遥感原理与应用：第三章 平台及传感器

1、 第三章 平台及传感器 遥感卫星1卫星上的传感器2地面、空中与空间: 遥感平台 地球同步轨道卫星（36,000 km）太阳同步轨道卫星（500-1,000 km）航天飞机（240-350 km）3-1 遥感平台的种类地球同步轨道，卫星运行与地球自转周期相同，轨道面可与地球赤道面相交，也可重合，若重合，即为地球静止轨道。地球静止轨道，卫星与地球绕地轴作同步运转，卫星看起来似乎悬在空中不动。24小时绕地球一周，因而其距地约35400-37000公里（按下式为35860公里）。 太阳同步轨道 卫星轨道与太阳同步，是指卫星轨道面与太阳地球连线之间在黄道面内的夹角，不随地球绕太阳公转而改变。 高高度航空

2、飞机（10,000-12,000 m）中低高度航空飞机（500-8000 m）直升飞机（100-2,000 m）低空载体（800 m 以下）地面车辆（0-30 m）3-2 卫星轨道及运行特点 一 轨道参数 1 升交点赤经2 近地点角距3 轨道倾角4 卫星轨道的长半轴a 5 卫星轨道的偏心率（或称扁率） e=c/a6 卫星过近地点时刻T 条件:六个卫星轨道参数和卫星在该瞬间的精确时间t二 卫星坐标的测定和解算 1 星历表法解算卫星坐标 (1)卫星在地心直角坐标系中的坐标 E为偏近点角，其与卫星运行t的关系为：E-esinE=n(t-T) V为卫星的真近点角 X”在轨道面内坐标系XYZ绕Z轴旋转

3、XYZ X=r cosV cos + sinV sin Y=-r cosV sin + sinV cos Z=0 X在轨道面和赤道面内坐标系XYZ绕X轴旋转i角，绕Z轴旋转角至XYZ坐标系X在赤道面内(2) 卫星在大地地心直角坐标系中的坐标大地地心直角坐标 轴与地心直角坐标X轴之间移位一个时角 (3) 卫星的地理坐标 式中：B纬度； L经度； N卯酉圈半径； HD卫星大地高程编 制 成卫 星 星 历 表查卫 星 星 历 表地理坐标输入卫星的时刻参数2 用全球定位系统（GPS）测定卫星坐标 伪距法定位 =ct式中：xi、yi、zi、为第i颗GPS卫星的坐标，是已知的 为电离层延迟改正； 为对流层

4、延迟改正；Vt i为GPS卫星的时钟改正数；Vt j为接收机观测瞬间的时钟改正数。i=1,2,3,4。三 卫星姿态角 滚动-绕x轴（沿飞行方向）旋转的姿态角 俯仰-绕y轴旋转的姿态角 航偏-绕z轴旋转的姿态角 1 红处姿态测量仪测定姿态角的方法 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。 Landsat1上的AMS，测定姿态角的精度为0.07一台仪器只能测定一个姿态角2 恒星摄影机测定姿态角的方法 将恒星摄影机与对地摄影机组装在一起，两者的光轴交角在100120之间的某一个角度上。 恒星摄影机对地摄影机至少摄取35颗

5、五等以上的恒星，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 精度1时为交错偏移。 33 卫星及传感器 传统陆地卫星1 高空间分辨率卫星2 高光谱卫星3 合成孔径雷达4分类 一 陆地卫星类 LANDSAT系列（美）、SPOT系列（法）、IRS系列（印度）、RESURSO1系列（俄）等 特点-多波段扫描、地面分辨率为30m 遥感传感器类型1 摄影类型的传感器4 非图像类型的传感器3 雷达类型的传感器2 扫描类型的传感器点扫描成像（对物面扫描）LANDSAT线推扫成像（对像面扫描）SPOT 扫描类型的传感器（一）LANDSAT系列LANSAT-1-2-3-4-5-6

6、-7发射时间72.775.178.382.784.393.1099.4终止时间78.182.283.301.6运行失败运行探测器RBVMSSRBVMSSRBVMSSMSSTMMSSTMETMETM+Landsat 系列Landsat系列卫星Landsat1-3Landsat4/5Landsat7轨道高度 H(km)轨道倾角 I ()运行周期性T (min)重复周期性 D降交点时间偏移系数 d图像幅宽915991251032618天251圈9:42a.m.-1185705982298.916天233圈9:30a.m.-7185705982298.916天（233圈）10:00a.m.-7185L

