中国遥感卫星现状及发展.docx
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中国遥感卫星现状及发展
中国遥感卫星
现状及展望
学院：
地球物理学院
专业：
空间信息与数字技术
学号：
************
*****
2014年11月30日
摘要：
本文主要讲述了中国遥感卫星的发展历程、现状、应用领域及发展趋势。
并且给出了高分一号、CBERS系列卫星的参数。
一、中国遥感卫星的发展历程：
中国的遥感卫星包括返回式国土普查卫星、气象卫星系列、海洋卫星系列、环境与灾害监测小卫星群，以及其他小卫星和微小卫星等。
从1958年5月17日，毛泽东同志指示“我们也要搞人造地球卫星”开始，我国航天事业从有到无，从小到大，经历了艰苦创业、配套发展、改革振兴和走向世界等几个重要阶段。
1970年4月24日，我国成功发射了第一颗人造地球卫星——东方红一号，成为继苏联、美果、法国和日本之后第5个发射人造地球卫星的国家。
此后30年中，我国自行研制、发射了48颗不同型号卫星和试验飞船，广泛应用于经济、科技、文化和国际等各个领域。
从1975年11月26日成功发射第一颗返回式卫星开始，至1985、1986年，我国利用返回式卫星技术，成功发射两颗国土资源普查卫星，初步解决了国家调查急需卫星遥感信息源的问题。
中国是世界上第3个掌握卫星回收技术的国家，卫星回收成功率达到国际先进水平。
1988年9月7日成功发射风云一号A卫星（FY-1A），1997年6月19日，成功发射风云二号A气象卫星（FY-2A），现在在轨运行的有FY-1和FY-2，为气象预报提供了国产气象保障。
1999年10月14日，成功发射中巴地球资源一号卫星（CBERS-1）,到2002年初运行两年多，各项指标都很正常，获取23万多景卫星遥感数据，广泛应用于农业、林业、水利、矿产、能源、环保、城市、减灾和测绘等领域，填补了我国传输型地球资源卫星遥感数据的空白。
2000年6月28日，航天清华一号微型卫星（HT-1）发射成功，标志着我国小卫星遥感技术日趋成熟。
二、各种类型卫星的应用及遥感数据：
1.国土普查卫星
1985、1986年，我国利用返回式遥感技术、成功发射和回收两颗国土普查卫星，利用胶片感官成像，两颗卫星获取包括黑白全色胶片和假彩色红外反转胶片约4000m，保存在中国国土资源航测遥感中心。
1.1国土普查卫星胶片特点
（1）黑白全色胶片感光范围0.40~0.70um。
（2）假彩色红外反转胶片感光范围0.50~0.80um。
（3）相片中心部位地面分辨率近10m，边缘部位40~50m。
1.2国土普查卫星胶片应用
两颗国土普查卫星照片，在中国遥感卫星地面站建成运行之前，解决了一部分卫星遥感信息急需问题。
在京津唐、黄河三角洲、“三北”防护林、黑龙江中上游、塔里木盆地北缘、山西大同煤田等地区发挥了重要作用。
（1）京津唐地区
利用国土普查卫星照片结合TM资料以及该地区历年的常规调查统计资料，对该地区水资源利用现状进行了下述分析：
1）土地利用调查与制图；
2）劣质土退化地调查，并提出改良建议。
3）森林资料调查与制图。
4）环境要素调查，分析自然环境变迁，提出国土规划的宏观对策建议；
5）地壳稳定性评价和重点工程地质稳定性评价；
6）固体矿产资源调查；
7）旅游景观调查与制图；
8）城市区域规划等。
（2）黄河三角洲地区
利用国土普查卫星照片研究了下述问题：
1）黄河尾闾摆动规律及发展趋势；
2）土地利用现状调查与利用；
3）草场类型及调查制图；
4）森林资源调查和造林设计；
5）浅层淡水和卤水资源；
6）滩涂资源调查及开发利用；
7）黄河口泥沙扩散调查等。
2.风云一号、风云二号气象卫星应用
