卫星遥感概论解读Word格式文档下载.docx
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微波遥感，指利用波长1-1000毫米电磁波遥感的统称。
通过接收地面物体发射的微波辐射能量，或接收遥感仪器本身发出的电磁波束的回波信号，对物体进行探测、识别和分析。
微波遥感的特点是对云层、地表植被、松散沙层和干燥冰雪具有一定的穿透能力，又能夜以继日地全天侯工作。
（3）按研究对象分类可分为资源遥感与环境遥感两大类。
资源遥感：
以地球资源作为调查研究的对象的遥感方法和实践，调查自然资源状况和监测再生资源的动态变化，是遥感技术应用的主要领域之一。
利用遥感信息勘测地球资源，成本低，速度快,有利于克服自然界恶劣环境的限制，减少勘测投资的盲目性。
环境遥感：
利用各种遥感技术，对自然与社会环境的动态变化进行监测或作出评价与预报的统称。
由于人口的增长与资源的开发、利用，自然与社会环境随时都在发生变化,利用遥感多时相、周期短的特点，可以迅速为环境监测。
评价和预报提供可靠依据。
（4）按应用空间尺度分类可分为全球遥感、区域遥感和城市遥感。
全球遥感：
全面系统地研究全球性资源与环境问题的遥感的统称。
区域遥感：
以区域资源开发和环境保护为目的的遥感信息工程，它通常按行政区划（国家、省区等）和自然区划（如流域）或经济区进行。
城市遥感：
以城市环境、生态做为主要调查研究对象的遥感工程。
（5）通过接收的电磁辐射的性质分为主动式、被动式。
主动式，通过主动发射电磁波形并接收被研究物体反射或者散射的电磁波进而推断。
被动式，直接接收被观测物体自己发射或者反射电磁辐射，自然中，太阳是一个重要的辐射源
（6）遥感技术依其遥感仪器所选用的波谱性质可分为：
电磁波遥感技术，声纳遥感技术，物理场（如重力和磁力场）遥感技术。
电磁波遥感技术是利用各种物体/物质反射或发射出不同特性的电磁波进行遥感的。
其可分为可见光、红外、微波等遥感技术。
按照感测目标的能源作用可分为：
主动式遥感技术和被动式遥感技术。
按照记录信息的表现形式可分为：
图像方式和非图像方式。
按照遥感器使用的平台可分为：
航天遥感技术，航空遥感技术、地面遥感技术。
按照遥感的应用领域可分为：
地球资源遥感技术，环境遥感技术，气象遥感技术，海洋遥感技术等。
1.2遥感技术包括的基本特征
除了不同物体具有不同的电磁波特性这一基本特征外，还有遥感平台，在上面的例子中就是卫星了，它的作用就是稳定地运载传感器。
除了卫星，常用的遥感平台还有飞机、气球等；
当在地面试验时，还会用到地面象三角架这样简单的遥感平台。
传感器就是安装在遥感平台上探测物体电磁波的仪器。
针对不同的应用和波段范围，人们已经研究出很多种传感器，探测和接收物体在可见光、红外线和微波范围内的电磁辐射。
传感器会把这些电磁辐射按照一定的规律转换为原始图像。
原始图像被地面站接收后，要经过一系列复杂的处理，才能提供给不同的用户使用，他们才能用这些处理过的影像开展自己的工作。
遥感技术包括：
传感器技术，信息传输技术，信息处理、提取和应用技术，目标信息特征的分析与测量技术等。
遥感技术系统包括：
空间信息采集系统（包括遥感平台和传感器），地面接收和预处理系统（包括辐射校正和几何校正），地面实况调查系统（如收集环境和气象数据），信息分析应用系统。
遥感常用的传感器有那些：