7、andsat轨道参数 1 Landsat1-3三颗卫星的星体形状 1）卫星轨道及其运行特点(landsat1-3) (1) 近圆形轨道 实际轨道高度变化在905918km之间，偏心率为0.0006。因此为近圆形轨道。 A 不同地区获取的图像比例尺一致。 B 使得卫星的速度也近于匀速, 避免造成扫描行之间不衔接的现象。 目 的(2)近极地轨道 轨道倾角设计为99.125可以观测到南北纬81之间的广大地区 目 的 (3) 与太阳同步轨道 卫星轨道与太阳同步，是指卫星轨道面与太阳地球连线之间在黄道面内的夹角，不随地球绕太阳公转而改变。 地球对太阳的进动一年为360。因此平均每天的进动角为0.9856

8、, 平均每圈的修正量为： n为一天中卫星运行的轨道数 A 使卫星以同一地方时通过地面上空 B有利于卫星在相近的光照条件下对地面 进行观测 C使卫星上的太阳电池得到稳定的太阳照度 目 的(4) 可重复轨道 一天24小时绕地13.944圈,重复周期18天,偏移系数 -1 有利于对地物或自然现象的变化的动态监测 目 的Landsat (MSS) 轨道前后一天第一条轨道之间差0.056圈，在地面上赤道处为159km 18天总共绕地251圈，圈间的距离为159km，但图像的宽度为185km，在赤道处相邻轨道间的图像尚有26km（占14%）的重叠。 2) MSS多光谱扫描仪（Multi-spectral

9、Scanner） 点扫描成像 （1）扫描仪的结构 扫描反射镜 摆动频率-13.62HZ 总观测视场角-11.56 反射镜组 由主反射镜和次反射镜组成 成像板 24+2个玻璃纤维元 MSS 4-7 空间分辨力为 79m79m MSS 8 分辨力为 240m240m 32456飞行方向1扫描方向0.5-0.6m0.7-0.8m0.6-0.7m0.8-1.1m10.4-12.6m波段 4 5 6 7 8 探测器 将辐射能转变成电信号输出 MSS 4，5，6 采用18个光电倍增管 MSS 7 使用六个硅光电二极管 MSS 8 采用2个汞镉碲热敏感探测器 输出 数字影像 (2340行2340列) 采样后

10、影像分辨率为 57M79M 从左至右,垂直飞行方向逐点扫描,得到一条相应于地面的图像线 飞机向前运动，第二次扫描得到第二条扫描线 （2） 成像过程 扫描线的衔接 (单像元排列） 飞行速度 W=/t (扫描一次的时间) 当 Wt=时,不会出现扫描空隙和重复 因 wt= =H, w/H=/t 为常数 扫描瞬间 像元的地面分辨力=瞬时视场卫星高 79m=86rad915km， 六个相同大小的探测元在瞬间看到的 地面大小为 474m79m 扫描一次 扫描总视场：11.56 地面宽度：185km六条扫描线图像的地面范围： 474mX185km 扫描线衔接（6个感应元排一列） 因扫描周期为73.42ms

11、卫星速度（地速）6.5km/s 79m 6=474m= 73.42ms 6.5km/s 在扫描一次的时间里卫星往前正好移 动474m，扫描线恰好衔接 185.3KM宽 飞行方向123456123456主 动 扫 描 回 扫 474MMSS 扫描成像过程 (3)空间分辨率 瞬间视场 =d/f 空间分辨率 0= H= dH/f dH星下点时HosH0扫描角为时0 =H =H 0sec=0sec =sec=0sec2平行航线方向垂直航线方向全景畸变的影响3) MSS影像特征 存在全景变形,空间分辨率为79m Landsat1-3有五个波段MSS4(绿)、MSS5(红)、MSS6 (红外)、MSS7

12、(红外)、MSS8(热红外) 几何特征波谱特征 同样的地物在不同波段的影像上有不同的灰度值 多波段影像可彩色(假彩色)合成识别地物 也可画出波谱响应曲线识别.MSS4、5、7合成的假彩色片 热红外波段影像的特征 全景变形 ,影像两边景物被压缩 w=T4 温度高,发射率大的地物在影像上色调亮,反之则暗.几何特征色调特征航空像片 热红外描像片某机场晚间热图像 午后13:00成像 凌晨4:00成像2 Landsat-4/5 1) Landsat-4/5卫星轨道 近圆形、近极地、与太阳同步和可重复的轨道 轨道高度下降为705km 地面分辨力为30m 运行周期也减为98.9min 重复周期为16天233

13、圈 偏移系数为-7 一天24小时绕地14.56圈 12 101 31 121 5 1 141 71 161 91 21 111 41 131 61 151 81 11 1301619145234Landsat4/5 16天的轨迹分布（赤道处） 103 重复周期为16天233圈 偏移系数为-7 一天24小时绕地14.56圈 例:重复周期为2天, 偏移系数为112111321221423111221 例:重复周期为3天, 偏移系数为212113121223311122113142332312) TM专题制图仪（Thematic Mapper） (1)探测器 探测器共有100个,分七个波段呈错开排列

