第二章 遥感平台及运行特点

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

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

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

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
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。
超级模式（SUPERMODE）
SPOT卫星发射时间
HRV
高分辨率成像仪 VI 植被测量仪 Poam3 极地臭氧和气溶胶测量仪
SPOT卫星传感器
•
SPOT-1，2，3 • 2台探测器:HRV（high resolution visible） • SPOT-4 • HRVLR(high resolution visible and infrared ) 和植被检测仪器（VI,Vegetation Instrument） • SPOT-5 • 高分辨率几何仪器（HRG, high resolution Geometry ），高分辨率立体成像仪（HRS, high resolution stereoscopic ）
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
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
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
SPOT1-4影像产品
0级：没有作任何改正的影像 1A（一级辐射校正）：在0级基础上进行传感器非线性 响应和CCD辐射响应均化系统噪声改正 1B（一级几何校正）：在1A基础上由星上测定的几何参 数进行系统改正 2A（二级辐射校正）：在1B基础上进行调制传递函数改 正和绝对校正 2B（二级几何校正）：在2A基础上用控制点作平面改正 3A（三级辐射校正）：在2B基础上进行辐射校正，但无 大气改正。 3B（三级几何校正）：在3A基础上用控制点作平面改正 ，顾及了地面起伏产生的投影差
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
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
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
太阳同步轨道
卫星的轨道平面和太阳始终保持相对固定的取向。 轨道的倾角接近90度，卫星要在两极附近通过，因此 称之为近极地太阳同步卫星轨道。 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地面接收站上空，并使 卫星上的太阳电池得到稳定的太阳照度。
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 ，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。

工作模式
单片模式：卫星平台可以被调整为让两个相
第二章 遥感平台及运行特点
主讲教师：任正超
开课学院：经济管理学院
联系方式：renzhengchao2008@163.com
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
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。
相对 位置 轨道 形状
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
，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。
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
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
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
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


中国遥感卫星地面站接收的数据

法国SpLeabharlann Baidutimage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