第3章遥感平台及运行特点

1、信息工程学院Faculty of Information Engineering湖北省武汉市洪山区鲁磨路388号遥感平台及运行特点大纲n遥感平台的种类n卫星轨道及运行特点n陆地卫星及轨道特征遥感平台遥感平台天基系统天基系统卫星、飞船等卫星、飞船等近空间系统近空间系统平流层飞机平流层飞机/艇艇近地层系统近地层系统轻小型飞机、无人机等轻小型飞机、无人机等地基系统地基系统地面测量仪器地面测量仪器主权国家的领空指的是？主权国家的领空指的是？为什么要跑到卫星上观察地球为什么要跑到卫星上观察地球, ,有何有何优势？优势？ - -目标认识的尺度效应目标认识的尺度效应n定义：遥感中搭载传感器的工具统称为遥感平

2、台。地面遥感平台n地面平台地面平台：三角架、遥感塔、遥感车和遥感船等与地面接触的平台称为地面平台或近地面平台。它通过地物光谱仪或传感器来对地面进行近距离遥感，测定各种地物的波谱特性及影像的实验研究。三脚架遥感塔遥感车和遥感船航空遥感平台无人机有人机热气球飞艇航天遥感平台飞船（阿波罗、神舟）空间站(和平号、)航天飞机遥感卫星(LandSat、Spot)平流层系统平流层系统卫星卫星微小卫星微小卫星无人机无人机航空航空1001000.010.010.10.110.010.01.01.0分辨率（分辨率（M M）m m10001000问题：为什么要发展不同遥感平台？其各有何优势？问题：为什么要发展不同遥

3、感平台？其各有何优势？ -目标认识的尺度效应目标认识的尺度效应2、卫星轨道及运行特点、卫星轨道及运行特点2.1、卫星运行轨道及轨道参数卫星运行的轨道面轨道面：卫星在太空中的运行，是一种受到地球以及月球和太阳引力的规律性运动，它所在的包含地球在内的平面叫轨道面。轨道参数轨道参数：描述卫星轨道特征的数值组称为轨道参数。卫星空间轨道及其运行特征开普勒定律：卫星在空间运行，遵循天体运动的开普勒三定律。一、开普勒第一定律：一、开普勒第一定律： 星体绕地球（或者太阳）运动的轨道是一个椭圆，地球（太阳）位于椭圆的一绕地球（或者太阳）运动的轨道是一个椭圆，地球（太阳）位于椭圆的一个焦点上。个焦点上。 轨道离地

4、最近的点称近地点，反之为远地点。轨道离地最近的点称近地点，反之为远地点。开普勒三大定律开普勒三大定律2e eaa太阳太阳 b近日点近日点远日点远日点地球轨道地球轨道二、开普勒第二定律二、开普勒第二定律 从地心或者太阳中心到星体的连线（星体向径），在单位时间扫过从地心或者太阳中心到星体的连线（星体向径），在单位时间扫过的面积相等（面积速度守恒）。卫星在离地近的地方经过时的速度的面积相等（面积速度守恒）。卫星在离地近的地方经过时的速度要快些，在离地远的地方运行的速度要慢些。要快些，在离地远的地方运行的速度要慢些。a远地点远地点近地点近地点Minor axisMajor axisvpvaRpra 开

5、普勒三大定律开普勒三大定律开普勒第三定律开普勒第三定律行星的公转周期的平方与它的轨道平均半径的立方成正比。行星的公转周期的平方与它的轨道平均半径的立方成正比。卫星绕地球的运行周期的平方与它的轨道平均半径的立方成正比。卫星绕地球的运行周期的平方与它的轨道平均半径的立方成正比。 T T2 2/ /（R+HR+H）3 3=C=CT T：运行周期，：运行周期，R R：地球半径；：地球半径；H H：离地高度；：离地高度；C C：开普勒常数：开普勒常数开普勒三大定律开普勒三大定律2.12.1、遥感卫星轨道参数、遥感卫星轨道参数轨道面参数：轨道面参数：轨道长半轴、轨道偏心率、轨道倾角、升交点赤经、近地点角距