14、 TM15及TM7的探测器 有16个,每个的瞬时视场在地面上为3030 TM6的探测器有4个,每个的瞬时视场在地面上为120120 2 扫 描 TM中增加一个扫描改正器,使扫描行垂直于飞行轨道 （MSS扫描不垂直于飞行轨道） 往返双向都对地面扫描 （MSS仅单向扫描） 半个扫描周期，即单向扫描所用的时间为71.46ms，卫星正好飞过地面480m，下半个扫描周期获取的16条图像线正好与上半个扫描周期的图像线衔接3 ) TM影像特征 存在全景变形；多光谱分辨率30m30m 几何特征通道波长m 特征TM1 蓝0.45-0.52清洁水、针叶林TM2 绿0.52-0.60植物TM3 红0.63-0.69

15、土壤、地质边界TM4 红外0.70-0.9植物TM5 红外1.55-1.75干旱、NDVITM6 热红外10.4-12.6植物、热惯量TM7红外2.08-2.35植物、地质光谱特征TM1波段（0.45-0.52微米）：用于区别土壤 植被，区别各种农作物。TM2波段（0.52-0.60微米）：正常农作物绿光反射区。TM3波段（0.63-0.69微米）：是农作物覆盖度、作物叶绿素吸收光 谱分析的最佳范围。TM4波段（0.76-0.90微米）：可用于测定 各种植物的生物量。TM5波段（1.55-1.75微米）：可用于作物 生长期内叶绿素浓度、水分含量 的推定和作物分类，监测作物需 水状况和土壤墒情。

16、TM6波段（10.4-12.5微米）：可用于作物热异常和地表热分布探测。TM7波段（2.08-2.35微米）：可用于土壤类型、作物水分状况等研究。Landsat-5获取的TM图像 沈阳TM影像 东京TM影像landsat-4/5上的TM（Thematic Mapper） 具有更高的空间分辨力 更好的频谱选择性 更好的几何保真度 更高的辐射准确度3 Landsat-7ETM+增强型专题制图仪 ETM+增强型专题制图仪 ETM+与TM相比在以下三方面作了改进 1: 增加全色波段,分辨率15M 2: ETM+6波段分辨率提高到60M 3 : 辐射定标精度较Landsat5提高1倍Landsat7 E

17、TM+ 影像春天Landsat 7 图像上棕榈树分布 (波段 4,3,2 = RGB) （二） SPOT系列卫星 法国SPOT卫星装载了2台相同探测器HRV（high resolution visible）或HRVLR(high resolution visible and infrared)成像仪 属于CCD线阵列推扫式成像SPOT-1-2-3-4-5发射日期1986.2.221990.1.221993.9.261998.3.242002.5终止日期90.12.31运行1996.11.14运行运行探测器HRVHRVHRVHRVIRVIPoam3HRG/SVISPOT系列卫星发射时间表 探测器

18、HRVHRVIRVIHRG/S卫星SPOT1-3SPOT4SPOT4/5SPOT5波段um分辨率m分辨率m分辨率km分辨率m0.49-0.690.43-0.470.50-0.590.61-0.680.79-0.891.58-1.75PAN.51-0.73PAN.49-0.692020201020202020101111101010205(2.5)覆盖天数262615 SPOT卫星探测器技术指标 1 SPOT1/2/3 SPOT1，2，3的性能指标大致相同 载有两部HRV（高分辩率）影像仪 在P（全色）模式和M（多光谱）模式下工作 反射镜左右倾斜最大为27度，有立体观测能力。邻轨立体地面带宽60

19、km 成像 以“推扫”方式获取沿轨道的连续图像条带 多光谱型的HRV 地面上总的视场宽度为60km 三个谱段,每个波段探测器组由3000个CCD元件组成 每个元件形成的像元，相对地面上为20m20m 全色的HRV 波段范围0.510.73m, 6000个CCD元件组成一行 每个像元地面的大小为10m10m 反射镜左右倾斜最大为27度，有立体观测能力邻轨立体邻轨立体有何缺点？MSS与SPOT3波段宽度比较 2 SPOT4 1）全色波段0.51-0.73m改为波段(0.61-0.68m) 2）重要特点是增加了一个SWIR（Short Wave Infrared，短波红外）波段。 新的SWIR波段极

20、大地增强了影像纹理的清晰度；水域和湖泊的影像也因SWIR波段的高对比度而清晰可见。SWIR波段还对土壤和植被的湿度非常敏感，从而可以很容易地分辨土壤的类型和植被的生长期。3）SPOT4载有新的植物探测器 这是一个广角的地面观测仪（带宽 200km） 大约 1km的空间分辩率 4）SPOT4上的POAM3（Polan Ozone and Aerosol Measurement，极地臭氧和烟雾测量仪） 将保证SPOT3上的POAM2使命的延续，它用来测量极地区域上空的臭氧和烟雾水平。 5）提高了数据存储能力和数据可靠性 两部星载记录器的记录能力从22min提高到了40min，另外还增加了一个10G