风云气象卫星系列包括两类气象卫星，即FY-1太阳同步轨道气象卫星（又称极轨气象卫星）和FY-2地球静止轨道气象卫星。
至今发射了3颗FY-1卫星、2颗FY-2卫星。
前两颗FY-1卫星装有5通道可见光和红外扫描辐射计，第3颗卫星的探测通道数增加为10个，增加了对云层、陆地和海洋的多光谱探测能力。
FY-2卫星装有3通道的可见光、红外和水气扫描辐射计，拍摄的云图资料填补了我国西部、西亚和印度洋上的大范围观测空白。
该卫星还具有很强的数据收集和转发功能。
空间运行测试表明，第3颗FY-1卫星和FY-2卫星的主要技术指标已达到20世纪90年代初的国际水平。
两类气象卫星的业务化应用在我国天气预报和气象研究等方面发挥了重要作用。
2.1风云一号C气象卫星性能
风云一号C气象卫星（FY-1C），于1999年5月发射成功，经过6月24日至7月18日在轨测试，表明卫星性能符合设计要求，至今工作状态良好，FY-1C的技术指标如下：
轨道特征
轨道高度
轨道周期
轨道回归周期
卫星质量
星体尺寸
姿态
设计寿命
遥感仪器
星下点地面分辨率
通道个数
太阳同步轨道
863km
102.332min
10.61天
950kg
1.42m*1.42m*1.20m（标准六面体）
三轴稳定
2年
两台10通道的可见光和红外扫描辐射计，互为备份
1．1km
10个
10个通道的波长分别见下表：
通道
波长（um）
通道
波长（um）
1
2
3
4
5
0.58~0.86
0.84~0.89
3.55~3.93
10.3~11.3
11.5~12.5
6
7
8
9
10
1.58~1.64
0.43~0.48
0.48~0.53
0.53~0.58
0.900~0.965
2.2风云二号B气象卫星性能
风云二号B气象卫星（FY-2B），于2000年6月25日发射成功，为静止轨道气象卫星，定位在东经105°赤道上空、距地面35800km的地球同步轨道上。
卫星是一个直径为2.1km、高1.6m的圆柱体，卫星姿态是自旋稳定。
星上辐射扫描仪每半个小时颗获取一幅全景原始云图信息。
卫星3个通道的指标见下表。
通道
波长（um）
作用
可见光
红外
水冷
0.55~1.05
10.5~12.5
6.2~7.6
可得到白天白云和地表的反射辐射信息
颗得到昼夜云和地表的热红外辐射信息
可得到对流层中上部的水冷含量信息
气象卫星云图在国民经济建设中用于检测台风、沙尘暴、大雾、积雪、梅雨和强对流天气、森林火情、植被、海冰、水情及生态环境。
3.资源卫星应用
1999年10月，中国和巴西联合研制的CBERS-1发射成功，星上装有5谱段CCD相机、4谱段红外多光谱扫描仪、2谱段宽视场成像仪等。
卫星已经成功运行2年，获取了23万多景遥感数据，广泛应用于农业、林业、水利、矿产、能源、测绘、环保等部门，填补了我国卫星资源遥感领域的空白，创造了我国卫星研制史上的多项第一。
根据CBERS-1数据质量及应用潜力评价分析和11个示范应用项目成果，CBERS-1主要应用领域为：
1）土地资源调查，如深圳市土地利用；
2）农作物估产，如新疆阿克苏地区棉花种植面积调查，已建成新疆棉花面积遥感监测系统；
3）森林资源调查，如西藏林芝地区，已能满足森林资源检测对土地类型、面积和森林蓄积精度要求；
4）荒漠化调查，如在我国西部地区的额新疆、青海、甘肃、内蒙等6个示范区，颗检测荒漠化程度；
5）矿产和地下水资源调查，如塔里木盆地北边缘矿产和地下水资源，预测了4处金、铜矿产的成矿有利靶区，找到了5条铜矿化带。
初步查明了塔里木河流域浅层地下水；
6）城市扩展研究，如对长株潭城市群地区城市扩展和交通变化的调查，并预测扩展趋势；
7）环境调查，如滇池、巢湖、太湖的水质和北京市地区大气质量监测；
