1、遥感图像分析,Analysis of Remote Sensing,河南理工大学测绘学院,Land Satellite and Orbit Characters,第七讲 陆地卫星及轨道特征,一、卫星轨道类型二、陆地卫星轨道特征三、常见陆地卫星介绍,主要内容,太阳同步轨道,回归轨道 卫星每天以整圈N经过同一地点。准回归轨道 卫星每隔N天以整圈N经过同一地点。,地球同步轨道,当卫星运行的周期等于地球的自转周期（即一个恒星日，86164.1秒）的轨道称为地球同步轨道。,恒星日：春分点两次经过同一子 午圈所经历的时间间距。,依据开普勒第三定律，要求轨道的高度h=35,786,103m。当轨道面倾角i=
2、0时，从地面一点看上去，卫星在赤道上空一点静止不动，这种轨道叫静止轨道。,静止轨道可以长时间观测特定的区域，广泛应用于气象卫星和通讯卫星，但他们仅能观测地球范围的一部分。,Geostationary orbits,地球同步轨道,1、近圆形轨道与偏心率e有关，轨道高度变化在705-918km之间，偏心率为0.0006。使得在不同地区获取的影像的比例尺接近一致。使得卫星的速度近于匀速，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。,以Landsat为例,2、近极地轨道与轨道倾角i有关，设计为98.2。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
3、刈幅宽度的设计， 使得观测范围可达到南北纬 i度之间。,3、与太阳同步轨道卫星轨道的平面绕地球自转轴旋转的方向和角速度与地球绕太阳公转的方向和平均角速度相同。卫星绕地球运行形成的轨道面与太阳和地球连线之间在黄道面的一个夹角不随地球绕太阳公转而改变。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.,4、可重复轨道与卫星运行周期密切相关。有利于对地面地物或自然现象的变化作动态监测。,时间分辨率：对同一个地点进行相邻两次 观测的最小时间间隔。,陆地卫星：用于陆地资源和环境监测的卫星。,系列陆地卫星类(Landsat、SPOT、IRS等)高空间分辨率陆地卫星(IK
4、ONOS、QuickBird等)高光谱类卫星(MODIS、Hyperion等)SAR类卫星(Seasat、ERS、Radarsat等)小卫星(环境一号、北京一号等),空间分辨率:可以识别的最小地面距离或最小目标物的大小。针对遥感图像而言,指传感器瞬时视场内所观察到的地面场元的宽度。光谱分辨率：探测光谱辐射能量的最小波长间隔。包括传感器探测波段的宽度、波段数、各波段的波长位置。即选择的带宽、通道数、每个通道的中心波长，这三个因素共同决定光谱分辨率。时间分辨率:关于遥感影像间隔时间的一项性能指标。指对同一地区重复获取图像所需的时间间隔。辐射分辨率：传感器能区分两种辐射强度最小差别的能力。,陆地卫星
5、类,Landsat系列（美国）；SPOT系列(法国)；IRS系列（印度）；ALOS系列（日本）；RESURSO1（俄）等；这类卫星的特点是多波段扫描成像，地面分辨率为5-30m;在现阶段，这类卫星仍然是陆地卫星的主体。,Landsat系列卫星,美国于1972年在世界上首次发射第一颗真正意义上的地球观测卫星ERTS-1，1975年更名为陆地卫星（Landsat）;从1972年至今共发射了7颗Landsat系列卫星(其中第6颗发射失败)，已连续观测地球达30年。最后一颗卫星Landsat-7于1999年4月15日发射，预计寿命为5年;其主要的数据归档是美国地质局的地球资源观测系统（EROS）数据中
6、心。,Landsat-1,Landsat-5,Landsat-7,近圆形太阳同步极轨轨道,MSS遥感影像,Landsat-5 TM影像,Landsat-7 ETM+影像,SPOT系列卫星,SPOT对地观测卫星系统是由法国空间研究中心开发的，参与的国家还有比利时和瑞典。系统包含了卫星、地面监控设施、图像制作处理和分发的机构等。SPOT每隔几年便发射一颗卫星，确保服务的连续性。1986年以来，SPOT已经接收、存档超过7百万幅全球的卫星数据。为全球用户提供了准确、丰富、可靠、动态的地理信息源，满足了制图、农业、林业、土地利用、水利、国防、环境、地质勘探等等多个应用领域不断变化的需要。,SPOT 1
7、 1986年2月发射，在2002年5月停止接受其影像。 SPOT 2 1990年1月发射。 SPOT 3 1993年9月发射，运行4年后在1997年11月由 于事故停止运行。 SPOT 4 1998年3月发射，卫星作了一些改进。 SPOT 5 2002年5月发射，其性能作了重大改进。 SPOT 6 2012年9月发射，与去年发射的Pleiades 1A卫星 在同一轨道平面上，保留了SPOT5的标志优势。,SPOT卫星具有立体观测能力 SPOT卫星探测器HRV的平面镜绕卫星运行方向滚动轴旋转，平面镜向左右两侧偏离垂直方向最大可以达到27，从天底点向轨道任意一侧可观测到450Km附近的景物，这样在