21、bit的固体存储器，并且延长了设计寿命，增强了星载数据记录的整体可靠性。 6）实现卫星精确定位 SPOT4可以使卫星在空间的位置计算经过地面数据处理后，精确到10cm。对卫星的实时位置，其精确达到几十米。 这些位置数据将包含在辅助数据库中同影像数据一同传输到地面。 邻轨立体 SPOT-4 合成的假彩色片 3 SPOT5卫星尺寸（不包括太阳能电池板）：3.4米x 3.1米x 6米质量：3 000公斤电池功率：2 400瓦主载2个HRG高分辨率几何成像装置1个HRS高分辨率立体成像装置副载VEGETATION植被宽角成像装置DORIS精确轨道定位仪、定时器及雷达定位等轨道太阳同步，高度832公里，

22、当地时间10点半降交点过赤道星载数据处理5个数字通道，数据压缩后50兆每秒的处理速率HRS图像处理10米立体图像，1个数字通道数据记录存储3个数字通道，50兆每秒速率,160景5米全色或多光谱图像数据传输2个数字通道，50兆每秒速率 Spot5技术数据 1） SPOT5的设计特点 （1）地面分辩率在P模式下将从10m提高到5m和2.5m，重用SPOT1和SPOT3的波段(0.51-0.73m), （2）在M模式下所有3个可见光波段（B1，B2，B3）的分辩率从20m提高到10m。 （3）观测地面带宽保持120km （4）SPOT5可获取同轨立体影像。 当HRS 工作时，在T0 秒打开前向望远镜

23、，沿轨道飞行90s钟后，关闭前向望远镜，同时打开后向望远镜 ，再飞行90s钟，即完成了120 x 600km条带的立体像对接收。 HRS 的地面采用间隔为5m（沿飞行方向） x 10m（垂直于飞行方向）。每天最大接收能力可达126 000 km2。 2020600 Km maxiHRS120 Km立体成像装置HRS（5）SPOT 5的定位精度较之SPOT 14提高了至少 35倍。 指标可以满足1：5万地形图的要求。 在没有控制点的情况下，基于立体成像仪HRS 接收的像对所生成的DEM 平面定位精度和高程定位精度均能达到卫星平台本身的定位精度，即 10 15m。 Spot 5 HRS立体像对生成

24、的10米高程精度DEM 高分辨率几何成像仪HRG 中包含侧摆反射镜，因此HRG 的影像定位精度要低于卫星平台本身。在没有控制点的情况下，HRG 定位精度优于 50m。 利用HRS正射影像并结合DEM 对HRG 高分辨率影像进行纠正，就可在没有控制点的情况下， 得到10m，5m， 2.5m分辨率，定位精度在15m左右的高分辨率正射影像。 SPOT 5号卫星采用多组陀螺仪，对卫星姿态进行测算，利用恒星定位技术，测算卫星取向角的绝对值，并据此对卫星姿态进行调整，使卫星姿态参数始终保持高度准确。 * Supermode成像处理技术 利用两幅5m分辨率的影像处理生成了 2.5m 分辨率的图像产品 双线阵

25、CCD同时错位半个像元成像北京SPOT-5 (2.5M)2）HRG/S的影像特征 SPOT影像不存在全景变形,SPOT的PAN波段经处理,最高分辨率可达到2.5M 另外IKONOS 、QuickBird 、OrbView也是CCD成像的,它们具有更高的分辨率.几何特征 Spot-5基本产品10米多光谱5米全色2.5米全色天津SPOT-5 10米SPOT-5 影像 SPOT5影像有PAN0.49-0.69波段、多光谱共分四个谱段 波段1 0.5-0.59m 绿 波段2 0.61-0.68m 红 波段3 0.79-0.89m 近红外 波段4 1.58-1.75m 短波红外 特征与TM2-4相同,彩

26、色(假彩色)合成方法、波谱响应曲线方法可用于地物识别.波谱特征 TM与MSS和SPOT波段宽度比较（3）SPOT卫星的数据产品 Level-0级产品：数据未经任何辐射校正和几何校正处理的原始图像数据产品主要用于地面站与法国SPOT IMAGE公司之间的数据交换Level-1级产品： Level-1A级产品：是SPOT数据经辐射校正处理后的产品。Level-1A产品是针对那些仅要求进行最小数据处理的用户而定义的，特别是进行辐射特征和立体解析研究的用户； Level-1B级产品：经过了Level-1A级辐射校正,是SPOT数据几何校正的产品。 卫星轨道、姿态及地球自转等因素造成的数据几何畸变得到了

