地轨道11、小卫星问答题：2、以Landsat-1为例，说明遥感卫星轨道的四大特点及其在遥感中的作用。
3、叙述地心直角坐标系与地心大地直角坐标系的差别和联系。
4、获得传感器姿态的方法有哪些？简述其原理。
5、简述遥感平台的发展趋势。
6、LANDSAT系列卫星、SPOT系列卫星、RADARSAT系列卫星传感器各有何特点？第三章遥感传感器及其成像原理名词解释：1、遥感传感器2、红外扫描仪3、多光谱扫描仪4、推扫式成像仪5、成像光谱仪6、MSS7、TM8、HRV9、SAR 10、INSAR 11、CCD 12、真实孔径侧视雷达13、合成孔径侧视雷达14、全景畸变15、动态全景畸变16、静态全景畸变17、距离分辨率18、方位分辨率19、雷达盲区20、粗加工产品21、精加工产品22、多中心投影填空题：1、目前遥感中使用的传感器大体上可分为等几种。
2、遥感传感器大体上包括几部份。
3、MSS成像板上有个探测单元;TM有个探测单元。
4、LANDSAT系列卫星具有全色波段的是,其空间分辨率为。
5、利用合成孔径技术能堤高侧视雷达的分辨率。
6、扫描仪产生的全景畸变，使影像分辨率发生变化，x方向以变化，y 方向以变化。
7、实现扫描线衔接应满足。
选择题：(单项或多项选择)1、全景畸变引起的影像比例尺变化在X方向①与COSθ成正比②在X方向与COSθ成反比③在X方向与COS²θ成正比④在X方向与COS²θ成反比。
第2章 遥感平台及运行特点2.3
第2章遥感平台及运行特点§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，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。
本章主要就这些卫星的发展、轨道参数及探测器技术性能作一些介绍。
2.3.1 陆地卫星类包括Landsat系列（美）、SPOT系列（法）、IRS（1P）（印度）、ALOS系列（日）、RESURSO1系列（俄）等。
这类卫星的特点是多波段扫描、地面分辨率为5—30m，在现阶段，这类卫星仍然是陆地卫星的主体。
一、Landsat系列卫星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29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，探测器ETM+将装载在EOS-AMZ上发射。
这样Landsat系列卫星寿命预计可维持到2010年。
Landsat系列卫星发射时间如表2-3。
（一）Landsat1-3Landsat1-3三颗卫星的星体形状和结构基本相同，形假蝴蝶状，如图2-7所示。
卫星分服务舱和仪器舱两大类。
表2-3：Lands系列卫星发射时间表图2-7 地球资源卫星1-3仪器舱内安装有反束光导管摄像机（RBV）、多光谱扫描仪（MSS）、宽带视频记录机（WBVTR）和数据收集系统（DCS）等四种有效负载。
有关这些仪器的详细介绍见第三章。
卫星轨道及其运行特点卫星轨道平均高度H设计在915km上，依据式（2—2—12）计算其运行周期为103.267min。
每天绕地13.944圈，倾角I=99.125°，每天修正卫星轨道进动角为0.986°。
遥感平台及与运行特点
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)
武汉大学遥感原理与应用习题
武汉⼤学遥感原理与应⽤习题第⼀章遥感物理基础名词解释：遥感、电磁波谱、绝对⿊体、灰体、⾊温、⼤⽓窗⼝、发射率、光谱反射率、波粒⼆象性、光谱反射特性曲线、问答题：1、⿊体辐射遵循哪些规律？2、电磁波谱由哪些不同特性的电磁波段组成？遥感中所⽤的电磁波段主要有哪些？3、物体的辐射通量密度与哪些因素有关？常温下⿊体的辐射峰值波长是多少？4、叙述沙⼟、植物、和⽔的光谱反射率随波长变化的⼀般规律。
5、地物光谱反射率受哪些主要的因素影响？6、何为⼤⽓窗⼝？分析形成⼤⽓窗⼝的原因。
7、传感器从⼤⽓层外探测地⾯物体时，接收到哪些电磁波能量？第⼆章遥感平台及运⾏特点名词解释：遥感平台、遥感传感器、卫星轨道参数、升交点⾚经、卫星姿态⾓、与太阳同步轨道、LandSat 、SPOT 、问答题：1、遥感卫星轨道的四⼤特点是什么？这些特点有什么好处？2、阐述遥感卫星轨道的特点及其作⽤。
3、确定传感器姿态的⽅法有哪些？简述其原理。