8）生态环境，以东北地区区域环境调查为例，建立了环境地物波谱数据库及环境动态监测系统；
9）海岸带资源调查，如广西北海山口红树林分布，上海崇明岛滩涂土地利用及岸线变迁的调查；
10）可持续发展综合指标研究，如黄河三角洲地区可持续发展指标体系中，资源与生态环境系统中的绝大多数指标都可以提取；
11）灾害调查，如西藏易贡地区滑坡监测、评估；宁夏汝箕沟煤层自然调查。
4.海洋一号卫星应用
2002年5月15日发射成功的海洋一号卫星（HY-1）,轨道高度798km，星上有效载荷主要包括：
CCD成像仪和海洋水色扫描仪
有效载荷
谱段编号
谱段范围（um）
扫描宽度（km）
空间分辨率（m）
CCD成像仪
1
2
3
4
0.42~0.50
0.52~0.60
0.61~0.69
0.76~0.89
500
250
海洋水色扫描仪
5
6
7
0.402~0.422
0.433~0.453
0.480~0.500
1435
1100
海洋水色扫描仪
8
9
10
11
12
13
14
0.510~0.530
0.555~0.575
0.660~0.680
0.730~0.770
0.845~0.885
10.30~11.40
11.40~12.50
1435
1100
HY-1卫星用于调查海洋初级生产力分布、海洋渔业及养殖业资源状况和环境质量等，为海洋生物资源合理开发和利用提供科学依据。
可了解重点河口港湾的悬浮泥沙分布规律，为沿岸海洋工程及河口港湾治理提供基础数据。
可检测海面油膜、富营养、热污染、海冰冰情、浅海地形等，为海洋环境监测、环境保护、管理执法提供信息。
为研究海洋动力环境，海洋在全球c
循环中的作用及厄尔尼诺现象提供大洋水色环境资料。
5.环境与灾害监测小星群应用
环境与灾害监测小卫星已列入规划，包括6颗小卫星，“十五”期间研制3颗，其中光学卫星2颗，雷达卫星1颗。
光学卫星包括：
CCD相机、红外多光谱扫描仪、超光谱成像仪。
雷达卫星装有X波段合成孔径雷达。
该小卫星可全天候进行灾害和环境监测与预报。
6.中国遥感卫星的应用与发展
《中国的航天》白皮书给出中国航天近期目标（2000~2010年或稍后的一个时期）是：
我国要建立长期稳定运行的卫星对地观测系统及其相应的全国卫星遥感应用体系。
对地观测体系是以气象卫星系列、资源卫星系列、海洋卫星系列和环境与灾害监测小卫星群组成长期稳定运行的卫星对地观测体系，实现对中国及周边地区甚至全球的陆地、大气、海洋的立体观测和动态监测。
统一规划和建设各种卫星遥感地面应用系统，建立覆盖全国的地面卫星遥感数据接收、处理和分发系统，实现资源共享；在对地卫星遥感主要应用领域，形成较完整的业务化应用体系。
中国航天远期发展目标（2000~2020年或稍后的一个时期）是：
建成多种功能和多种轨道的、由多种卫星系统组成的空间基础设施；建成天地协调配套的卫星地面应用系统，形成完整、连续、长期稳定运行的天地一体化系统。
6.1气象卫星发展计划
中国气象卫星在国际上以赢得了广泛关注，风云一号气象卫星，已被世界气象组织（WMO）正式列为业务气象卫星，成为全球气象卫星观测网的一员，越来越多的国际用户也开始接受利用其观测资料，风云二号气象卫星，尽管遭受了暂时挫折，但影响也很大。
根据国务院批准的《“九五”后两年至2010年我国气象卫星及应用发展计划》，气象卫星发展计划表如下：
卫星型号
主要性能
目前状态
FY-1业务星
FY-1C后续星，性能相同
正样生产状态
FY-2C、D、E业务星
5通道扫描辐射计
立项评审和研制阶段
FY-3A、B试验星
FY-3C、D、E业务星
多通道扫描辐射计、中分辩率成像光谱仪、微波辐射仪和微波成像仪以及垂直探测器等
立项评审和初样研制阶段