27、纠正 Level-2级产品 在Level-1级产品的基础上，引入大地测量参数，将图像数据投影在选定的地图坐标下，进而生成有一定几何精度的图像产品。 .Level-2A级产品：将图像数据投影到给定的地图投影坐标系下，地面控制点参数不予引入；.Level-2B级产品：引入地面控制点，生成高几何精度的图像产品； （三） IRS系列卫星 印度在1979年6月和1981年11月发射的Bhaskara1和Bhaskara2两颗实验性卫星的基础上，制订了IRS系列计划，并于1988年3月发射了第一颗。 IRS-1D外形图示意图IRS共有4个系列 IRS-1是陆地观测卫星系列 IRS-P是专用卫星系列 IRS

28、-2是海洋和气象卫星系列 IRS-3是雷达卫星系列 1988年3月，发射IRS1A1991年8月，发射IRS1B两颗卫星完全相同携带LISS1和LISS2传感器，分辨率分别为72.5米和36.25米，4波段数据重访周期为22天1994年10月，发射IRSP2携带改进型LISS传感器印度的第一代遥感卫星1995年12月，发射IRS1C1997年9月， 发射IRS1D 全色传感器：分辨率为5.8米可见光波段，幅宽为70公里，26度左右可调侧视 LISSIII多光谱传感器：分辨率为23.5米的可见光和近红外波段、70米的短波红外波段，幅宽为141公里 WiFS广角传感器：分辨率为188米的可见光和近

29、红外两个波段（分别位于可见光和近红外范围） 、幅宽810公里1996年4月，发射IRSP3 携带3个传感器，其中AWiFS传感器增加一个波段 印度的第二代遥感卫星1999年5月，发射IRSP4（OCEANSAT1）携带两个传感器，即OCM（Ocean Color Monitor）和MSMR（Multifrequency Scanning Microwave Radiometer）2003年10月17日，发射RESOURCESAT-1（IRSP6） 2005.5发射CARTOSAT-1（IRSP5）将携带两个分辨率为2.5米的全色传感器数据主要用于高程建模、地形图制图和地籍制图2007年1月10

30、日，发射IRSP7 IRS-1IRS-1AIRS-1BIRS-1CIRS-1D 发射日期 终止日期 1988.3.17 1992.1.1 1991.8.29 2001.8.29 1995.12.28 2006.1.15 1997.9.29 运行 探测器 LISS-1 LISS-2 LISS-1 LISS-2LISS-3 PANWIFSLISS-3 PANWIFS 类型陆地陆地陆地陆地IRS-1D卫星 1）全色分辨率达5.8m，能产生数字地面模型； 2）LISS-3相机，主要 用于农作物类型的鉴别、植物表层水分探测、森林树木种类的鉴别和岩石鉴别等； 3）宽视场遥感器，它工作在2个特定谱段， 具有

31、幅宽大（810m）、覆盖周期短（5天）等优点，适用 于植物研究。印度遥感卫星(IRS-1D) 全色图像 (5 x 5 m)CCD数目每个波段6000个CCD波段频谱波段2（绿）：0.52 0.59m波段3（红）：0.62 0.68m波段4（近红外）：0.77 0.86m波段5（短波红外）：1.55 1.70m幅宽141 公里 几何分辨率23.5 米 波段配准精度 0.25 象元 重复周期24 天 LISS- 3 传感器特性IRS-PIRS-P2IRS-P3IRS-P4IRS-P5IRS-P6IRS-P7发射日期94.10.1596.3.2199.5.2605.5.503.10.1707.1.1

32、0终止日期19972004运行运行运行运行探测器LISS-2X-rayMOSWIFSX-rayOCMMSMRPANLISS-3LISS-4AWIFSPAN类型陆地海洋海洋陆地Cartosat-1陆地陆地Cartosat-2长半轴7195.12公里高度 817公里倾角 98.731度偏心率0.001 每天飞行的轨道数 14 轨道周期101.35分钟 重复周期（LISS-3）24天 重访周期（LISS-4）5天 重复周期（AWIFS）5天 相邻轨道距离 117.5公里（赤道）经过赤道时间10:30 5分钟（降轨）地面轨迹精度 1公里设计寿命5年 卫星轨道为太阳同步，近极轨道IRS-P6（RESOU

33、RCESAT-1）卫星两种工作模式：全色（MN）、多光谱（MX） CCD数目 每个波段12000个CCD 波段频谱（波段3为缺省设定）波段2（绿）： 0.52 0.59 m波段3（红）： 0.62 0.68m波段4（近红外）： 0.77 0.86m 幅宽（MX模式）23.9 公里（在70公里范围内可调）幅宽（MN模式） 70公里 几何分辨率 5.8米（星下点）侧视能力26度（相当于地面 398 公里）波段配准精度 0.25 象元 重访周期 5 天 LISS- 4传感器特性 澳大利亚 LISS- 4影像 AWiFS传感器特性 CCD数目每个波段6000个CCD波段频谱波段2（绿）：0.52 0.

