遙感原理與應(yīng)用：第三章 平臺及傳感器

1、 第三章 平臺及傳感器 遙感衛(wèi)星1衛(wèi)星上的傳感器2地面、空中與空間: 遙感平臺 地球同步軌道衛(wèi)星（36,000 km）太陽同步軌道衛(wèi)星（500-1,000 km）航天飛機（240-350 km）3-1 遙感平臺的種類地球同步軌道，衛(wèi)星運行與地球自轉(zhuǎn)周期相同，軌道面可與地球赤道面相交，也可重合，若重合，即為地球靜止軌道。地球靜止軌道，衛(wèi)星與地球繞地軸作同步運轉(zhuǎn)，衛(wèi)星看起來似乎懸在空中不動。24小時繞地球一周，因而其距地約35400-37000公里（按下式為35860公里）。 太陽同步軌道 衛(wèi)星軌道與太陽同步，是指衛(wèi)星軌道面與太陽地球連線之間在黃道面內(nèi)的夾角，不隨地球繞太陽公轉(zhuǎn)而改變。 高高度航空

2、飛機（10,000-12,000 m）中低高度航空飛機（500-8000 m）直升飛機（100-2,000 m）低空載體（800 m 以下）地面車輛（0-30 m）3-2 衛(wèi)星軌道及運行特點 一 軌道參數(shù) 1 升交點赤經(jīng)2 近地點角距3 軌道傾角4 衛(wèi)星軌道的長半軸a 5 衛(wèi)星軌道的偏心率（或稱扁率） e=c/a6 衛(wèi)星過近地點時刻T 條件:六個衛(wèi)星軌道參數(shù)和衛(wèi)星在該瞬間的精確時間t二 衛(wèi)星坐標的測定和解算 1 星歷表法解算衛(wèi)星坐標 (1)衛(wèi)星在地心直角坐標系中的坐標 E為偏近點角，其與衛(wèi)星運行t的關(guān)系為：E-esinE=n(t-T) V為衛(wèi)星的真近點角 X”在軌道面內(nèi)坐標系XYZ繞Z軸旋轉(zhuǎn)

3、XYZ X=r cosV cos + sinV sin Y=-r cosV sin + sinV cos Z=0 X在軌道面和赤道面內(nèi)坐標系XYZ繞X軸旋轉(zhuǎn)i角，繞Z軸旋轉(zhuǎn)角至XYZ坐標系X在赤道面內(nèi)(2) 衛(wèi)星在大地地心直角坐標系中的坐標大地地心直角坐標 軸與地心直角坐標X軸之間移位一個時角 (3) 衛(wèi)星的地理坐標 式中：B緯度； L經(jīng)度； N卯酉圈半徑； HD衛(wèi)星大地高程編 制 成衛(wèi) 星 星 歷 表查衛(wèi) 星 星 歷 表地理坐標輸入衛(wèi)星的時刻參數(shù)2 用全球定位系統(tǒng)（GPS）測定衛(wèi)星坐標 偽距法定位 =ct式中：xi、yi、zi、為第i顆GPS衛(wèi)星的坐標，是已知的 為電離層延遲改正； 為對流層

4、延遲改正；Vt i為GPS衛(wèi)星的時鐘改正數(shù)；Vt j為接收機觀測瞬間的時鐘改正數(shù)。i=1,2,3,4。三 衛(wèi)星姿態(tài)角 滾動-繞x軸（沿飛行方向）旋轉(zhuǎn)的姿態(tài)角 俯仰-繞y軸旋轉(zhuǎn)的姿態(tài)角 航偏-繞z軸旋轉(zhuǎn)的姿態(tài)角 1 紅處姿態(tài)測量儀測定姿態(tài)角的方法 利用地球與太空溫差達287K這一特點，以一定的角頻率，周期地對太空和地球作圓錐掃描，根據(jù)熱輻射能的相位變化來測定姿態(tài)角。 Landsat1上的AMS，測定姿態(tài)角的精度為0.07一臺儀器只能測定一個姿態(tài)角2 恒星攝影機測定姿態(tài)角的方法 將恒星攝影機與對地攝影機組裝在一起，兩者的光軸交角在100120之間的某一個角度上。 恒星攝影機對地攝影機至少攝取35顆

5、五等以上的恒星，并精確記錄衛(wèi)星運行時刻，再根據(jù)恒星星歷表，攝影機標稱光軸指向等數(shù)據(jù)解算姿態(tài)角 精度1時為交錯偏移。 33 衛(wèi)星及傳感器 傳統(tǒng)陸地衛(wèi)星1 高空間分辨率衛(wèi)星2 高光譜衛(wèi)星3 合成孔徑雷達4分類 一 陸地衛(wèi)星類 LANDSAT系列（美）、SPOT系列（法）、IRS系列（印度）、RESURSO1系列（俄）等 特點-多波段掃描、地面分辨率為30m 遙感傳感器類型1 攝影類型的傳感器4 非圖像類型的傳感器3 雷達類型的傳感器2 掃描類型的傳感器點掃描成像（對物面掃描）LANDSAT線推掃成像（對像面掃描）SPOT 掃描類型的傳感器（一）LANDSAT系列LANSAT-1-2-3-4-5-6

