第2章 遥感平台及运行特点23Word格式文档下载.docx
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发射日期
1972.7.23
1975.1.22
1978.3.5
1982.7.16
1985.3.1
1993．10
1999.4.15
终止日期
1978.1.6
1982.2.5
1983.3.31
1987.7
运行
失败
探测器
RBV，MSS
MSS，TM
ETM
ETM+
图2-7地球资源卫星1-3
仪器舱内安装有反束光导管摄像机（RBV）、多光谱扫描仪（MSS）、宽带视频记录机（WBVTR）和数据收集系统（DCS）等四种有效负载。
有关这些仪器的详细介绍见第三章。
卫星轨道及其运行特点卫星轨道平均高度H设计在915km上，依据式（2—2—12）计算其运行周期为103.267min。
每天绕地13.944圈，倾角I=99.125°
，每天修正卫星轨道进动角为0.986°
。
这样的设计产生以下几个特点：
1、近圆形轨道
实际轨道高度变化在905—918km之间，偏心率为0.0006。
因此为近圆形轨道。
轨道趋于圆形的主要目的是使在不同地区获取的图像比例尺一致。
此外近圆形轨道使得卫星的速度也近于匀速。
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。
2、近极地轨道
这颗卫星的轨道倾角设计为99.125°
，因此是近极地轨道。
轨道近极地有利于增大卫星对地面总的观测范围。
这颗卫星最北和最南分别能到达北纬81°
和南纬81°
，利用地球自转并结合轨道运行周期和图像刈幅宽度的设计，可以观测到南北纬81°
之间的广大地区。
3、与太阳同步轨道
所谓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。
如图2-8所示。
对于一般轨道（除了与黄道面重合的轨道外），地球绕太阳作公转时，这个角会随之改变，如图2-8中虚线所示。
由于这个角与传感器观测地面时的太阳光照角度有关，因此称为光照角。
图2-8卫星轨道与太阳同步
任一时刻的光照角等于起始光照角加上地球对太阳的进动角。
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°
为了使光照角保持固定不变，必须对卫星轨道加以修正，平均每圈的修正量为：
（2-19）
式中，n为一天中卫星运行的轨道数。
从图2-8中可以看出，实现卫星轨道与太阳同步，只要轨道面绕地轴旋转，也就是修正轨道参数。
Landsat-1～5的光照角都为37°
30ˊ。
卫星与太阳同步，使卫星以同一地方时通过地面上空。
由于光照角为37°
30，所以降轨运行时为当地时间9:
42通过赤道上空。
由于全世界按24个离散时区划分地方时，上述9:
42是一个平均太阳时，它并不意味着对于在给定相同纬度上所有各点的当地时间保持不变，图2-9示出了两条轨道上各纬度处的当地时间。
图2-9在给定的纬度上卫星经过当地的时间变化
与太阳同步轨道有利于卫星在相近的光照条件下对地面进行观测。
但是由于季节和地理位置的变化，太阳高度角并不是任何时间都一致的。
与太阳同步还有利于卫星在固定的时间飞临地面接收站上空，并使卫星上的太阳电池得到稳定的太阳照度。
4、可重复轨道
上一节中已讲到轨道的重复周期可由式（2-18）计算。
与卫星的运行周期关系密切。
陆地卫星运行周期为103.267min，卫星每绕地面一圈，地球赤道由西往东旋转了约2874km，去掉卫星进动修正，为2866km，也即第二条运行轨迹相对前一条运行轨迹在地面上西移2866km。
一天24小时绕地13.944圈，第14圈时已进入第二天，称为第二天第一条轨道，这一条轨道与前一天第一条轨道之间差0.056圈，在地面上赤道处为159km。
图2-10示出了一天内卫星运行轨迹在地面上的分布。
第一天第一圈编号为①，则第二天第一圈编号为⒂。
图2-11示出了在第一天第一圈和第一天第二圈之间18天的轨迹分布，上面注的圈号顺序编排的圈号，下面是以天号编的圈号。
第一天第二圈和第一天第三圈之间亦如此，以此类推。
图2-10第一天典型的陆地卫星地面轨迹
但第一天第十四圈与第一天第一圈之间只分布了17条轨迹，因为只有0.944圈。
18天总共绕地251圈，第252圈即第19天第一圈与第一天第一圈重合。
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。
从图2-11中还可以看出偏移系数为-1，即下一天轨迹比当天轨迹西移一条轨道。
