遥感平台及运行特点
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• 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 Leabharlann Baidu 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
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。
(Z)
(Y) (X)
卫星姿态角的测定
• 姿态测量仪 （红处姿态测量仪、星相机、 陀螺仪等 ）
• 恒星敏感器 • GPS
姿态测量仪
• 利用地球与太空温差达287K这一特点，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
• 近地点角距ω • 轨道倾角i
相对位置
• 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 轨道形状
以上六个参数可以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
欧洲遥感卫星
中国风云气象卫星
美国静止气象卫星 美国国家海洋和气象卫星 印度遥感卫星
美国地球观测系统 法国地球观测系统
日本静止气象卫星
目前的各国对地观测卫星平台
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 轨道参数
• 升交点赤经Ω
• 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
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。
• 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。
• 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
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
遥感平台及运行特点
➢ 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
2.1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
面平台、航空平台、航天平台。
美国海洋测高卫星 欧洲气象卫星
美国陆地卫星 加拿大雷达卫星
印度相干雷达卫星
美日热带降雨测量卫星
• 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。
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。
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。
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。
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。
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
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，因此又称
• 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。LandSat5于1984年3月 1日发射,2011年11月18日USGS已宣布停止获取 数据，最后一颗卫星Landsat7于1999年4月15日 发射，预计寿命为5年，Landsat8于2013年2月 11日发射升空，经过100天测试运行后开始获取 影像。
Landsat系列卫星发射时间表
Landsat 1—3
• 轨道特点
– 近圆形轨道 Leabharlann Baidu 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
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。
(Z)
(Y) (X)
卫星姿态角的测定
• 姿态测量仪 （红处姿态测量仪、星相机、 陀螺仪等 ）
• 恒星敏感器 • GPS
姿态测量仪
• 利用地球与太空温差达287K这一特点，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
• 近地点角距ω • 轨道倾角i
相对位置
• 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 轨道形状
以上六个参数可以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
欧洲遥感卫星
中国风云气象卫星
美国静止气象卫星 美国国家海洋和气象卫星 印度遥感卫星
美国地球观测系统 法国地球观测系统
日本静止气象卫星
目前的各国对地观测卫星平台
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 轨道参数
• 升交点赤经Ω
• 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
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。
• 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。
• 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
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
遥感平台及运行特点
➢ 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
2.1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
面平台、航空平台、航天平台。
美国海洋测高卫星 欧洲气象卫星
美国陆地卫星 加拿大雷达卫星
印度相干雷达卫星
美日热带降雨测量卫星
• 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。
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。
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。
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。
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。
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
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，因此又称
• 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。LandSat5于1984年3月 1日发射,2011年11月18日USGS已宣布停止获取 数据，最后一颗卫星Landsat7于1999年4月15日 发射，预计寿命为5年，Landsat8于2013年2月 11日发射升空，经过100天测试运行后开始获取 影像。