6、-7發(fā)射時間72.775.178.382.784.393.1099.4終止時間78.182.283.301.6運行失敗運行探測器RBVMSSRBVMSSRBVMSSMSSTMMSSTMETMETM+Landsat 系列Landsat系列衛(wèi)星Landsat1-3Landsat4/5Landsat7軌道高度 H(km)軌道傾角 I ()運行周期性T (min)重復周期性 D降交點時間偏移系數(shù) d圖像幅寬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軌道參數(shù) 1 Landsat1-3三顆衛(wèi)星的星體形狀 1）衛(wèi)星軌道及其運行特點(landsat1-3) (1) 近圓形軌道 實際軌道高度變化在905918km之間，偏心率為0.0006。因此為近圓形軌道。 A 不同地區(qū)獲取的圖像比例尺一致。 B 使得衛(wèi)星的速度也近于勻速, 避免造成掃描行之間不銜接的現(xiàn)象。 目 的(2)近極地軌道 軌道傾角設(shè)計為99.125可以觀測到南北緯81之間的廣大地區(qū) 目 的 (3) 與太陽同步軌道 衛(wèi)星軌道與太陽同步，是指衛(wèi)星軌道面與太陽地球連線之間在黃道面內(nèi)的夾角，不隨地球繞太陽公轉(zhuǎn)而改變。 地球?qū)μ柕倪M動一年為360。因此平均每天的進動角為0.9856

8、, 平均每圈的修正量為： n為一天中衛(wèi)星運行的軌道數(shù) A 使衛(wèi)星以同一地方時通過地面上空 B有利于衛(wèi)星在相近的光照條件下對地面 進行觀測 C使衛(wèi)星上的太陽電池得到穩(wěn)定的太陽照度 目 的(4) 可重復軌道 一天24小時繞地13.944圈,重復周期18天,偏移系數(shù) -1 有利于對地物或自然現(xiàn)象的變化的動態(tài)監(jiān)測 目 的Landsat (MSS) 軌道前后一天第一條軌道之間差0.056圈，在地面上赤道處為159km 18天總共繞地251圈，圈間的距離為159km，但圖像的寬度為185km，在赤道處相鄰軌道間的圖像尚有26km（占14%）的重疊。 2) MSS多光譜掃描儀（Multi-spectral

9、Scanner） 點掃描成像 （1）掃描儀的結(jié)構(gòu) 掃描反射鏡 擺動頻率-13.62HZ 總觀測視場角-11.56 反射鏡組 由主反射鏡和次反射鏡組成 成像板 24+2個玻璃纖維元 MSS 4-7 空間分辨力為 79m79m MSS 8 分辨力為 240m240m 32456飛行方向1掃描方向0.5-0.6m0.7-0.8m0.6-0.7m0.8-1.1m10.4-12.6m波段 4 5 6 7 8 探測器 將輻射能轉(zhuǎn)變成電信號輸出 MSS 4，5，6 采用18個光電倍增管 MSS 7 使用六個硅光電二極管 MSS 8 采用2個汞鎘碲熱敏感探測器 輸出 數(shù)字影像 (2340行2340列) 采樣后

10、影像分辨率為 57M79M 從左至右,垂直飛行方向逐點掃描,得到一條相應(yīng)于地面的圖像線 飛機向前運動，第二次掃描得到第二條掃描線 （2） 成像過程 掃描線的銜接 (單像元排列） 飛行速度 W=/t (掃描一次的時間) 當 Wt=時,不會出現(xiàn)掃描空隙和重復 因 wt= =H, w/H=/t 為常數(shù) 掃描瞬間 像元的地面分辨力=瞬時視場衛(wèi)星高 79m=86rad915km， 六個相同大小的探測元在瞬間看到的 地面大小為 474m79m 掃描一次 掃描總視場：11.56 地面寬度：185km六條掃描線圖像的地面范圍： 474mX185km 掃描線銜接（6個感應(yīng)元排一列） 因掃描周期為73.42ms

11、衛(wèi)星速度（地速）6.5km/s 79m 6=474m= 73.42ms 6.5km/s 在掃描一次的時間里衛(wèi)星往前正好移 動474m，掃描線恰好銜接 185.3KM寬 飛行方向123456123456主 動 掃 描 回 掃 474MMSS 掃描成像過程 (3)空間分辨率 瞬間視場 =d/f 空間分辨率 0= H= dH/f dH星下點時HosH0掃描角為時0 =H =H 0sec=0sec =sec=0sec2平行航線方向垂直航線方向全景畸變的影響3) MSS影像特征 存在全景變形,空間分辨率為79m Landsat1-3有五個波段MSS4(綠)、MSS5(紅)、MSS6 (紅外)、MSS7

12、(紅外)、MSS8(熱紅外) 幾何特征波譜特征 同樣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)合成識別地物 也可畫出波譜響應(yīng)曲線識別.MSS4、5、7合成的假彩色片 熱紅外波段影像的特征 全景變形 ,影像兩邊景物被壓縮 w=T4 溫度高,發(fā)射率大的地物在影像上色調(diào)亮,反之則暗.幾何特征色調(diào)特征航空像片 熱紅外描像片某機場晚間熱圖像 午后13:00成像 凌晨4:00成像2 Landsat-4/5 1) Landsat-4/5衛(wèi)星軌道 近圓形、近極地、與太陽同步和可重復的軌道 軌道高度下降為705km 地面分辨力為30m 運行周期也減為98.9min 重復周期為16天233