4、从卫星遥感影像获取到处理涉及到多个坐标系，描述这些坐标系统的定义及其作⽤。
5、查阅资料或搜索⽹站资源，⾄少列出5个遥感卫星数据产品代理或宣传⽹址，以其中⼀种遥感卫星为例，描述其数据产品的种类及分类标准。
第三章遥感传感器名词解释：遥感传感器、探测器、红外扫描仪、多光谱扫描仪、推扫式成像仪、成像光谱仪、瞬时视场、MSS、TM、HRV、SAR、INSAR、CCD、真实孔径侧视雷达、全景畸变、合成孔径侧视雷达、距离分辨率、⽅位分辨率、多中⼼投影、斜距投影简答题：1、⽬前遥感中使⽤的传感器可分为哪⼏种？2、遥感传感器包括哪⼏部分？3、LANDSAT 系列卫星上具有全⾊波段的是哪⼀颗？其空间分辨率怎样？4、利⽤合成孔径技术能提⾼侧视雷达的何种分辨率？5、实现扫描线衔接应满⾜的条件是什么？6、叙述侧视雷达图像的影像特征。
7、物⾯扫描的成像仪为何会产⽣全景畸变？8、TM专题制图仪与MSS多光谱扫描仪有何不同？9、SPOT 卫星上的 HRV推扫式扫描仪与TM专题制图仪有何不同？第四章遥感图像处理（⼀）名词解释：光学影像、数字影像、空间域图像、频率域图像、图像采样、灰度量化、ERDAS 、BSQ 、BIL简答题：1、叙述光学影像与数字影像的关系和不同点。
遥感平台及运行特点
地面、空中与空间：遥感平台
1 .卫星绕地球运行轨道的种类
地球静止轨道：卫星与地球绕地轴作 同步运转，卫星看起来似乎悬在空中 不动。 极地轨道 倾斜轨道 太阳同步轨道：指卫星轨道面与太阳 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。
2.2 卫星轨道及运行特点
1 .卫星绕地球运行轨道的种类
2 .轨道参数
1.升交点赤经Ω； 2.近地点角距ω； 3.轨道倾角i；
2. 轨道参数
4.卫星轨道的长半轴a； 5.卫星轨道的偏心率 远 （或称扁率）e=c/a；地 点 6.卫星过近地点时刻T。
bs as
c M
fs
P′
近 地 点 P
2 .轨道参数
卫星轨道在空间的具体形状位置由六个轨道参 数来确定： 而a和e则决定了卫星轨道的形状； Ω、ω、i和T决定了卫星轨道面与赤道面的相 对位置； 倾角i决定了轨道面与赤道面，或与地轴之间的 关系。
IKONOS卫星影像
3. 高光谱类卫星
主要特点：采用高分辨率成像光谱仪， 波段数为36—256个，光谱分辨率为 5—10nm，地面分辨率为30—1000m。 这类卫星主要用于大气、海洋和陆地探 测。
3 .高光谱类卫星
Earth Observing System –Terra Instruments
第2章遥感平台及运行特点
2.1 遥感平台的种类 2.2 卫星轨道及运行特点 2.3 陆地卫星及轨道特征
卫星与传感器
2.1遥感平台的种类
地球同步轨道卫星（36，000 km） 太阳同步轨道卫星（500-1，000 km） 航天飞机（240-350 km） 高高度航空飞机（10，000-12，000 m） 中低高度航空飞机（500-8000 m） 直升飞机（100-2，000 m） 低空载体（800 m 以下） 地面车辆（0-30 m）
遥感平台及运行特点
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
遥感平台及运行特点
2.2 卫星轨道参数与轨道特点
轨道特点 i
2、卫星轨道近圆形 地球资源卫星的偏心率很小， 例如：LANDSAT3的偏心率 为0.00006.因此轨道为近圆 形。作用是：获取图像有相 近的比例尺；成像扫描仪具 有固定的扫描频率。
ETM+ 近极近环形 太阳同步轨 道
14.24 14 5/26 369 26
1
HRV
圆形近极地太阳同步轨 道
沈阳TM影像
东京TM影像
Landsat7 ETM+ 影像
春天Landsat 7 图 像上棕榈树分布
(波段 4,3,2 = RGB)
2.4 几种地球资源遥感卫星及其运行特征
⑵.SPOT--地球观测试验卫星 长方形箱体
1、升交点赤经Ω:
春分点R逆时针方
向到升交点K的弧长
A
2、近地点角距ω:
R
从升交点K沿轨道到
近地点A的角距
2.2 卫星轨道参数与轨道特点
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
反算出每台接收机上的三维坐标，进而解
算出摄影机的三个姿态角。
为了提高解算精度，GPS接收机之间
6