6、、过地点时刻。轨道描述参数：轨道描述参数：卫星高度、运行周期、重复周期、降交点时刻、扫描带宽度。2.22.2、遥感卫星的轨道类型、遥感卫星的轨道类型v不同的遥感任务应有不同的轨道要求：不同的遥感任务应有不同的轨道要求：v 空间科学探测：空间科学探测：一般采用大偏心率椭圆轨道；v 对地全球观测对地全球观测：一般采用太阳同步轨道以利于可见光观测；v 地面目标侦察地面目标侦察：要求卫星在目标上空时轨道较低以获取高分辨率图像。v 全球通信或导航全球通信或导航则需要多颗卫星组成卫星星座。2.22.2、遥感卫星的轨道类型、遥感卫星的轨道类型v地球同步轨道：地球同步轨道：卫星运行周期等于地球的自转周期（如果

7、从地面上各地方看过去，卫星在赤道上的一点是静止的，所以又称静止轨道卫星），如气象卫星、通讯卫星。v太阳同步轨道：太阳同步轨道：卫星的轨道面以与地球的公转方向相同方向而同时旋转的近圆形轨道（如图） 利用地球自转可以实现利用地球自转可以实现全球全球观测观测太阳同步太阳同步轨道的星下点轨迹轨道的星下点轨迹2.22.2、遥感卫星的轨道类型、遥感卫星的轨道类型2.32.3、遥感卫星的姿态、遥感卫星的姿态三轴倾斜三轴倾斜振动：振动：指遥感卫星运行过程中除滚动、俯仰与偏航以外的非系统的不稳定振动。卫星运行的瞬时参数描述：（卫星运行的瞬时参数描述：（X X、Y Y、Z Z及姿态角）及姿态角）3、遥感卫星及轨道

8、特征、遥感卫星及轨道特征陆地卫星及轨道特征n定义：用于陆地资源和环境探测的卫星称为陆地卫星。高分辨陆地卫星陆地资源卫星高光谱卫星合成孔径雷达Landsat系列（美）SPOT系列（法）IRS（印度）ALOS系列（日）RESURSO1系列（俄）美国Landsat系列卫星编号运行日期 轨道 传感器 数据传输与接收 172.7.2378.1.6 18天918km RBV，3波段(VISNIR) MSS，4波段(VISNIR) 星上磁带记录仪贮存数据，当卫星运行到地面站接收范围时，再回放磁带数据，由地面站接收。L3运用了中继卫星以提高数据传输速率。 275.1.2282.2.25 378.3.583.3

9、.31 482.7.1692* 16天705km MSS(同上)TM 7波段(VISNIR) 利用由几个跟踪与数据中继卫星组成的实时传输系统(TDRSS)近实时的采集数据 584.3.1一至今 693.10.5* 16 天705km MSS(同上) ETM，8波段(VISNIR) 星上设有3台磁带记录仪，记录和回放数据 799.4.15ETM，8波段三种数据传输方式：TDRSS实时传输系统、磁带记录回放、GPS接收器。 n* Landsat3MSS的热红外波段因记录仪故障，发射不久失效。n* Landsat4于84年3月因能源出故障，曾中断，修复后运行，现搁置备用。n* Landsat6发射失

10、败。美国Landsat传感器主要参数卫星传感器谱段m分辨率mLandsat-1Landsat-2RBV0.480.580.580.680.700.8380m80m80mMSS0.50.60.60.70.70.80.81.179m79m79m79m卫星传感器谱段m分辨率Landsat-3RBVMSS同Landsat-20.50.60.60.70.70.80.81.110.412.680m79m79m79m79m240m卫星传感器谱段m分辨率Landsat-4Landsat-5MSSTM同Landsat-20.450.520.520.600.630.690.760.901.551.752.082.

11、3510.412.679m30m30m30m30m30m30m120m卫星传感器谱段m分辨率Landsat-7ETM+0.500.900.450.520.520.600.630.690.760.901.551.752.082.3510.412.615m30m30m30m30m30m30m60mMSS数据获取原理nMSS数据是一种多光谱段光学机械扫描仪所获得的遥感数据。Landsat卫星过境地方时Landsat卫星过境地方时(参考Landsat轨道图)SPOT 5Star tracker HRG:高分辨率成像装置Doris antenna Vegetation:植被成像 HRS:高分辨率立体成像