13、圈 偏移系數(shù)為-7 一天24小時繞地14.56圈 12 101 31 121 5 1 141 71 161 91 21 111 41 131 61 151 81 11 1301619145234Landsat4/5 16天的軌跡分布（赤道處） 103 重復周期為16天233圈 偏移系數(shù)為-7 一天24小時繞地14.56圈 例:重復周期為2天, 偏移系數(shù)為112111321221423111221 例:重復周期為3天, 偏移系數(shù)為212113121223311122113142332312) TM專題制圖儀（Thematic Mapper） (1)探測器 探測器共有100個,分七個波段呈錯開排列

14、 TM15及TM7的探測器 有16個,每個的瞬時視場在地面上為3030 TM6的探測器有4個,每個的瞬時視場在地面上為120120 2 掃 描 TM中增加一個掃描改正器,使掃描行垂直于飛行軌道 （MSS掃描不垂直于飛行軌道） 往返雙向都對地面掃描 （MSS僅單向掃描） 半個掃描周期，即單向掃描所用的時間為71.46ms，衛(wèi)星正好飛過地面480m，下半個掃描周期獲取的16條圖像線正好與上半個掃描周期的圖像線銜接3 ) TM影像特征 存在全景變形；多光譜分辨率30m30m 幾何特征通道波長m 特征TM1 藍0.45-0.52清潔水、針葉林TM2 綠0.52-0.60植物TM3 紅0.63-0.69

15、土壤、地質(zhì)邊界TM4 紅外0.70-0.9植物TM5 紅外1.55-1.75干旱、NDVITM6 熱紅外10.4-12.6植物、熱慣量TM7紅外2.08-2.35植物、地質(zhì)光譜特征TM1波段（0.45-0.52微米）：用于區(qū)別土壤 植被，區(qū)別各種農(nóng)作物。TM2波段（0.52-0.60微米）：正常農(nóng)作物綠光反射區(qū)。TM3波段（0.63-0.69微米）：是農(nóng)作物覆蓋度、作物葉綠素吸收光 譜分析的最佳范圍。TM4波段（0.76-0.90微米）：可用于測定 各種植物的生物量。TM5波段（1.55-1.75微米）：可用于作物 生長期內(nèi)葉綠素濃度、水分含量 的推定和作物分類，監(jiān)測作物需 水狀況和土壤墑情。

16、TM6波段（10.4-12.5微米）：可用于作物熱異常和地表熱分布探測。TM7波段（2.08-2.35微米）：可用于土壤類型、作物水分狀況等研究。Landsat-5獲取的TM圖像 沈陽TM影像 東京TM影像landsat-4/5上的TM（Thematic Mapper） 具有更高的空間分辨力 更好的頻譜選擇性 更好的幾何保真度 更高的輻射準確度3 Landsat-7ETM+增強型專題制圖儀 ETM+增強型專題制圖儀 ETM+與TM相比在以下三方面作了改進 1: 增加全色波段,分辨率15M 2: ETM+6波段分辨率提高到60M 3 : 輻射定標精度較Landsat5提高1倍Landsat7 E

17、TM+ 影像春天Landsat 7 圖像上棕櫚樹分布 (波段 4,3,2 = RGB) （二） SPOT系列衛(wèi)星 法國SPOT衛(wèi)星裝載了2臺相同探測器HRV（high resolution visible）或HRVLR(high resolution visible and infrared)成像儀 屬于CCD線陣列推掃式成像SPOT-1-2-3-4-5發(fā)射日期1986.2.221990.1.221993.9.261998.3.242002.5終止日期90.12.31運行1996.11.14運行運行探測器HRVHRVHRVHRVIRVIPoam3HRG/SVISPOT系列衛(wèi)星發(fā)射時間表 探測器

18、HRVHRVIRVIHRG/S衛(wèi)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)覆蓋天數(shù)262615 SPOT衛(wèi)星探測器技術(shù)指標 1 SPOT1/2/3 SPOT1，2，3的性能指標大致相同 載有兩部HRV（高分辯率）影像儀 在P（全色）模式和M（多光譜）模式下工作 反射鏡左右傾斜最大為27度，有立體觀測能力。鄰軌立體地面帶寬60

19、km 成像 以“推掃”方式獲取沿軌道的連續(xù)圖像條帶 多光譜型的HRV 地面上總的視場寬度為60km 三個譜段,每個波段探測器組由3000個CCD元件組成 每個元件形成的像元，相對地面上為20m20m 全色的HRV 波段范圍0.510.73m, 6000個CCD元件組成一行 每個像元地面的大小為10m10m 反射鏡左右傾斜最大為27度，有立體觀測能力鄰軌立體鄰軌立體有何缺點？MSS與SPOT3波段寬度比較 2 SPOT4 1）全色波段0.51-0.73m改為波段(0.61-0.68m) 2）重要特點是增加了一個SWIR（Short Wave Infrared，短波紅外）波段。 新的SWIR波段極

20、大地增強了影像紋理的清晰度；水域和湖泊的影像也因SWIR波段的高對比度而清晰可見。SWIR波段還對土壤和植被的濕度非常敏感，從而可以很容易地分辨土壤的類型和植被的生長期。3）SPOT4載有新的植物探測器 這是一個廣角的地面觀測儀（帶寬 200km） 大約 1km的空間分辯率 4）SPOT4上的POAM3（Polan Ozone and Aerosol Measurement，極地臭氧和煙霧測量儀） 將保證SPOT3上的POAM2使命的延續(xù)，它用來測量極地區(qū)域上空的臭氧和煙霧水平。 5）提高了數(shù)據(jù)存儲能力和數(shù)據(jù)可靠性 兩部星載記錄器的記錄能力從22min提高到了40min，另外還增加了一個10G