34、59m波段3（红）：0.62 0.68m波段4（近红外）：0.77 0.86m波段5（短波红外）：1.5 1.7m幅宽740公里几何分辨率56米（星下点），70米（边缘）波段配准精度 0.25象元重复周期5天 AWiFS传感器具有与LISS-3传感器完全相同的四个波段，两者的不同则在于成像幅宽与几何分辨率。P5卫星 两个分辨率为 2.5 米的全色传感器，连续推扫，形成同轨立体像对。 P5影像CARTOSAT-2 (P7)卫星（四）中巴地球资源卫星卫星系列 中巴地球资源卫星研制历程“资源一号”卫星从1988年8月两国签署政府合作协议, 由中国空间技术研究院和巴西国家空间研究院联合研制 。 1 1

35、999.10.14发射了ZY-1(CBERS-1）11:16在山西太原发射中心发射成功卫星ZY-1（CBERS-1）类型标称圆形太阳同步轨道高度778km倾角98.5降交点时上午10时30分周期100.26min重复周期26d/相邻地面轨迹间隔时间3d姿控三轴 ZY-1卫星轨道参数 2 2003年10月成功发射了第二颗卫星 (“资源一号”02星)，目前仍在轨超期服役。探测器波段(m)空间分辨率m扫幅km象元素其他CCDB1:0.45-0.52B2:0.52-0.59B3:0.63-0.69B4:0.77-0.89B5:0.51-0.7319.51135812具有侧视功能-32+32IRMSSB

36、6:0.51-1.1B7:1.55-1.75B8:2.08-2.3577.8119.51536红外扫描仪B9:10.4-12.5156119.5768WFI成像仪B10:0.63-0.69B11:0.77-0.89256885 3456下行频道X数据率113.23Mb/s资源一号卫星01、02星主要技术指标 3 中巴02B星 2004年补充合作协议，中方承担70研制任务，巴方承担30研制任务。 2007年9月19日，卫星在中国太原卫星发射中心发射，并成功入轨 2008年1月24日正式交付用户使用。 -卫星运行在轨道高度为778公里的太阳同步轨道上，每圈运行周期为100.26分钟。 -卫星配置了

37、三台相机 2.36米分辨率、27公里幅宽高分辨率全色相机， 19.5米分辨率、113公里幅宽的多光谱CCD相机， 258米分辨率、890公里幅宽的宽视场成像仪。 截至目前，两国合作研制的卫星已有三颗卫星成功发射（即资源01、02、02B星），有两颗卫星（资源03、04星）正在研制。 二、高分辨率陆地卫星 特点CCD 成像， 全色波段分辨率5m卫星IKONOSQuick Bird-2GeoEge-1公司Space ImagingDigitalglobe GeoEge发射时间199920012008轨道高度680km450km684km类型太阳同步太阳同步太阳同步倾角98.1 98 98 最大重访

38、周期14d16d1/mb1/ma越远影像比例尺越大 (1)几何特征 地面上AB线段投影到影像上为ab,比例尺为： 侧视雷达图像的几何特征 飞行方向 造成山体前倾 朝向传感器的山坡影像被压缩，而背向传感器的山坡被拉长，还会出现不同地物点重影现象。 前倾斜距投影的特点 雷达阴影侧视雷达图像的几何特征 肇庆地区机载SAR影像卫星SAR影像全南极雷达（RadarSat）影像 高差产生的投影差亦与中心投影影像投影差位移的方向相反 斜距投影的特点 反立体图像 侧视雷达图像的几何特征 与入射角有关 朝向飞机方向的坡面-反射强烈-很亮 朝天顶方向-弱些-较亮 背向飞机方向-反射很弱(没回波)-很暗 (2) 侧

39、视雷达图像的色调特征 与地面粗糙程度有关 地面地物微小起伏小于雷达波波长 -镜面漫反射-很暗 地面微小起伏大于或等于发射波长 -漫反射-较亮 “角隅反射”-反射波强度更大-很亮 与地物的电特性有关 物体复合介电常数高 -反射雷达波强-亮有较强的穿透能力 它能穿透云层、树木和水,得到下面的地表信息另一方面微波在物体内会产生体散射，因此能将地下的一些状况反映出来(3) 侧视雷达图像的其他特征Cosmo-SkyMed高分辨率雷达图像 4 SAR获取地面高程信息的方法 （1） 包括 雷达摄影测量技术Radargrammetry （即：StereoSAR） 雷达坡度测量Radarclinometry （