12、法国SPOT卫星主要参数卫星发射时间传感器谱段m分辨率m备注SPOT1SPOT2SPOT31986年2.221990年1.221993年9.26HRV0.500.590.610.680.790.800.510.73202020102台HRVSPOT41998年3HRVIR0.500.590490.730.790.801.581.75201020202种工作模式VEGETATION0.430.470.610.680.780.891.581.751150115011501150SPOT5：大视场、高分辨率SPOT5：上海浦东、10m 分辨率SPOT5：大视场、高分辨率SPOT5：上海浦东、5m 分

13、辨率SPOT5：大视场、高分辨率SPOT5：上海浦东、2.5m 分辨率SPOT系列卫星的倾斜观测能力n重 复 观 测 能 力 增 强，单 星：23天/次，多 星：1天/次n轨 道 旁 向， 接 收 立 体 像 对， 生 成 DEMn地 面 控 制 中 心 编 发 指 令， 控 制 接 收SPOT系列： 侧摆接收立体像对n轨道旁向倾斜，像对最短时间差为0.5小时n保证一定的入射角，保证像对的质量和精度n 自动相关生成DEM，高程精度为7-15米SPOT5：同轨接收立体像对2020600 Km maxiHRS120 KmSPOT 5:HRS立体像对接收Stereoimagen,length 600

14、kmStereoimagen+1,length 600kmBetweentwoconsecutiveimagelength 600kmSatellitemotion120km Satellite orbitZYXSatellite axisLine of sight (Fore tlescope -20)Line of sight (Aft tlescope + 20)Width of the track120 kmLength 600 km max T0, (beginning of image capture with the fore camera)T0+90s ; forward/re

15、ward commutation(end of image capture with the fore camera andbeginning of image capture with the aft camera)T0+180s, (end of image capture with the aft camera)Stereo imageHeight830 kmT0+90snHRS在轨立体成像数据带 : 一次接收像对: 600 km X 120 km = 72000 km 一次接收像对最大持续时间 : 3 minutes CBERS 中巴资源卫星n回归周期：26天n每天运行圈数：14+9/

16、26n回归周期内的总圈数：373n卫星平均高度：778kmn交点周期：100.38minn降交点地方时：10：30n相邻轨迹间距：（赤道）107.4km;（北纬20）101.0kmn重叠率：（赤道）4.9%;（北纬20)10.7%中巴资源1号CCD图像CCD相机相机nB1 0.450.52 m nB2 0.520.59 m nB3 0.630.69 m nB4 0.770.89 m nB5 0.510.73 m nB 1 B 5 分 辨 率20m(19.5m)IRMSS红外多光谱扫描仪IRMSSnB6 0.500.90m nB7 1.551.75 m nB8 2.082.35 m nB9 10

17、.4012.50 m n空间分辨率：B6-B8:78m B9:156mB6B7B8B6（R）B7（G）B8（B）IRS（印度）数据及特点n数据来源：印度遥感卫星1号。n太阳同步极地轨道。n该卫星载有三种传感器：全色像机（PAN）；线性成像自扫描仪（LISS）；广域传感器（WiFS）。IRS-1D外形示意图IRS卫星影像IRS影像IKONOS卫星图像地区：地区：上海浦东上海浦东分辨率：分辨率： 1 m采集时间：采集时间： 2000年年 3月月26日日典型卫星星座图示40思考与作业：思考与作业：Q1：为什么资源卫星大都采用中等高度、近圆形、近极地、太阳：为什么资源卫星大都采用中等高度、近圆形、近极

18、地、太阳同步、可重复轨道？为什么过当地点的时间大多设在同步、可重复轨道？为什么过当地点的时间大多设在10：30前后，前后，如何保证在如何保证在10:30通过？通过？Q2：给出我国近期的高分一号（二号、八号、九号）、资源三号、：给出我国近期的高分一号（二号、八号、九号）、资源三号、天绘卫星的轨道参数？天绘卫星的轨道参数？Q3: 若有一应用，单位安排你负责选择合适的卫星遥感数据，你若有一应用，单位安排你负责选择合适的卫星遥感数据，你会考虑哪些因素？会考虑哪些因素？补充资料：补充资料：国外高分辨率资源卫星进展国外高分辨率资源卫星进展.PPT第二小组研究并汇报内容第二小组研究并汇报内容（遥感（遥感2班班110号同学）号同