21、bit的固體存儲器，并且延長了設(shè)計壽命，增強了星載數(shù)據(jù)記錄的整體可靠性。 6）實現(xiàn)衛(wèi)星精確定位 SPOT4可以使衛(wèi)星在空間的位置計算經(jīng)過地面數(shù)據(jù)處理后，精確到10cm。對衛(wèi)星的實時位置，其精確達到幾十米。 這些位置數(shù)據(jù)將包含在輔助數(shù)據(jù)庫中同影像數(shù)據(jù)一同傳輸?shù)降孛妗?鄰軌立體 SPOT-4 合成的假彩色片 3 SPOT5衛(wèi)星尺寸（不包括太陽能電池板）：3.4米x 3.1米x 6米質(zhì)量：3 000公斤電池功率：2 400瓦主載2個HRG高分辨率幾何成像裝置1個HRS高分辨率立體成像裝置副載VEGETATION植被寬角成像裝置DORIS精確軌道定位儀、定時器及雷達定位等軌道太陽同步，高度832公里，

22、當?shù)貢r間10點半降交點過赤道星載數(shù)據(jù)處理5個數(shù)字通道，數(shù)據(jù)壓縮后50兆每秒的處理速率HRS圖像處理10米立體圖像，1個數(shù)字通道數(shù)據(jù)記錄存儲3個數(shù)字通道，50兆每秒速率,160景5米全色或多光譜圖像數(shù)據(jù)傳輸2個數(shù)字通道，50兆每秒速率 Spot5技術(shù)數(shù)據(jù) 1） SPOT5的設(shè)計特點 （1）地面分辯率在P模式下將從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個可見光波段（B1，B2，B3）的分辯率從20m提高到10m。 （3）觀測地面帶寬保持120km （4）SPOT5可獲取同軌立體影像。 當HRS 工作時，在T0 秒打開前向望遠鏡

23、，沿軌道飛行90s鐘后，關(guān)閉前向望遠鏡，同時打開后向望遠鏡 ，再飛行90s鐘，即完成了120 x 600km條帶的立體像對接收。 HRS 的地面采用間隔為5m（沿飛行方向） x 10m（垂直于飛行方向）。每天最大接收能力可達126 000 km2。 2020600 Km maxiHRS120 Km立體成像裝置HRS（5）SPOT 5的定位精度較之SPOT 14提高了至少 35倍。 指標可以滿足1：5萬地形圖的要求。 在沒有控制點的情況下，基于立體成像儀HRS 接收的像對所生成的DEM 平面定位精度和高程定位精度均能達到衛(wèi)星平臺本身的定位精度，即 10 15m。 Spot 5 HRS立體像對生成

24、的10米高程精度DEM 高分辨率幾何成像儀HRG 中包含側(cè)擺反射鏡，因此HRG 的影像定位精度要低于衛(wèi)星平臺本身。在沒有控制點的情況下，HRG 定位精度優(yōu)于 50m。 利用HRS正射影像并結(jié)合DEM 對HRG 高分辨率影像進行糾正，就可在沒有控制點的情況下， 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號衛(wèi)星采用多組陀螺儀，對衛(wèi)星姿態(tài)進行測算，利用恒星定位技術(shù)，測算衛(wèi)星取向角的絕對值，并據(jù)此對衛(wèi)星姿態(tài)進行調(diào)整，使衛(wèi)星姿態(tài)參數(shù)始終保持高度準確。 * Supermode成像處理技術(shù) 利用兩幅5m分辨率的影像處理生成了 2.5m 分辨率的圖像產(chǎn)品 雙線陣

25、CCD同時錯位半個像元成像北京SPOT-5 (2.5M)2）HRG/S的影像特征 SPOT影像不存在全景變形,SPOT的PAN波段經(jīng)處理,最高分辨率可達到2.5M 另外IKONOS 、QuickBird 、OrbView也是CCD成像的,它們具有更高的分辨率.幾何特征 Spot-5基本產(chǎn)品10米多光譜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、多光譜共分四個譜段 波段1 0.5-0.59m 綠 波段2 0.61-0.68m 紅 波段3 0.79-0.89m 近紅外 波段4 1.58-1.75m 短波紅外 特征與TM2-4相同,彩

26、色(假彩色)合成方法、波譜響應(yīng)曲線方法可用于地物識別.波譜特征 TM與MSS和SPOT波段寬度比較（3）SPOT衛(wèi)星的數(shù)據(jù)產(chǎn)品 Level-0級產(chǎn)品：數(shù)據(jù)未經(jīng)任何輻射校正和幾何校正處理的原始圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)品主要用于地面站與法國SPOT IMAGE公司之間的數(shù)據(jù)交換Level-1級產(chǎn)品： Level-1A級產(chǎn)品：是SPOT數(shù)據(jù)經(jīng)輻射校正處理后的產(chǎn)品。Level-1A產(chǎn)品是針對那些僅要求進行最小數(shù)據(jù)處理的用戶而定義的，特別是進行輻射特征和立體解析研究的用戶； Level-1B級產(chǎn)品：經(jīng)過了Level-1A級輻射校正,是SPOT數(shù)據(jù)幾何校正的產(chǎn)品。 衛(wèi)星軌道、姿態(tài)及地球自轉(zhuǎn)等因素造成的數(shù)據(jù)幾何畸變得到了