要有一定距离要求。
2.4 几种地球资源遥感卫星及其运行特征
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
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根据地面观测来确定。
2.2.2 卫星坐标的测定和解算
星历表法解算卫星坐标 –
卫星在地心直角坐标系中的坐标 – 卫星在大地地心直角坐标系中的坐标 – 卫星的地理坐标 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
工作模式
单片模式：卫星平台可以被调整为让两个相
IRS卫星发射时间表
IRS卫星传感器
LISS（Linear Imaging Self-Scanner） PAN（Panchromatic Camera） WIFS（Wide Field Scanner）
IRS-P5
Cartosat-1号卫星，印度政府于2005年5月5日发射的 遥感制图卫星。 它搭载有两个LISS-IV全色传感器，分辨率2.5米。
GPS测姿
同时接收四颗以上GPS卫星的信号，
反算出每台接收机上的三维坐标，借助 载体移动间接解算出摄影机的三个姿态 角。 GPS不会随时间的长短而发生测量精度 上的变化，无姿态飘移。
2.2.4 其它一些常用参数
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
SPOT-5A探测器地面分辨率
SPOT的倾斜观测功能
重复观测能力 –单星：2－3天/次 –多星：1天/次
立体成像装置HRS H R S
20°
20°
20km
SPOT5同轨立体像对
Spot 5 HRS立体像 对生成的10 米高程精度 DEM
超级模式（SUPERMODE）
SPOT-5特有的影像重采样技术，利用两幅同
面平台、航空平台、航天平台。
2.2 卫星轨道及运行特点
轨道参数 卫星坐标的测定和解算 卫星姿态角 其他一些常用参数
2.2.1
升交点赤经Ω 近地点角距ω 轨道倾角i 卫星过近地点时刻T 卫星轨道的长半轴a 卫星轨道的偏心率e 以上六个参数可以
轨道参数
第二章 遥感平台及运行特点
主讲教师：任正超
Hale Waihona Puke 开课学院：经济管理学院 联系方式：renzhengchao2008@
内容提纲
1
遥感平台的种类 卫星轨道及运行特点 陆地卫星及轨道特点
2 3
1.1 遥感平台的种类
遥感平台：遥感中搭载遥感器工具的统称。
按平台距地面的高度大体上可分为三类：地
HRV
SPOT卫星HRV和VI探测器技术指标
SPOT-5传感器
HRG –通过侧摆可在不同轨道上形成异轨立体–两条线阵CCD 在同一焦平面上 –多光谱（G、R、NIR）10m –短波红外（SWIR）20m –全色5m –超级模式（Supermode）2.5m HRS –由前后视相机组成，成同轨立体 –飞行方向10m线阵方向5m –全色 VI
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。 轨道特点 –近圆形轨道 –近极地轨道 –太阳同步轨道 –可重复轨道 –轨道高度下降 传感器 –多光谱扫描仪（MSS 4bands） –专题制图仪（TM 7bands） –空间分辨率30米
LANDSAT-4/5与LANDSAT-7卫星轨道参数表
ARCHIVED IMAGERY DURING THE MISSION'S FIRST 112 DAYS
AUGUST 14, 1999 (LEFT) AND OCTOBER 17, 1999 (RIGHT) IMAGES OF THE SALT LAKE CITY AREA
地球静止轨道
近极地轨道
遥感卫星一般有两种绕地球飞行方式：静止 轨道和近极地轨道。静止轨道可以定点观测， 而极地轨道（圆形）则可定期观测。
地球静止轨道
又称“地球同步轨道”。地球同步轨道中倾
角为0°时的一种特殊圆形轨道。人造卫星与 地面相对静止，固定在赤道上空，距地面高 度为35786千米（在距离地球约36000千米的 空间中有一个引力平衡的地带）。可覆盖约 40%的地球面积。气象卫星、通信卫星和广 播卫星常采用这种轨道。 由于地球摄动的存在，地球同步卫星会以赤 道面为平衡位置做南北向的8字周期运动，星 下点也呈8字，地球同步卫星加上轨道控制， 保持星下点不变，就成了地球静止卫星