轨道的重复性有利于对地面地物或自然现象的变化作动态监测。
图2-1118天的轨迹分布（赤道处）
（二）Landsat4/5
1982年美国在Landsat-1～3的基础上，改进设计了Landsat-4卫星，并发射成功。
1984年又发射了Landsat-5卫星，与Landsat-4完全一样。
Landsat-4/5卫星的形状如图2-12所示。
卫星主体由NASA的标准多用途飞行器组合体和陆地卫星仪器舱组成。
多用途飞行器组合体包括姿态控制，通信及数据处理，电源和推进器等子系统。
仪器舱装有TM传感器，MSS多光谱扫描仪，宽带波段通信子系统，高增益TDRSS（数据中继卫星系统）天线和其它天线，以及一个能产生2KW功率的太阳能帆板。
这种卫星可设计成由航天飞机进行修复。
图2-12Landsat-4/5外形图
Landsat-4/5卫星也近圆形、近极地、与太阳同步和可重复的轨道。
它的轨道高度下降为705km，对于地面分辨力为30m的TM专题制图仪而言是必要的，为此运行周期也减为98.9s，重复周期为16天，偏移系数为-7，它与Landsat-1～3参数比较如表2-4。
Landsat-3与Landsat-4/5轨道参数表2-4
Landsat1～3
Landsat-4/5
轨道高度H
915km
705km
轨道倾角I
99.125°
98.22°
运行周期性T
103.267min
98.9min
长半轴a
7285.438km
7083.465km
降交点时间
（过赤道平均太阳时）t
9:
42am
45am
重复周期性D
18天（251圈）
16天（233圈）
偏移系数d
在赤道上两相邻轨迹间距离
159km
172km
图像幅宽
185km
相邻轨道间赤道处重叠度
26km（14%）
13km（7%）
（三）Landsat-7
图2-13是Landsat-7的外形图。
其轨道参数与Landsat4/5基本相同（见表2-4），只是传感器改型为ETM+（增强型专题制图仪）。
Landsat系列卫星轨道参数表表2-5
卫星
Landsat4-5
Landsat-7
类型
太阳同步极轨
高度
倾角
98.2°
降交点时
30a.m.
10:
00a.m.
周期
99min
覆盖天数
16d
姿控
3轴（0.01°
精度）
刈幅
二、SPOT系列卫星
法国于1986年2月发射了第一颗陆地卫星，主要用于地球资源遥感，其外形如图2-14所示。
其轨道参数如表2-6所示。
至今已发射了4颗，即SPOT1-4，SPOT5计划有两个型号，SPOT-5A和SPOT-5B，SPOT5A已于12002年发射。
SPOT卫星装载了2台相同探测器
HRV（highresolutionvisible）或HRVLR（highresolutionvisibleandinfrared）成像仪，HRV的平面反射可绕卫星前进方向滚动轴（X轴）旋转，平面向左右两侧偏离垂直方向最大可达±
27°
，从天底点间轨道任意一侧可观测到450km附近的景物，这样在邻近的许多轨道间都可以获取立体影像。
在赤道附近，
分别在第七条轨道间可进行立体观测，立体图像的基高比在0.5～1.0之间。
SPOT系列卫星发射时间如表2-7。
表2-8列出了HRV（HRVIR）和VI的技术指标。
图2-14SPOT卫星
SPOT卫星轨道参数表2-6
运行周期T
轨道倾角i
重复周期D
卫星过降交点时刻
轨迹间间隔（赤道处）
所载仪器
单台HRV图像幅宽
两台HRV图像幅宽
832km
101.4min
98.7°
26天（369圈）
+5
30am
108km
2台HRV推扫描仪（多光谱和全色）
60km
117km（重叠3km）
SPOT系列卫星发射时间表表2-7
SPOT
-5A
-5B
1986.2.22
1990.1.22
1993.9.26
1998.3.24
2002.5.3
2004
1996.11.14
（计划中）
HRV
HRVIR
VI
Poam3
HRVIR+
AVI
其中，VI为指被测量仪，Poam3是极地臭氧和气溶胶测量仪。
SPOT5A已于2002年发射，目前已作了平台，平台与SPOT1-4相同，探测器地台分辨率见表2-9。
SPOT卫星HRV和VI探测器技术指标表2-8
HRVIR
SPOT1-3
SPOT4
波段（μm）
0.43—0.47
0.50—0.59
PAN0.51—0.73
0.61—0.68
0.79—0.89
1.58—1.75
分辨率
20m
10m
扫幅
1km
2250km
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