遥感卫星及其运行轨道
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《遥感技术基 础》
遥 感 平台
1
《遥感技术基础》
遥感平台
是用来搭载传感器的运载工具。
遥感平台分类：
按高度分： 1、地面平台（高度在0~50米
范围内） 2、航空平台（高度在百余米
到几十公里） 3、航天平台 （高度在150公里
以上）
2
《遥感技术基础》
1、地面平台
主要有三脚架、遥感塔、遥感汽车等。
3
《遥感技术基础》
e 1，长椭圆，用于探空
3）、轨道面倾角 i
4）、升交点赤经
5）、近地点角距
6）、卫星过近地点时刻 T
9
《遥感技术基础》
轨道倾角 i ：卫星轨道面与赤道面的夹角
i0 i 90o
i
卫星轨道面与地球赤道面重合，且卫星绕地球公转 方向与地球自转方向一致，如地球同步卫星。
卫星南北向绕地球公转，称为极轨卫星。
2、航空平台
主要有气球、飞机等。
4
《遥感技术基础》
3、航天平台 主要有航天飞机、人造卫星。 航天飞机
有人驾驶的空间飞行器，是 一种可重复使用的空间运载工具。
5
《遥感技术基础》
二、卫星轨道
1、 Kepler三大定律 2、卫星轨道参数 3、卫星坐标确定 4、卫星姿态 5、典型轨道
6
《遥感技术基础》
注意：轨道倾角 越大，覆盖地球表面的面
10
积越大，资源卫星多为近极轨卫星 i 90。o
《遥感技术基础》
O
升交点赤经
春分线升交点向
是春分时刻（约径在与3月春21分日）地 心与太阳质心的连线点，之春间分时的太阳直 射地球赤道。因地球夹自角转。和绕太阳公
转，地心与赤道上任意一点的连线在 宇宙空间中的方向时刻在发生着变化， 为了在宇宙空间中固定一个方向，特 引入春分线的概念。
卫星在该瞬间的坐标
卫星星历表： 将卫星轨道参数代入推算卫星坐标的公
式，可编制成卫星星历表。以卫星的运行时刻为参数， 就可以在星历表上查取卫星的地理坐标。
（1）、卫星在地心直角坐标系中的坐标 （2）、卫星在大地地心直角坐标系中的坐标 （3）、卫星的地理坐标 （4）、卫星抖动
13
《遥感技术基础》
（1）、卫星在地心直角坐标系中的坐标
遥感卫星
一、遥感卫星的组成
二、卫星轨道 三、主要遥感卫星
7
《遥感技术基础》
1、Kepler三大定律
1）、行星绕太阳运动的轨道为椭圆，太阳位于椭圆的一个 焦点上。 2）、行星向径在相等的时间内扫过相等的面积。
3）、行星绕太阳公转周期的平方与轨道长半轴的立方成正比。
C T 2
(RH )3
R—地球平均半径； H—卫星飞行的平均高度； C—Kepler常数。
c 2.7573108 min2/ km3
应用第三定律确定卫星运行周期和卫星运行高度
T C(R H)3
H 3 T2 R C
8
《遥感技术基础》
2、卫星轨道参数
1）、长半轴 a :决定卫星离地面的最大高度
e 2）、偏心率 :决定卫星轨道的形状
a2 b2 c
e
a
a
e 0， 近圆形，用于资源与环境遥感、地形绘制
(N
HD ) cosB cosL
Y (N HD ) cosB sin L
Z [N (1 e2 ) HD ]sin B
其中：
B ——纬度
L ——经度
N ——卯酉圈半径 H D ——卫星大地高程
X
X Y Z
R
X Y Z
cos sin 0
R sin cos 0
0
0 1
为某一瞬间时，大地地心直角坐标系X 轴与地心直角坐标系X 轴之间的时角。
18
《遥感技术基础》
（3）、卫星的地理坐标
X
春分点
是春分线与赤道的交点。
11
《遥感技术基础》
近地点角距
O
升交点向
0径o ,与轨道
升交点为近地点近的星地下点点；向 径 之间的
18夹0 o角, 。
升交点为远地点的星下点。
12
《遥感技术基础》
3、卫星坐标的确定
1）GPS测定法
2）星历表解算法
六个轨道参数 某瞬间的精确时间
y
//
r sinV
z
//
0
a(1 e2 ) r