27、糾正 Level-2級產(chǎn)品 在Level-1級產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，引入大地測量參數(shù)，將圖像數(shù)據(jù)投影在選定的地圖坐標下，進而生成有一定幾何精度的圖像產(chǎn)品。 .Level-2A級產(chǎn)品：將圖像數(shù)據(jù)投影到給定的地圖投影坐標系下，地面控制點參數(shù)不予引入；.Level-2B級產(chǎn)品：引入地面控制點，生成高幾何精度的圖像產(chǎn)品； （三） IRS系列衛(wèi)星 印度在1979年6月和1981年11月發(fā)射的Bhaskara1和Bhaskara2兩顆實驗性衛(wèi)星的基礎(chǔ)上，制訂了IRS系列計劃，并于1988年3月發(fā)射了第一顆。 IRS-1D外形圖示意圖IRS共有4個系列 IRS-1是陸地觀測衛(wèi)星系列 IRS-P是專用衛(wèi)星系列 IRS

28、-2是海洋和氣象衛(wèi)星系列 IRS-3是雷達衛(wèi)星系列 1988年3月，發(fā)射IRS1A1991年8月，發(fā)射IRS1B兩顆衛(wèi)星完全相同攜帶LISS1和LISS2傳感器，分辨率分別為72.5米和36.25米，4波段數(shù)據(jù)重訪周期為22天1994年10月，發(fā)射IRSP2攜帶改進型LISS傳感器印度的第一代遙感衛(wèi)星1995年12月，發(fā)射IRS1C1997年9月， 發(fā)射IRS1D 全色傳感器：分辨率為5.8米可見光波段，幅寬為70公里，26度左右可調(diào)側(cè)視 LISSIII多光譜傳感器：分辨率為23.5米的可見光和近紅外波段、70米的短波紅外波段，幅寬為141公里 WiFS廣角傳感器：分辨率為188米的可見光和近

29、紅外兩個波段（分別位于可見光和近紅外范圍） 、幅寬810公里1996年4月，發(fā)射IRSP3 攜帶3個傳感器，其中AWiFS傳感器增加一個波段 印度的第二代遙感衛(wèi)星1999年5月，發(fā)射IRSP4（OCEANSAT1）攜帶兩個傳感器，即OCM（Ocean Color Monitor）和MSMR（Multifrequency Scanning Microwave Radiometer）2003年10月17日，發(fā)射RESOURCESAT-1（IRSP6） 2005.5發(fā)射CARTOSAT-1（IRSP5）將攜帶兩個分辨率為2.5米的全色傳感器數(shù)據(jù)主要用于高程建模、地形圖制圖和地籍制圖2007年1月10

30、日，發(fā)射IRSP7 IRS-1IRS-1AIRS-1BIRS-1CIRS-1D 發(fā)射日期 終止日期 1988.3.17 1992.1.1 1991.8.29 2001.8.29 1995.12.28 2006.1.15 1997.9.29 運行 探測器 LISS-1 LISS-2 LISS-1 LISS-2LISS-3 PANWIFSLISS-3 PANWIFS 類型陸地陸地陸地陸地IRS-1D衛(wèi)星 1）全色分辨率達5.8m，能產(chǎn)生數(shù)字地面模型； 2）LISS-3相機，主要 用于農(nóng)作物類型的鑒別、植物表層水分探測、森林樹木種類的鑒別和巖石鑒別等； 3）寬視場遙感器，它工作在2個特定譜段， 具有

31、幅寬大（810m）、覆蓋周期短（5天）等優(yōu)點，適用 于植物研究。印度遙感衛(wèi)星(IRS-1D) 全色圖像 (5 x 5 m)CCD數(shù)目每個波段6000個CCD波段頻譜波段2（綠）：0.52 0.59m波段3（紅）：0.62 0.68m波段4（近紅外）：0.77 0.86m波段5（短波紅外）：1.55 1.70m幅寬141 公里 幾何分辨率23.5 米 波段配準精度 0.25 象元 重復周期24 天 LISS- 3 傳感器特性IRS-PIRS-P2IRS-P3IRS-P4IRS-P5IRS-P6IRS-P7發(fā)射日期94.10.1596.3.2199.5.2605.5.503.10.1707.1.1

32、0終止日期19972004運行運行運行運行探測器LISS-2X-rayMOSWIFSX-rayOCMMSMRPANLISS-3LISS-4AWIFSPAN類型陸地海洋海洋陸地Cartosat-1陸地陸地Cartosat-2長半軸7195.12公里高度 817公里傾角 98.731度偏心率0.001 每天飛行的軌道數(shù) 14 軌道周期101.35分鐘 重復周期（LISS-3）24天 重訪周期（LISS-4）5天 重復周期（AWIFS）5天 相鄰軌道距離 117.5公里（赤道）經(jīng)過赤道時間10:30 5分鐘（降軌）地面軌跡精度 1公里設(shè)計壽命5年 衛(wèi)星軌道為太陽同步，近極軌道IRS-P6（RESOU

33、RCESAT-1）衛(wèi)星兩種工作模式：全色（MN）、多光譜（MX） CCD數(shù)目 每個波段12000個CCD 波段頻譜（波段3為缺省設(shè)定）波段2（綠）： 0.52 0.59 m波段3（紅）： 0.62 0.68m波段4（近紅外）： 0.77 0.86m 幅寬（MX模式）23.9 公里（在70公里范圍內(nèi)可調(diào)）幅寬（MN模式） 70公里 幾何分辨率 5.8米（星下點）側(cè)視能力26度（相當于地面 398 公里）波段配準精度 0.25 象元 重訪周期 5 天 LISS- 4傳感器特性 澳大利亞 LISS- 4影像 AWiFS傳感器特性 CCD數(shù)目每個波段6000個CCD波段頻譜波段2（綠）：0.52 0.