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。
卫星姿态角的测定
姿态测量仪（红处姿态测量仪、星相机、陀
螺仪） 恒星摄影机 GPS
姿态测量仪
利用地球与太空温差达287K这一特点
SPOT卫星
SPOT—法文Systeme
Probatoired’ Observation dela Tarre缩写，是法国空间研究中心（CNES）研制的 一种地球观测卫星系统。 1986年2月法国发射第一颗陆地卫星（SPOT-1） 2002年5月4日法国发射陆地卫星（SPOT-5）
SPOT卫星轨道参数
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
中国遥感卫星地面站接收的数据
法国Spotimage接收的数据
SPOT 5影像产品
SPOT Scene：经过基本处理的标准影像数据 –1A：只经过辐射校正，未考虑地形起伏，定位精度50m –1B：经过辐射校正和简单几何纠正，考虑地形起伏，定 位精度50m –2A：利用全球1km*1km DEM纠正，与标准地图投影 （UTM WGS84）匹配，纠正中未用到地面控制点，定 位精度50m SPOT View：经过高精度纠正，提供现势的地理信息， 并可直接应用于GIS或其他制图软件 –2B：精确的地理参考产品，按照指定方式进行了地图投 影，利用地面控制点提高纠正精度，定位精度30m –3级：利用DEM纠正，具有地理参考的DOM，定位精 度15m
LANDSAT-3与LANDSAT-4/5轨道参数表
LANDSAT 7
1999年4月15日发射LandSat 7 传感器 –多光谱扫描仪（MSS 4bands） –增强型专题制图仪（ETM 7bands） –空间分辨率30米 –全色波段分辨率为15米 存储能力强 380Gbit 数据传输速度块 150Mbit/s
鸟巢 SPOT 2004
鸟巢 SPOT 2008
IRS卫星
印度遥感卫星（IRS）系列共有了4个
系列：IRS-1、IRS-P、IRS-2和IRS-3 IRS-1系列共发射了5颗（IRS-1 A-E） IRS-2是海洋和气象卫星系列， IRS-3是SAR卫星系列 IRS-P系列共有6颗（IRS P2-P7）
近圆形轨道
使在不同地区获取的图像比例尺一致。 使得卫星的速度也近于匀速。 便于扫描仪用固定扫描频率对地面扫描成像
，避免造成扫描行之间不衔接的现象。
近极地轨道
轨道的倾角接近90° 有利于增大卫星对地面总的观测范围 利用地球自转并结合轨道运行周期和图像刈
幅（长而宽的地带）宽度的设计，可以观测 到南北纬81°之间的广大地区。 LandSat，SPOT，IKONOS， QUICKBIRD，风云系列，中巴资源
SPOT SCENE
5米全色
2.5米全色
10米多光谱
SPOT5DEM
在不使用地面控制点，仅利用星相机、GPS和
MORIS系统提供的高精度轨道与姿态参数的情况 下，平坦地区的DEM精度可达15 米； 利用地面控制点可获得4.5米的高程精度。 目前为止，法国不对外出售高分辨率SPOT-5 HRS 立体影像，仅供军方与授权用户使用。 死海地区
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29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
，以一定的角频率，周期地对太空和地 球作圆锥扫描，根据热辐射能的相位变 化来测定姿态角。相位差就是姿态角。 一台这样的仪器只能测定一个姿态角
恒星摄影机
恒星摄影机至少摄取3-5颗五等
以上的恒星(眼睛看到最暗弱的 恒星做为六等星)，并精确记录 卫星运行时刻，再根据恒星星历 表，摄影机标称光轴指向等数据 解算姿态角。
2.3 陆地卫星及轨道特征
陆地卫星
高分辨率卫星
高光谱卫星
雷达类卫星
小卫星
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
时获取的5m全色图像重采样得到2.5m的全色 图像，是法国空间局CNES专利。 重采样步骤： – 内插。两幅5m分辨率的影像是隔行扫描， 通过内插得到中间行的像素值 – 去卷积。利用HRG装置的反传递函数构造 的滤波器进行滤波，消除影像模糊 – 消除去卷积过程引入的噪声。