FY-4
三轴稳定平台，先进的卫星扫描辐射计
预研阶段
6.2中巴地球资源卫星发展计划
1999年10月14日，CBERS成功发射后，于2000年3月2日完成卫星在轨测试工作交付用户使用。
针对第1颗星存在的问题，在CBERS-2中对CCD相机、红外扫描仪及宽视场成像仪进行了改进，提高了有效性和可靠性。
CBERS-2发射后，CBERS-1和CBERS-2两颗星同时在轨工作，重复观测周期将由26天缩短为13天，满足希望缩短观测周期和提高时间分辨率的用户，如农、林、环境、灾害等的需求。
（1）CBERS-3、CBERS-4卫星的发展方针
根据我国政府决定，第2代CBERS-3、CBERS-4将继续与巴西合作，我们遵循下列原则：
1）保持对用户提供遥感数据连续性，并尽可能与现有地面站的能力和发展相适应；
2）考虑用户对遥感器性能改进的要求和国际上遥感技术发展的趋势，对现有星上遥感设备进行改造，增加新型遥感器，以增强竞争能力，面对日益激烈的各种国际遥感信息源的竞争；
3）CBERS-1卫星平台在设计上已考虑到能适应多种要求，因此改进时可缩短研制周期和节省经费，并继续采用原有卫星平台，只做必要的改进和完善；
4）即使研制和及时发射以保证接替，不使用户获取的实时遥感数据断档。
（2）CBERS-3、CBERS-4卫星的方案设想
a.卫星使用要求
我国资源卫星遥感数据用户涉及农林、地矿、水利、土地利用规划、环境和灾害监测、海洋等许多部门，经过反复征求意见，归纳出用户对中巴资源卫星的后继星CBERS-3和CBERS-4的要求如下：
1）将CBERS-1卫星CCD相机中全色谱段分辨率由20m提高到5m；
2）将CBERS-1卫星CCD相机中多光谱谱段分辨率由20m提高到10m；
3）将红外扫描仪分辨率由80m（可见光谱段）/160m（热红外谱段）分别提高到40m/80m；
4）在提高分辨率的同时，尽量保持120km成像幅宽；
5）保持CCD相机侧视成像能力，以满足某些遥感用户对短重复观测周期的要求；
6）将卫星在轨服务寿命延长至3~5年；
b.卫星方案
1）卫星有效载荷见下表。
遥感用户迫切需求的5m分辨率全色CCD相机，将主要用于获取1：
5和1：
2.5万比例尺的高分辨率城市土地利用图像和国土资源图像；10m和20m分辨率CCD相机将主要用于获取陆地资源图像；40m/80m红外多光谱扫描仪将主要用于获取陆地资源图像和地球表面热图；100m分辨率宽视场成像仪将主要用于获取大面积地区植被分布图。
有效载荷
分辨率（m）
幅宽（km）
数量
全色CCD相机
4谱段CCD相机
3谱段CCD相机
4谱段红外相机
3谱段宽视场成像仪
5
20
0
40/80
100
60
120
60
120
890
1台
1台
1台
1台
1台
高密度固态存贮器
数据收集系统
空间环境监视器
数据传输系统
1台
1套
1套
3套
2）成像性能见下表。
表中谱段序号的编排系仿照CBERS-1卫星的对应谱段序号。
谱段号
分辨率（m）
幅宽（km）
侧视指向
备注
01
02
03
04
05
20
20（10）
20（10）
20（10）
5
120
120（60）
120（60）
120（60）
60
±32°
06
07
08
09
40
40
40
80
120
120
120
120
10
11
160
160
890
890
12
160
890
新增谱段
3）遥感器光谱和辐射度特性列表如下。
表中谱段序号的编排系仿照CBERS-1卫星的对应谱段序号，12号谱段为新增谱段，其中02、03、04谱段有两种分辨率和两种幅宽。
谱段号
遥感器
光谱覆盖范围
辐射度分辨率（%）
（NE△
或NE△T）
01
02
03
04
多光谱CCD相机
