IKONOS卫星的原理与应用(终极版)

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• IKONOS是可采集1米分辨率全色和4米分 辨率多光谱影像的商业卫星，同时全色和 多光谱影像可融合成1米分辨率的彩色影像。 • 时至今日IKONOS 已采集超过2.5亿平方公 里涉及每个大洲的影像，许多影像被中央 和地方政府广泛用于国家防御，军队制图， 海空运输等领域。 • 从681千米高度的轨道上，IKONOS的重访 周期为3天，并且可从卫星直接向全球12地 面站地传输数据。
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按精度等级可把其产品分为以下几种：
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• IKONOS影像采用11比特数据，影像层 次极为丰富，它能使建筑物轮廓更加清 晰，阴影部分地物易于分辨。
• IKONOS卫星影像具有极高的分辨率相 当于飞机在千米高空的航空摄影，每天 影像的覆盖范围为11x11平方千米，相当 于航空摄影覆盖范围的六倍。
西藏地区每年保通的费用都要达到数亿元，有时要 达到十几亿，更谈不上灾害的预警 预报与防治等。
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ikonos优点
① 可以不间断的绕地球进行观测，不断地获取地表的 立体影像 ② 它在68万米的卫星轨道的高度，获取地表影像的分 辨率达到一米，满足的工程建设中的大比例尺成图 需要。 ③ 它有多光谱数据，满足初测阶段的地质遥感的要求， 从这些方面可以看出，ikonos影像卫星除具有大比 例尺航空摄影的特性外，还有不受领空权限制。对 于天气变化不定的地区，通过不间断的观测，能够 获取高质量的地表影像。
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IKONOS立体摄影原理
• IKONOS立体影像是同轨立体影像，它是通过调整传 感器的姿态来实现立体影像采集的，通过地面控制 中心的轨道编程将卫星传感器调整到要采集影像地 区的上空。 • 首先将传感器向前倾斜26°，扫描该地区地面影像， 其宽度为11千米，在采集影像地区的正上空获取一 副补充影像（Additional Image），然后通过反转卫 星传感器向该地区在扫描一幅地面影像，这样就构 成了地面的立体影象。
IKONOS卫星的原理与应用
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PPT演讲：666 PPT制作：666 资料收集：666
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IKONOS卫星及其产品
2 IKONOS立体摄影原理
目录
3 IKONOS卫星影像应用
4 IKONOS卫星影像举例
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IKONOS卫星及其产品
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• 由于ikonos影像带有定位参数，从理论上讲，无需地面 控制点，或只需少量地面控制点，就可以利用影像得出 地面点三维坐标。从控制加密方向看，国外的研究表明， 1000平方千米也只需要4-5个控制点。 • 可以看出,ikonos影像对于地形,地质条件恶劣，交通条件 差，气候条件不好，作业艰苦的，常规的测设手段难以 实现的广大西部地区能非常容易的查清区域的地形，地 质情况，并进行稳定性评估与分析，其经济效益是相当 显著的，能满足目前正在进行中的西部大开发工程建设 的需要。
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测绘工程用的大比例尺地形图
由于卫星影像的高精度特性故可用于大比例尺绘图
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•
不同的比例尺地形图有着不同的使用频率,通过对城市规划 交通运输 土地利用 基础设施建设等方面的统计 应用最多的 是1:1000到1：2000的地形图。 对于公路建设等工程建设来说，预可阶段所使用的是1： 50000的地形图。可行性阶段使用的1：10000到1：5:0000 的地形图，初测 初步设计 详测 施工图设计阶段使用的是1： 2000到1:5000的地形图，而ikonos卫星影像不做地面控制， 可绘制1:10000的地形图，有控制可绘制1:2000地形图。非 常适合公路建设中可行性研究初测 初步设计 详测 施工图设 计阶段的地形资料的获取。 ikonos卫星具有高分辨率及重复观测的优点，它非常适合于 地形图的修测，如果说一米的立体影像数据过于昂贵，可 采用价格相对低廉的单景卫星影像配合已建立的数字地面 模型（DTM）进行地形图的修测。
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• 对于IKONOS影像的每一条扫描线来说，它扫描的 时间不同，有自己的透视投影模型，外方位元素 和投影中心的位置也不同但每条扫描线的内方外 元素是相同的，在整个扫描过程中保持不变。 • IKONOS影像有两种记录方式，一种是GeoTifff,另 一种是NITF （Tiff National Image Transformation Format），在GeoTiff中，卫星 影像是一副标准的经过了影像核线纠正的Tiff 图 像，外加该图像的定位参数*.rpe为独有的一种影 像格式，是美国的军方标准，定位参数内嵌在影 像数据的头文件内，NITF除包含GeoTifff所有信 息外，还包含了一些其他的信息。