34、59m波段3（紅）：0.62 0.68m波段4（近紅外）：0.77 0.86m波段5（短波紅外）：1.5 1.7m幅寬740公里幾何分辨率56米（星下點），70米（邊緣）波段配準精度 0.25象元重復周期5天 AWiFS傳感器具有與LISS-3傳感器完全相同的四個波段，兩者的不同則在于成像幅寬與幾何分辨率。P5衛(wèi)星 兩個分辨率為 2.5 米的全色傳感器，連續(xù)推掃，形成同軌立體像對。 P5影像CARTOSAT-2 (P7)衛(wèi)星（四）中巴地球資源衛(wèi)星衛(wèi)星系列 中巴地球資源衛(wèi)星研制歷程“資源一號”衛(wèi)星從1988年8月兩國簽署政府合作協(xié)議, 由中國空間技術(shù)研究院和巴西國家空間研究院聯(lián)合研制 。 1 1

35、999.10.14發(fā)射了ZY-1(CBERS-1）11:16在山西太原發(fā)射中心發(fā)射成功衛(wèi)星ZY-1（CBERS-1）類型標稱圓形太陽同步軌道高度778km傾角98.5降交點時上午10時30分周期100.26min重復周期26d/相鄰地面軌跡間隔時間3d姿控三軸 ZY-1衛(wèi)星軌道參數(shù) 2 2003年10月成功發(fā)射了第二顆衛(wèi)星 (“資源一號”02星)，目前仍在軌超期服役。探測器波段(m)空間分辨率m掃幅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具有側(cè)視功能-32+32IRMSSB

36、6:0.51-1.1B7:1.55-1.75B8:2.08-2.3577.8119.51536紅外掃描儀B9:10.4-12.5156119.5768WFI成像儀B10:0.63-0.69B11:0.77-0.89256885 3456下行頻道X數(shù)據(jù)率113.23Mb/s資源一號衛(wèi)星01、02星主要技術(shù)指標 3 中巴02B星 2004年補充合作協(xié)議，中方承擔70研制任務(wù)，巴方承擔30研制任務(wù)。 2007年9月19日，衛(wèi)星在中國太原衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射，并成功入軌 2008年1月24日正式交付用戶使用。 -衛(wèi)星運行在軌道高度為778公里的太陽同步軌道上，每圈運行周期為100.26分鐘。 -衛(wèi)星配置了

37、三臺相機 2.36米分辨率、27公里幅寬高分辨率全色相機， 19.5米分辨率、113公里幅寬的多光譜CCD相機， 258米分辨率、890公里幅寬的寬視場成像儀。 截至目前，兩國合作研制的衛(wèi)星已有三顆衛(wèi)星成功發(fā)射（即資源01、02、02B星），有兩顆衛(wèi)星（資源03、04星）正在研制。 二、高分辨率陸地衛(wèi)星 特點CCD 成像， 全色波段分辨率5m衛(wèi)星IKONOSQuick Bird-2GeoEge-1公司Space ImagingDigitalglobe GeoEge發(fā)射時間199920012008軌道高度680km450km684km類型太陽同步太陽同步太陽同步傾角98.1 98 98 最大重訪

38、周期14d16d1/mb1/ma越遠影像比例尺越大 (1)幾何特征 地面上AB線段投影到影像上為ab,比例尺為： 側(cè)視雷達圖像的幾何特征 飛行方向 造成山體前傾 朝向傳感器的山坡影像被壓縮，而背向傳感器的山坡被拉長，還會出現(xiàn)不同地物點重影現(xiàn)象。 前傾斜距投影的特點 雷達陰影側(cè)視雷達圖像的幾何特征 肇慶地區(qū)機載SAR影像衛(wèi)星SAR影像全南極雷達（RadarSat）影像 高差產(chǎn)生的投影差亦與中心投影影像投影差位移的方向相反 斜距投影的特點 反立體圖像 側(cè)視雷達圖像的幾何特征 與入射角有關(guān) 朝向飛機方向的坡面-反射強烈-很亮 朝天頂方向-弱些-較亮 背向飛機方向-反射很弱(沒回波)-很暗 (2) 側(cè)

39、視雷達圖像的色調(diào)特征 與地面粗糙程度有關(guān) 地面地物微小起伏小于雷達波波長 -鏡面漫反射-很暗 地面微小起伏大于或等于發(fā)射波長 -漫反射-較亮 “角隅反射”-反射波強度更大-很亮 與地物的電特性有關(guān) 物體復合介電常數(shù)高 -反射雷達波強-亮有較強的穿透能力 它能穿透云層、樹木和水,得到下面的地表信息另一方面微波在物體內(nèi)會產(chǎn)生體散射，因此能將地下的一些狀況反映出來(3) 側(cè)視雷達圖像的其他特征Cosmo-SkyMed高分辨率雷達圖像 4 SAR獲取地面高程信息的方法 （1） 包括 雷達攝影測量技術(shù)Radargrammetry （即：StereoSAR） 雷達坡度測量Radarclinometry （