1 e cosV
r 为卫星的向径
其中：
V 为卫星的真近点角
tg V 1 etg E 2 1e 2
E 为偏近点角，与卫星运行时
刻 t 的关系为：
E esin E n(t T )
n 为卫星的平均角速度 16
《遥感技术基础》
Z sin(V ) sin i
17
《遥感技术基础》
（2）、卫星在大地地心直角坐标系中的坐标
Z
大地地心直角坐标系 O X Y Z
原点：地心 基准平面：赤道平面
O X 轴：指向格林尼治子午线与赤道面的交点
OY 轴： 在赤道面内由O X 轴东转 90度 OZ 轴：垂直赤道面指向北极
X / r cos( V )
Y
/
r
sin(
V)Fra Baidu bibliotek
Z / 0
OX /Y / Z / OXYZ
X cos(V ) cos sin(V ) sin cosi
Y
r c os (V
) sin
sin(V
) cos cosi
OZ // 轴：垂直轨道面
X
Z
X
辅助坐标系 OX /Y / Z：/
原点：地心 基准平面：卫星轨道面 OX / 轴：指向升交点
OY / 轴： 在轨道面内与 OX /轴成90度夹角 OZ / 轴：垂直轨道面
15
《遥感技术基础》
在辅助坐标系OX //Y // Z // 中
x// r cosV
地心直角坐标系OXYZ：
原点：地心 基准平面：赤道平面 OX轴：指向春分点 OY轴： 在赤道面内由OX轴
东转 90度 OZ轴：垂直赤道面指向北极
Z O
X
14
《遥感技术基础》
辅助坐标系 OX //Y // Z ：//
Z
原点：地心
基准平面：卫星轨道面
OX // 轴：指向近地点
OY // 轴： 在轨道面内与OX // 成90度夹角
OXYZ、OX //Y // Z // 、OX /Y / Z / 之间的关系
OX //Y // Z // 绕OZ//轴旋转角 OX /Y / Z /
先绕OX /轴旋转角度i
OX /Y / Z / 再绕OZ轴旋转角 度OXYZ
OX //Y // Z // OX /Y / Z /
遥 感 平台
1
《遥感技术基础》
遥感平台
是用来搭载传感器的运载工具。
遥感平台分类：
按高度分： 1、地面平台（高度在0~50米
范围内） 2、航空平台（高度在百余米
到几十公里） 3、航天平台 （高度在150公里
以上）
2
《遥感技术基础》
1、地面平台
主要有三脚架、遥感塔、遥感汽车等。
3
《遥感技术基础》
e 1，长椭圆，用于探空
3）、轨道面倾角 i
4）、升交点赤经
5）、近地点角距
6）、卫星过近地点时刻 T
9
《遥感技术基础》
轨道倾角 i ：卫星轨道面与赤道面的夹角
i0 i 90o
i
卫星轨道面与地球赤道面重合，且卫星绕地球公转 方向与地球自转方向一致，如地球同步卫星。
卫星南北向绕地球公转，称为极轨卫星。
2、航空平台
主要有气球、飞机等。
4
《遥感技术基础》
3、航天平台 主要有航天飞机、人造卫星。 航天飞机
有人驾驶的空间飞行器，是 一种可重复使用的空间运载工具。
5
《遥感技术基础》
二、卫星轨道
1、 Kepler三大定律 2、卫星轨道参数 3、卫星坐标确定 4、卫星姿态 5、典型轨道
6
《遥感技术基础》
注意：轨道倾角 越大，覆盖地球表面的面
10
积越大，资源卫星多为近极轨卫星 i 90。o
《遥感技术基础》
O
升交点赤经
春分线升交点向
是春分时刻（约径在与3月春21分日）地 心与太阳质心的连线点，之春间分时的太阳直 射地球赤道。因地球夹自角转。和绕太阳公
转，地心与赤道上任意一点的连线在 宇宙空间中的方向时刻在发生着变化， 为了在宇宙空间中固定一个方向，特 引入春分线的概念。
卫星在该瞬间的坐标
卫星星历表： 将卫星轨道参数代入推算卫星坐标的公
式，可编制成卫星星历表。以卫星的运行时刻为参数， 就可以在星历表上查取卫星的地理坐标。
（1）、卫星在地心直角坐标系中的坐标 （2）、卫星在大地地心直角坐标系中的坐标 （3）、卫星的地理坐标 （4）、卫星抖动