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产品
提供的影像产品有一米分辨率的黑白全色图像，四米多 光谱图像一米锐化彩色图像 锐化彩色成品可提供自然 色和彩色渲染两种。 全色影像的波长为0.45～0.9微米，多光谱图相应４个 波段分别为红（0.６３～0.６9微米），绿（0.５２～0. ６微米），蓝（0.4２～0.５２微米），近红外（0.７ ６～0.9微米）。
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• 在2001年4月海南中美撞机事件中美国的Ｅp-3侦查 机强行降落在我国陵水机场。由于该机装备有许多 精良的侦查设备，美方一直关注我方是否登机检查， 为此，将Ikonos调整到陵水机场上空进行不间断的 观测。在4月9日卫星观测到Ｅp-3旁停靠了一排车辆， 美方当地向外公布了卫星图像，证实中方却已登机 检查了Ｅp-3。 • 随着对地观测技术的提高，0.5米分辨率卫星也已问 世，在未来它或许会被更高分辨率卫星所取代，正 如国外一位分析家所说的那样，世界将会变得越来 越透明，地面上发生的没有什么看不到的，在信息 化社会的今天，“数字地球”的时代，高分辨率卫星 的作用我们应该重点关注和研究。
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解 译 实 例
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西部地区的工程建设
西部地区工程建设面临的首要问题就是地形复杂， 地质条件差，生存条件恶劣，长期以来，由于经济 状况等诸多原因影响，以及一些基础的地形地质资 料缺乏，工程建设技术手段相对落后，修建的等级 低，对一些灾害评估与防治的手段和方法比较缺乏， 导致公路修通不易，而保障通行更不容易。
• 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米的卫星影像，而且开拓了一个新的更快 捷，更经济获得最新基础地理信息的途径，更是创 立了崭新的商业化卫星影像的标准。
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工程地质遥感及灾害评估
• 卫星影像的分辨率达到了一米， 也能为城市规划，房地产等 相当于1:2000比例尺的航空摄 提供服务。 影，它可用于工程建设中初测 阶段的地质遥感，对于许多影 响工程建设的不良地质，如泥 •由于不同的卫星传感器，其获取 石流，滑坡，冰川，雪崩活动 的卫星影像的特性是不一样的， 构造等，能很清楚的进行解译， 将ikonos影像与其他卫星影像如 从而更好的为工程建设服务。 SPOT Landset等在统一的地理框 架上进行融合，非常适合于地表 • 卫星影像还能用于洪水灾害， 的地质情况调查，经济调查，地 地震灾害，还环境保护等进行 质遥感，空间信息分析等。 分析与评估
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IKONOS卫星影像的应用
国家安全与经 济建设 测绘工程的大 比例尺地形图 工程地质遥感 及灾害评估
西部地区的工 程建设
工程选线
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国家安全与经济建设
自卫星上天以来，国外许多部门就一直在研究 IKONOS卫星，其中日本韩国还对其主权领土范围 内的Ikonos影像进行封锁，未经其政府同意任何国 家不得购买其领土的图像，由此可见Ikonos影像具 有极大的价值。 高分辨率卫星对于国家安全· 国家机密的影响是相当重 要的，对地重复观测的高分辨率卫星随时可以掌握 并了解地面发生的一切，如军事设施，交通状况的 改善，经济活动，交通运输，农作物种植与生产， 城市变化与发展环境状况等诸多方面。在当前知识 经济时代，谁拥有更先进的技术，谁就掌握了主动。
• 参考文献：武汉大学 陈楚江《IKONOS卫星影像及其应用》 IKONOS影像在黑方台黄土滑坡调查中的应用_许领等
高分辨率卫星影像(IKONOS)在基础地理信息更新中的应用-俞志强等
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影像举例
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冰 岛 艾 雅 法 拉 火 山 喷 发
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伯 利 兹 外 海 大 蓝 洞
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美国亚利 桑那州Hale Waihona Puke Baidu弗拉格斯 塔夫 森林大火
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泄匈 露牙 有利 毒铝 废厂 水
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金 字 塔
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工程选线
公路工程建设首先要确定路线的走廊，进而在路线 走廊内进行路线的方案比选，方案优化，从而选出 一条最合理的路线。ikonos非常适合路公路工程的选 线，这主要是因为： ① Ikonos影像覆盖的宽度为11km，清晰程度等同于大 比例尺航空摄影,现有的居民地，道路，河流，植被， 地貌一览无遗。 ② 影像本身带有定位信息，每一处的地理坐标及高程 都是已知，能准确地了解路线控制点的空间坐标 ③ ikonos具有多光谱信息，能进行工程地质解译，为不 良地质的绕避提供准确的信息。