40、即：shape from shading）例：stereoSAR方法選用加拿大的Radarsat誤差：在平坦地區(qū)，精度約為20m左右(使用精細模式可以得到的DEM精度略大于12M，使用標準模式影像略大于20M)；在山區(qū)，精度明顯降低,一般為30M以上。 （2）將SAR兩次或者多次觀測的數(shù)據(jù)進行干涉處理，利用相位信息提取地面高程信息，這就是目前的熱點INSAR；德國已經(jīng)建成的機載SAR系統(tǒng)(AeS1，2，3),，其空間分辨率從0.5米到5米，用InSAr生成的DEM高程精度為0.25m到2m。 相干雷達（INSAR） INSAR就是利用SAR在平行軌道上對同一地區(qū)獲取兩幅（或兩幅以上）的單視復數(shù)

41、影像來形成干涉，進而得到該地區(qū)的三維地表信息。 該方法充分利用了雷達回波信號所攜帶的相位信息，獲得同一區(qū)域的重復觀測數(shù)據(jù)（復數(shù)影像對），綜合起來形成干涉，得到相應(yīng)的相位差，結(jié)合觀測平臺的軌道參數(shù)等提取高程信息。 例如：ERS-1/2/ ENVISAT組合亮度圖象相位圖象相干雷達（INSAR） 雷達圖像信號：亮度+相位 復雷達圖像： 亮度圖像相位圖像相干雷達（INSAR） 相干雷達（INSAR） 數(shù)據(jù)處理過程 : 1 影像配準 2 干涉圖 int = 1 2 生成復數(shù)影像1：1=| 1 |ej1 生成復數(shù)影像2：2=| 2 |ej2 相位差m=mod(, 2) 3 噪聲濾除 4 基線估算 B 5

42、 平地效應(yīng)消除 由于平地效應(yīng)的影響,常常造成干涉紋圖的 條紋過密,而影響 下一步的相位解纏 6 相位解纏 主值 M推算出絕對的相位差 的過程7 高程計算 設(shè) ， sin(-)= cos(-21) = 3）多極化干涉測量獲取地面高程信息 由多極化SAR干涉所獲得的地面數(shù)字高程圖其精度可以達到厘米的數(shù)量級，同時人們還可用通過極化信息更好地了解地物目標的散射特性。 極化SAR干涉逐漸成為合成孔徑雷達信息處理領(lǐng)域研究的新熱點 發(fā)射者SAR發(fā)射時間 美國 Seasat SIR-A SIR-B SIR-C Light SAR1978.61981.11（航天飛機）1984.10（航天飛機）1994.09（航

43、天飛機） 2002俄羅斯 KOSMOS 1870 A1maz-1 A1maz-1A A1maz-1B A1maz-2 1987 1991 1993 1997 2004（二） SAR（合成孔徑雷達）類衛(wèi)星 發(fā)射者SAR 發(fā)射時間 ESA（歐空局） 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德國TerraSAR-X2007.6意大利COSMO-Sky Med2007.6 1 ERS系列 ERS-1與ERS-2是歐洲空間局分別于1991

44、的1994年發(fā)射的，ERS-2與ERS-1基本一致，高度增加到824km可獲得臭氧層變化的資料 ERS-1軌道傾角98.52，高785km，輻照寬度80km（100km）。星載傳感器有源微波儀（AMI）、雷達高度計（RA）、沿軌掃描輻射計/微波探測器（ATSR/M）、激光測距設(shè)備（LRR）、精確測距測速設(shè)備（PRARE）。ERS-1衛(wèi)星ERS系列衛(wèi)星 2 ENVISAT衛(wèi)星(歐空局)星載儀器 ASAR （先進的合成孔徑雷達） MERIS（中等分辨率成像頻譜儀） AASTR（先進的跟蹤掃描輻射計） RA-2 （雷達高度計） 其他：Michelson干涉儀 微波輻射計（MWR）等。ASAR傳感器特

45、性 基于ERS-1/2主動微波儀(AMI)建造的，它繼承了ERS-1/2 AMI中的成像模式和波模式，增強了在工作模式上的功能，具有多極化、多入射角、大幅寬等新的特性。其主要優(yōu)點表現(xiàn)在：掃描合成孔徑雷達可達500km的幅照寬度可獲得垂直和水平極化信息交替極化模式可使目標同時以垂直極化與水平極化方式成像有不同的空間分辨率和數(shù)據(jù)率可提供7個條帶，入射角在1545的雷達數(shù)據(jù)工作模式描 述成像模式(Image)可以在1545側(cè)視范圍內(nèi)選擇7種不同的入射角之一進行成像；可選擇HH或VV極化方式成像。30m空間分辨率。交替極化模式(Alternating Polarization)7種不同入射角成像；使用