8、邻近的许多轨道间都可以获取立体影像。,SPOT14 立体观测模式轨道交叉,SPOT5 立体观测模式沿轨道方向,搭载的高分辨率立体成像装置（HRS）用两个相机沿轨道成像。首先，向前的相机打开，以与地面成20度的视角获取影像。90秒之后向前的相机关闭，打开向后的相机，同样与地面成20度视角对同一地区成像。,SPOT卫星轨道参数,SPOT卫星传感器,SPOT1,2,3 HRV（High Resolution Visible imaging system） PAN（10m）+ MS（20m）SPOT4 HRVIR（High Resolution Visible and Middle Infrared
9、imaging system） PAN（10m）+ MS（20m）SPOT5 HRG（High Resolution Geometric Imaging Instrument） PAN（5m/2.5m）+MS（10m） HRS（High Resolution Stereoscopic Imaging Instrument）,SPOT卫星传感器,SPOT5 假彩色合成波段图像（10米）,SPOT5全色波段图像（2.5米）,IRS系列卫星,印度在1979年6月和1981年11月发射的Bhaskara-1和Bhaskara-2两颗实验性卫星的基础上，制定了IRS系列计划，并与1988年3月发射了第一
10、颗卫星。共有4个系列。 IRS-1(陆地观测卫星系列) IRS-2(海洋和气象卫星系列) IRS-3(SAR卫星系列) IRS-P(专用卫星系列),传感器参数,IRS-P6： RESOURCESAT-1,全 色 波 段 图 像（5.8米）,多光谱波段图像（23.5米）,中国资源一号卫星系列,CBERS计划是中国和巴西为研制遥感卫星合作进行的一项计划。 于1999年10月发射CBERS-0l；2003年10月发射CBERS-02； 2007年9月发射CBERS-02B。,ZY-1卫星轨道参数,CBERS 01/02传感器参数,CBERS 02B星,CBERS 02B星HR影像,2008.03.1
11、3,高空间分辨率陆地卫星,1994年，美国总统克林顿签署总统令，允许私人公 司发射高分辨率卫星和销售产品，使民用高分辨率 卫星得到发展，但通常多用于军事侦察。 该卫星数据空间分辨率高，全色波段为1-5m，有些 还小于1m，可以部分代替航空遥感，广泛用于城市 港口、土地、森林、环境和灾害调查；用于国家级、 省级、市县级数据库的建设、更新。,美国三个系列卫星轨道参数,美国三个系列卫星技术指标,高光谱类卫星,主要特点：是采用高分辨率成像光谱仪，波段数为36-256个，光谱分辨率为5-10nm，地面分辨率为30-1000m。这类卫星主要用于大气、海洋和陆地探测。,高光谱类卫星参数,EOS-PM1卫星搭
12、载的MODIS探测器,2000年初发射成功；空间分辨率250m、500m和1000m ；光谱范围从0.4微米（可见光）到14.4微米（热红外）；全光谱覆盖，共36个波段；扫描宽度2330公里；覆盖周期，4次/天。 MODIS的多波段数据可以同时提供反映陆地表面状况、云边界、云特性、海洋水色、浮游植物、生物地理、化学、大气中水汽、气溶胶、地表温度、云顶温度、大气温度、臭氧和云顶高度等特征的信息。,MODIS与陆地卫星相比的优势,时间分辨率有优势。一天可过境4次 ，对各 种突发性、快速变化的自然灾害有更强的实 时监测能力。 光谱分辨率大大提高。有36个波段，这种多 通道观测大大增强了对地球复杂系统
13、的观测 能力和对地表类型的识别能力。,SAR类卫星(Synthetic Aperture Radar),用于海洋和陆地探测，用于军事的高分辨 率SAR卫星（例如美国的Lacrosse长曲棍球 卫星）地面分辨率1m。 一般民用星载SAR卫星地面分辨率为10- 30m。,主要的SAR类卫星,SAR卫星的主要参数,小卫星,小卫星:设计质量小于500kg的小型近地轨道卫星，其空间分辨率为1-3m（全色）和4-15m(多波段）。采用GPS定位系统，若提供地面控制点，水平精度可达2m，高程精度可达3m,能满足1：2.4万甚至1：1万比例尺的制图精度要求。卫星可在30-45范围内，任意方向多角度成像，可获得较大的基/高比，能进行立体测图。,重量轻，体积小研制周期短，成本低发射灵活，启用速度快，抗毁性强,主要特点,环境一号卫星,本节重点： 陆地卫星的轨道特征思考： 陆地卫星为什么采用特定的轨道特征？预习：遥感传感器及其成像原理,