40、即：shape from shading）例：stereoSAR方法选用加拿大的Radarsat误差：在平坦地区，精度约为20m左右(使用精细模式可以得到的DEM精度略大于12M，使用标准模式影像略大于20M)；在山区，精度明显降低,一般为30M以上。 （2）将SAR两次或者多次观测的数据进行干涉处理，利用相位信息提取地面高程信息，这就是目前的热点INSAR；德国已经建成的机载SAR系统(AeS1，2，3),，其空间分辨率从0.5米到5米，用InSAr生成的DEM高程精度为0.25m到2m。 相干雷达（INSAR） INSAR就是利用SAR在平行轨道上对同一地区获取两幅（或两幅以上）的单视复数

41、影像来形成干涉，进而得到该地区的三维地表信息。 该方法充分利用了雷达回波信号所携带的相位信息，获得同一区域的重复观测数据（复数影像对），综合起来形成干涉，得到相应的相位差，结合观测平台的轨道参数等提取高程信息。 例如：ERS-1/2/ ENVISAT组合亮度图象相位图象相干雷达（INSAR） 雷达图像信号：亮度+相位 复雷达图像： 亮度图像相位图像相干雷达（INSAR） 相干雷达（INSAR） 数据处理过程 : 1 影像配准 2 干涉图 int = 1 2 生成复数影像1：1=| 1 |ej1 生成复数影像2：2=| 2 |ej2 相位差m=mod(, 2) 3 噪声滤除 4 基线估算 B 5

42、 平地效应消除 由于平地效应的影响,常常造成干涉纹图的 条纹过密,而影响 下一步的相位解缠 6 相位解缠 主值 M推算出绝对的相位差 的过程7 高程计算 设 ， sin(-)= cos(-21) = 3）多极化干涉测量获取地面高程信息 由多极化SAR干涉所获得的地面数字高程图其精度可以达到厘米的数量级，同时人们还可用通过极化信息更好地了解地物目标的散射特性。 极化SAR干涉逐渐成为合成孔径雷达信息处理领域研究的新热点 发射者SAR发射时间 美国 Seasat SIR-A SIR-B SIR-C Light SAR1978.61981.11（航天飞机）1984.10（航天飞机）1994.09（航

43、天飞机） 2002俄罗斯 KOSMOS 1870 A1maz-1 A1maz-1A A1maz-1B A1maz-2 1987 1991 1993 1997 2004（二） SAR（合成孔径雷达）类卫星 发射者SAR 发射时间 ESA（欧空局） ERS-1 ERS-2 Envisat-11991.71995.42002.3日本 JERS-1 ALOS1992.22006.1加拿大 Radarsat-1 Radarsat-21995.112007.12德国TerraSAR-X2007.6意大利COSMO-Sky Med2007.6 1 ERS系列 ERS-1与ERS-2是欧洲空间局分别于1991

44、的1994年发射的，ERS-2与ERS-1基本一致，高度增加到824km可获得臭氧层变化的资料 ERS-1轨道倾角98.52，高785km，辐照宽度80km（100km）。星载传感器有源微波仪（AMI）、雷达高度计（RA）、沿轨扫描辐射计/微波探测器（ATSR/M）、激光测距设备（LRR）、精确测距测速设备（PRARE）。ERS-1卫星ERS系列卫星 2 ENVISAT卫星(欧空局)星载仪器 ASAR （先进的合成孔径雷达） MERIS（中等分辨率成像频谱仪） AASTR（先进的跟踪扫描辐射计） RA-2 （雷达高度计） 其他：Michelson干涉仪 微波辐射计（MWR）等。ASAR传感器特

45、性 基于ERS-1/2主动微波仪(AMI)建造的，它继承了ERS-1/2 AMI中的成像模式和波模式，增强了在工作模式上的功能，具有多极化、多入射角、大幅宽等新的特性。其主要优点表现在：扫描合成孔径雷达可达500km的幅照宽度可获得垂直和水平极化信息交替极化模式可使目标同时以垂直极化与水平极化方式成像有不同的空间分辨率和数据率可提供7个条带，入射角在1545的雷达数据工作模式描 述成像模式(Image)可以在1545侧视范围内选择7种不同的入射角之一进行成像；可选择HH或VV极化方式成像。30m空间分辨率。交替极化模式(Alternating Polarization)7种不同入射角成像；使用

46、特殊的ScanSAR技术（没有改变幅宽）；可得到同一地区不同极化组合的2幅图像：VV/HH, HH/HV, VV/VH； 30m空间分辨率，辐射分辨率有所下降。宽幅模式(Wide Swath)有5种波束，都用来产生一种WS数据产品。采用ScanSAR技术，提供了更宽的成像条带，一景图像约400km400km。中等分辨率150m，HH或VV极化。全球监测模式(Global Monitoring)空间分辨率大约为1000m ，覆盖范围为整条轨道；极化方式为HH 或者VV。波谱模式(Wave Mode)其数据是一个个小图斑，大小为10km5km，或者5km5km，图斑在轨道方向间距为100km，极化