46、特殊的ScanSAR技術(shù)（沒有改變幅寬）；可得到同一地區(qū)不同極化組合的2幅圖像：VV/HH, HH/HV, VV/VH； 30m空間分辨率，輻射分辨率有所下降。寬幅模式(Wide Swath)有5種波束，都用來產(chǎn)生一種WS數(shù)據(jù)產(chǎn)品。采用ScanSAR技術(shù)，提供了更寬的成像條帶，一景圖像約400km400km。中等分辨率150m，HH或VV極化。全球監(jiān)測模式(Global Monitoring)空間分辨率大約為1000m ，覆蓋范圍為整條軌道；極化方式為HH 或者VV。波譜模式(Wave Mode)其數(shù)據(jù)是一個個小圖斑，大小為10km5km，或者5km5km，圖斑在軌道方向間距為100km，極化

47、方式為VV或者HH，小圖斑可以轉(zhuǎn)換成波光譜用于海洋監(jiān)測。ASAR的5種工作模式成像模式交叉極化模式寬幅模式全球監(jiān)測模式波譜模式IM成像特性成像位置代號幅寬(km)星下點距離(km)入射角范圍()IS110518729215.022.9IS210524234719.226.7IS38233741926.031.4IS48841250031.036.3IS56549055535.839.4IS67055062039.142.8IS75661567142.545.2Image模式 V V極化 Alternating Polarisation模式圖象2003年12月9日 14:15:00 河南北部HH

48、極化 3 Radarsat系列衛(wèi)星 加拿大的Radarsat-1 是世界上第一個商業(yè)化的SAR運行系統(tǒng)，由加拿大太空署、美國政府、加拿大私有企業(yè)于1995年11月4日合作發(fā)射。 地面分辨率8.5m，衛(wèi)星高度790800km，傾角98.5,重復周期24天，與太陽同步，SAR在C波段（波長5.6cm），采用HH極化，波長入射角在060范圍可調(diào)。 Radarsat-1 衛(wèi)星 -具有50km、75km、100km、150km、 300km和500km多種掃描寬度和從10100m的不同分辨率。 -帶寬分別為11.6MHz、17.3MHz和30MHz，使分辨率可調(diào)。 -每天可覆蓋73N至北極全部地區(qū)，三天

49、可覆蓋加拿大及北歐地區(qū)，24天覆蓋全球一次特 點 Radarsat-1星載雷達工作模式RADARSAT-2 于2007年12月14日成功發(fā)射的，作為世界上最先進的商業(yè)衛(wèi)星，設(shè)計壽命是7年，而預(yù)計可達12年。 除延續(xù)了RADARSAT-1的拍攝能力和成像模式外，還增加了3米分辨率超精細模式和8米全極化模式?？筛鶕?jù)指令在左視和右視之間切換，這不僅縮短了重訪周期，而且增加了獲取立體成像的能力。RADARSAT-2 Imaging Modes4 日本JERS-1衛(wèi)星 日本宇宙開發(fā)事業(yè)團于1992年發(fā)射衛(wèi)星參數(shù)： 太陽同步軌道赤道上空高度：568.023公里半長軸：6946.165公里軌道傾角：97.6

50、62o 周期：96.146分鐘軌道重復周期：44天經(jīng)過降交點的當?shù)貢r間：10：30-11：00空間分辨率：方位方向18米，距離方向18米幅寬：75公里JERS-1衛(wèi)星5 日本ALOS衛(wèi)星 ALOSWX裝載高精度星敏感器和精確的慣性參照部件，以達到高精度姿態(tài)控制要求，并利用雙頻載波測位GPS接收機精確定軌。 1)全色立體測繪儀，空間分辨率為2.5米；2)先進可見光與近紅外輻射計，多光譜分辨率為10米,幅寬為70km ；3)相控陣型L波段合成孔徑雷達，分辨率可達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傳感器光譜模式 AVNIR-2傳感器光譜模式 PALSAR傳感器光譜模式 ALOS的產(chǎn)品和服務(wù)介紹-標準產(chǎn)品 6 TerraSAR-X TerraSAR-X（TSX）是由德國政府機構(gòu)德國航空空間中心（DLR）和民營企業(yè)EADS Astrium公司及Infoterra公司根據(jù)PPP模式(Public * Partnership

52、:公私合營)共同開發(fā)、運用的SAR衛(wèi)星。TerraSar-X7 COSMO-SkyMed衛(wèi)星介紹 意大利航天局和意大利國防部共同研發(fā)，該衛(wèi)星星座由4顆X波段合成孔徑雷達（SAR）衛(wèi)星組成。衛(wèi)星星座特有的高重訪周期、1米高分辨率，掃描帶寬為10公里, 是一個軍民兩用的對地觀測系統(tǒng)。COSMO-SkyMed衛(wèi)星的技術(shù)參數(shù) COSMO-SkyMed具備三種工作模式共5種不同分辨率的成像模式：農(nóng)業(yè)用地和作物長勢評估 Cosmo 1米 分辨率 （三）SAR衛(wèi)星發(fā)展和應(yīng)用前景 1 多參數(shù)(多頻段、多極化和多視角) 能夠得到更加豐富的地物信息2. 干涉SAR(1)單道干涉，將雙天線剛性安裝在一個飛行平臺上，在一次飛行中完成干涉測量，又稱為空間基線方式；(2)雙道干涉，屬于單天線結(jié)構(gòu)，分時進行二次測量，要求二次飛行軌道相互平行，又稱為時間基線方式；(3)差分干涉，在航跡正交向安裝雙天線的單道干涉與第3個測量相結(jié)合，測量微小起伏和移位的干涉。3 聚束SAR SAR有多種成像體制，主要是帶狀成像(Strip ma