13
《遥感技术基础》
（1）、卫星在地心直角坐标系中的坐标
遥感卫星
一、遥感卫星的组成
二、卫星轨道 三、主要遥感卫星
7
《遥感技术基础》
1、Kepler三大定律
1）、行星绕太阳运动的轨道为椭圆，太阳位于椭圆的一个 焦点上。 2）、行星向径在相等的时间内扫过相等的面积。
3）、行星绕太阳公转周期的平方与轨道长半轴的立方成正比。
C T 2
(RH )3
R—地球平均半径； H—卫星飞行的平均高度； C—Kepler常数。
c 2.7573108 min2/ km3
应用第三定律确定卫星运行周期和卫星运行高度
T C(R H)3
H 3 T2 R C
8
《遥感技术基础》
2、卫星轨道参数
1）、长半轴 a :决定卫星离地面的最大高度
e 2）、偏心率 :决定卫星轨道的形状
a2 b2 c
e
a
a
e 0， 近圆形，用于资源与环境遥感、地形绘制
(N
HD ) cosB cosL
Y (N HD ) cosB sin L
Z [N (1 e2 ) HD ]sin B
其中：
B ——纬度
L ——经度
N ——卯酉圈半径 H D ——卫星大地高程
X
X Y Z
R
X Y Z
cos sin 0
R sin cos 0
0
0 1
为某一瞬间时，大地地心直角坐标系X 轴与地心直角坐标系X 轴之间的时角。
18
《遥感技术基础》
（3）、卫星的地理坐标
X
春分点
是春分线与赤道的交点。
11
《遥感技术基础》
近地点角距
O
升交点向
0径o ,与轨道
升交点为近地点近的星地下点点；向 径 之间的
18夹0 o角, 。
升交点为远地点的星下点。
12
《遥感技术基础》
3、卫星坐标的确定
1）GPS测定法
2）星历表解算法
六个轨道参数 某瞬间的精确时间
y
//
r sinV
z
//
0
a(1 e2 ) r
1 e cosV
r 为卫星的向径
其中：
V 为卫星的真近点角
tg V 1 etg E 2 1e 2
E 为偏近点角，与卫星运行时
刻 t 的关系为：
E esin E n(t T )
n 为卫星的平均角速度 16
《遥感技术基础》
Z sin(V ) sin i
17
《遥感技术基础》
（2）、卫星在大地地心直角坐标系中的坐标
Z
大地地心直角坐标系 O X Y Z
原点：地心 基准平面：赤道平面
O X 轴：指向格林尼治子午线与赤道面的交点
OY 轴： 在赤道面内由O X 轴东转 90度 OZ 轴：垂直赤道面指向北极
X / r cos( V )
Y
/
r
sin(
V)Fra Baidu bibliotek
Z / 0
OX /Y / Z / OXYZ
X cos(V ) cos sin(V ) sin cosi
Y
r c os (V
) sin
sin(V
) cos cosi
OZ // 轴：垂直轨道面
X
Z
X
辅助坐标系 OX /Y / Z：/
原点：地心 基准平面：卫星轨道面 OX / 轴：指向升交点
OY / 轴： 在轨道面内与 OX /轴成90度夹角 OZ / 轴：垂直轨道面
15
《遥感技术基础》
在辅助坐标系OX //Y // Z // 中
x// r cosV
地心直角坐标系OXYZ：
原点：地心 基准平面：赤道平面 OX轴：指向春分点 OY轴： 在赤道面内由OX轴
东转 90度 OZ轴：垂直赤道面指向北极
Z O
X
14
《遥感技术基础》
辅助坐标系 OX //Y // Z ：//
Z
原点：地心
基准平面：卫星轨道面
OX // 轴：指向近地点
OY // 轴： 在轨道面内与OX // 成90度夹角
OXYZ、OX //Y // Z // 、OX /Y / Z / 之间的关系
OX //Y // Z // 绕OZ//轴旋转角 OX /Y / Z /
先绕OX /轴旋转角度i
OX /Y / Z / 再绕OZ轴旋转角 度OXYZ
OX //Y // Z // OX /Y / Z /