47、方式为VV或者HH，小图斑可以转换成波光谱用于海洋监测。ASAR的5种工作模式成像模式交叉极化模式宽幅模式全球监测模式波谱模式IM成像特性成像位置代号幅宽(km)星下点距离(km)入射角范围()IS110518729215.022.9IS210524234719.226.7IS38233741926.031.4IS48841250031.036.3IS56549055535.839.4IS67055062039.142.8IS75661567142.545.2Image模式 V V极化 Alternating Polarisation模式图象2003年12月9日 14:15:00 河南北部HH

48、极化 3 Radarsat系列卫星 加拿大的Radarsat-1 是世界上第一个商业化的SAR运行系统，由加拿大太空署、美国政府、加拿大私有企业于1995年11月4日合作发射。 地面分辨率8.5m，卫星高度790800km，倾角98.5,重复周期24天，与太阳同步，SAR在C波段（波长5.6cm），采用HH极化，波长入射角在060范围可调。 Radarsat-1 卫星 -具有50km、75km、100km、150km、 300km和500km多种扫描宽度和从10100m的不同分辨率。 -带宽分别为11.6MHz、17.3MHz和30MHz，使分辨率可调。 -每天可覆盖73N至北极全部地区，三天

49、可覆盖加拿大及北欧地区，24天覆盖全球一次特 点 Radarsat-1星载雷达工作模式RADARSAT-2 于2007年12月14日成功发射的，作为世界上最先进的商业卫星，设计寿命是7年，而预计可达12年。 除延续了RADARSAT-1的拍摄能力和成像模式外，还增加了3米分辨率超精细模式和8米全极化模式。可根据指令在左视和右视之间切换，这不仅缩短了重访周期，而且增加了获取立体成像的能力。RADARSAT-2 Imaging Modes4 日本JERS-1卫星 日本宇宙开发事业团于1992年发射卫星参数： 太阳同步轨道赤道上空高度：568.023公里半长轴：6946.165公里轨道倾角：97.6

50、62o 周期：96.146分钟轨道重复周期：44天经过降交点的当地时间：10：30-11：00空间分辨率：方位方向18米，距离方向18米幅宽：75公里JERS-1卫星5 日本ALOS卫星 ALOSWX装载高精度星敏感器和精确的惯性参照部件，以达到高精度姿态控制要求，并利用双频载波测位GPS接收机精确定轨。 1)全色立体测绘仪，空间分辨率为2.5米；2)先进可见光与近红外辐射计，多光谱分辨率为10米,幅宽为70km ；3)相控阵型L波段合成孔径雷达，分辨率可达10m 。PRISMAVNIR-2PALSAR VelocityNadirPALSAR: Polarimetric L-band Synt

51、hetic Aperture Radar PRISM: Panchromatic 2.5 m along-track stereoAVNIR-2: Multi-spectral 10 m scanner (NIR/R/G/B)Repeat Cycle46 daysPRISM传感器光谱模式 AVNIR-2传感器光谱模式 PALSAR传感器光谱模式 ALOS的产品和服务介绍-标准产品 6 TerraSAR-X TerraSAR-X（TSX）是由德国政府机构德国航空空间中心（DLR）和民营企业EADS Astrium公司及Infoterra公司根据PPP模式(Public * Partnership

52、:公私合营)共同开发、运用的SAR卫星。TerraSar-X7 COSMO-SkyMed卫星介绍 意大利航天局和意大利国防部共同研发，该卫星星座由4颗X波段合成孔径雷达（SAR）卫星组成。卫星星座特有的高重访周期、1米高分辨率，扫描带宽为10公里, 是一个军民两用的对地观测系统。COSMO-SkyMed卫星的技术参数 COSMO-SkyMed具备三种工作模式共5种不同分辨率的成像模式：农业用地和作物长势评估 Cosmo 1米 分辨率 （三）SAR卫星发展和应用前景 1 多参数(多频段、多极化和多视角) 能够得到更加丰富的地物信息2. 干涉SAR(1)单道干涉，将双天线刚性安装在一个飞行平台上，在一次飞行中完成干涉测量，又称为空间基线方式；(2)双道干涉，属于单天线结构，分时进行二次测量，要求二次飞行轨道相互平行，又称为时间基线方式；(3)差分干涉，在航迹正交向安装双天线的单道干涉与第3个测量相结合，测量微小起伏和移位的干涉。3 聚束SAR SAR有多种成像体制，主要是带状成像(Strip ma