（MSCCD）
0.45~0.52
0.53~0.59
0.63~0.69
0.77~0.89
0.8
0.7
0.6
0.5
05
0.51~0.73
0.6
06
07
08
09
红外多光谱扫描仪
（IRMSS）
0.80~1.10
1.55~1.75
2.08~2.35
10.4~12.5
0.5
1.0
2.0
12K（300K）
10
11
12
宽视场成像仪（WFI）
0.63~0.69
0.77~0.89
0.52~0.59
0.5
0．5
0.5
4）卫星轨道参数如下表。
轨道类型
回归太阳同步轨道
偏心率
1.2*
平均半长轴
778km
回归周期
26天
轨道倾角
98.5°
降交点地方时
10：
30am
5）姿态控制系统的指向精度优于0.3°（3
）；指向稳定度优于1×
/s（3
）；
6）卫星工作寿命为3年。
7）CBERS系列卫星及其应用前景。
根据《中共中央关于制定国民经济和社会发展第一个五年计划的建议》，制定了今后5~10年国民经济保持快速发展的目标，要求加快国民经济和社会信息化，实施可持续发展战略和西部大开发战略等，都为CBERS系列卫星应用带来广阔前景。
“十五”计划对资源卫星系列提出了一系列要求。
1）合理使用、节约和保护资源的需要。
国内外地球资源系列卫星的特点是中分辨率，是适应国土资源宏观调查监测需要而发展起来的。
“十五”计划建议要求“依法保护和开发水、土地、矿产、森林、草原、海洋等国土资源”。
国土资源的保护与开发，需要有地球资源卫星提供遥感信息源。
2）加强生态建设，防止生态恶化。
大力开展植树种草规划、计划和工程的依据。
3）西部大开发为地球资源系列卫星带来新的机遇。
我国西部地区，面积大，资源丰富，人口稀少，自然条件恶劣，是发挥卫星遥感作用的最佳场所。
基础设施和生态环境建设，都需要通过地球资源系列卫星及时提供遥感信息，了解国土资源数量、质量、分布，生态环境状况以及工程地质环境。
4）加快国民经济建设速度和促进社会信息化，首先要有信息。
专家估计，在人类需要的信息中，80%与空间地球信息有关，地球资源系列卫星提供的遥感信息，包括给全球、国家、省、地、县提供各种灾害信息，及居民地、道路交通和工程信息，以为国民经济建设服务。
三、我国遥感卫星发展趋势
目前，我国主要接收美国、欧洲、加拿大、日本等国的遥感卫星数据。
希望通过发展我国自己的遥感卫星，逐步增加利用我国自己的遥感卫星数据。
我们要根据《中国的航天》白皮书任务要求，提高传感器的质量和地面应用系统的服务水平，首先，在国内实现信息共享，第二，希望资源卫星系列、海洋卫星系列、环境与灾害监测小卫星群也要像风云一号气象卫星那样，列入世界业务运行星之一。
在遥感技术上，向高光谱、高空间分辨率、高时间分辨率、微博方向发展；向精准农业遥感应用、城市遥感应用、数字化应用方面推广。
遥感卫星的发展极大的带动了遥感技术的发展，遥感技术应用广泛。
1）能为国民经济可持续发展提供科学的决策依据。
目前中国的经济发展和人口增长对国家资源环境的影响程度非常的深，对国土资源的监测是我国政府一贯重视的问题。
我国国土面积大，类型繁多，遥感技术在国土资源动态监测上有着不可替代的优势和潜在市场早在20世纪80年代，我国曾经利用陆地卫星MSS数据进行了全国范围的土地资源调查，并按1：
50万比例尺成图，宏观反映了我国大地资源的基本情况；1984年开始由国家土地局主持开展了全国范围的土地资源调查工作，但是由于区域范围大，使项目实施历时长达10年。
可见实施全国的土地资源调查迫切需要高空间分辨率的卫星遥感图像，遥感技术在我国具有相当大的市场，因为尽快发射我国自己的高分资源卫星是摆在我们面前十分迫切的任务。
2）具有对重大自然灾害灾情进行动态监测和评估的能力。
中国是自然灾害频发且严重的国家，我国每年因灾害造成的损失高达上千亿元人民币。
对重大灾害进行动态监测和灾情评估，减轻自然灾害所造成的损失是遥感技术应用的重要领域。
2008年5月12日，处于龙门山断裂带的四川汶川地区发生Ms8.0级地震，对人们的生命财产和基础设施造成了严重的破坏。
雷达卫星的成像波段可以穿透云雾和全天候工作，不受灾区恶劣天气影响，为初期灾害评估提供了重要资料。
充分收集和利用多平台、多类型、多时相、多观测角、多分辨率的遥感数据。
根据光学和雷达遥感对地质灾害判读的不同方法，能有效地识别地震所造成的滑坡、泥石流、堰塞湖等次生地质灾害。
但是由于卫星数据空间分辨率的限制。
无法有效的判别一些中小型的震害。
因此加紧研制高空间分辨率的遥感卫星并充分利用高分航空遥感对重点空间区域进行成像监测。
3）能利用要给你技术进行农作物估产和林业资源调查。
我国人口数量巨大，是农业大国，一直以来粮食问题是我国政府密切关注的问题。
早在80年代中期，在国家经委的支持下，一中国气象局为主组织开展了北方10省市冬小麦估产实验。
这标志着气象卫星非气象领域工程化应用的开始，也是我国首次开展大规模遥感估产工作。
目前利用气象卫星进行农作物估产应用已得到了普及和深化，并形成了一种业务化的手段，估产对象也从冬小麦扩展到玉米、水稻等其他作物。
估产实验的结果表明，利用遥感技术对大面积农作物估产的精度能够达到95%以上，随着系统运行年限的累积，估产精度将逐渐提高，运行费用也逐年减少，而这一切的实现是建立在我国能够发射更高级的资源卫星之上的。
4）关于地质矿产资源的遥感调查上，我国是矿产资源大国，遥感技术在此的应用前景非常的广阔，遥感技术在区域地质填土方面的应用已比较成熟，并取得了良好的结果。
如在内蒙古、山东、江西、四川等省区开展的32项1：
5万图幅的地质填图工作中，采用遥感技术不仅提高了工作效率和填图质量，而且节省了填图的费用，每幅图的实际费用，每幅图的实际费用仅占常规方法所需要的三分之二。
在地质矿产资源调查方面，遥感技术在我国已经从间接探测发展到了直接探测阶段，如在新疆准噶尔利用细红外和多光谱扫描技术直接探测到了岩金矿的蚀变带，取得了利用遥感技术直接寻找金矿的重大发展。
我国还利用短波红外成像光谱扫描仪在新疆进行了石油天然气资源的遥感直接探测经验。
利用该遥感图像数据通过信息增强和提取，捕捉到了油气藏在地表的微渗漏所造成的烃异常，进而到达直接探测的目的。
该项目在新疆塔里木盆地的多次生产试验中得到了证实。
这些技术的成功应用为加快我国西部的开发发挥了积极作用。
此外，近年来发展起来的干涉测量雷达技术已经在三峡大坝等大型工程的环境监测和油气区地面沉降等应用领域显示出巨大的应用潜力。
资源储备是国家发展的长久之计，为了能够在之后的资源竞争中不落下风，我国资源卫星的研究还需要更多的投入和研究。
四、结束语
20年来，我国陆续发射了气象卫星、海洋卫星、资源卫星和环境减灾卫星，在各行业业务运行中发挥了重要作用。
今后，我国将以研制高分辨率对地观测系统为目标，以大量高精度的数据为基础，全面提高空间对地观测技术在各行业中的应用里。
同时，可见光、红外、雷达、高光谱、电磁等多类型卫星及卫星星座的发展，天地一体化立体观测体系的构建，也将使得空间信息充分发挥其优势，服务于我国国民经济的众多领域当中。
参考文献：
《中国遥感技术应用的现状与发展》郑立中
《我国民用卫星遥感应用现状、问题与趋势》孟庆岩，顾行发，余涛，荆凤
《我国高分辨率对地观测系统的商业化运营势在必行》李德仁，沈欣，马洪超，张过
《遥感卫星的发展现状》
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