航空摄影机（航摄仪）、全景摄影机、多光谱摄影机、多光谱扫描仪（MultiSpectralScanner，MSS）、专题制图仪（ThematicMapper,TM）、反束光导摄像管（RBV）、HRV（HighResolutionVisiblerangeinstruments）扫描仪、合成孔径侧视雷达（Side-LookingAirborneRadar，SLAR）。
图象处理：
遥感影像通常需要进一步处理方可使用，用于该目的的技术称之为图象处理。
图象处理包括各种可以对像片或数字影像进行处理的操作，这些包括图象压缩、图象存储、图象增强、处理、量化、空间滤波以及图象模式识别等。
还有其它更加丰富的内容。
目前，主要的遥感应用软件是envi、ilwis、PCI、ERMapper和ERDAS。
1.3遥感的优势
2卫星与遥感技术
1957年，第一颗人造卫星升空，标志着人类进入了太空时代。
1968年，美国阿波罗—8宇宙飞行器发送回了第一个地球影像，从此，人类开始以全新的视角来重新认识自己赖以生存的地球。
基于军事方面的考虑，各主要航天大国相继研制出各种以对地观测为目的的遥感卫星，并逐步向商用化转移。
随着计算机技术、光电技术和航天技术的不断发展，卫星遥感技术正在进入一个能快速、及时提供多种对地观测海量数据的新阶段及应用研究的新领域。
国外主要遥感卫星
2.1美国资源卫星
美国于1961年发射了第一颗试验型极轨气象卫星，到70年代，在气象卫星的基础上研制发射了第一代试验型地球资源卫星（陆地—1、2、3）。
这三颗卫星上装有返束光导摄像机和多光谱扫描仪MSS，分别有3个和4个谱段，分辨率为80m。
各国从卫星上接收了约45万幅遥感图像。
80年代，美国分别发射了第二代试验型地球资源卫星（陆地—4、）。
卫星在技术上有了较大改进，平台采用新设计的多任务模块，增加了新型的专题绘图仪TM，可通过中继卫星传送数据。
TM的波谱范围比MSS大，每个波段范围较窄，因而波谱分辨率比MSS图像高，其地面分辨率为30m（TM6的地面分辨率只有120m）。
陆地—5卫星是1984年发射的，现仍在运行。
90年代，美国又分别发射了第三代资源卫星（陆地—6，7）。
陆地—6卫星是1993年发射的，因未能进入轨道而失败。
由于克林顿政府的支持，1999年发射了陆地—7卫星，以保持地球图像、全球变化的长期连续监测。
该卫星装备了一台增强型专题绘图仪ETM+，该设备增加了一个15m分辨率的全色波段，热红外信道的空间分辨率也提高了一倍，达到60m。
美国资源卫星每景影像对应的实际地面面积均为185km×
185km，16天即可覆盖全球一次。
2.2法国遥感卫星
继1986年以来，法国先后发射了斯波特—１、2、3、4对地观测卫星。
斯波特—1、2、3采用832km高度的太阳同步轨道，轨道重复周期为26天。
卫星上装有两台高分辨率可见光相机（HRV），可获取10m分辨率的全遥感图像以及20m分辨率的三谱段遥感图像。
这些相机有侧视观测能力，可横向摆动27°
，卫星还能进行立体观测。
斯波特—4卫星遥感器增加了新的中红外谱段，可用于估测植物水分，增强对植物的分类识别能力，并有助于冰雪探测。
该卫星还装载了一个植被仪，可连续监测植被情况。
斯波特—5是新一代遥感卫星，其分辨率更高，即将向全世界提供服务。
2.3加拿大雷达卫星—1
加拿大雷达卫星—1于1995年发射，它标志着卫星微波遥感技术的重大进展。
雷达卫星—1除了有一个地面卫星数据接收站外，卫星上还载有磁带记录器，可覆盖全球。
该星为地面分辨率、成像行宽和波束入射角提供了更宽的选择范围。
除陆地及海洋应用外，其重要任务一是对南极大陆提供第一个完全的高分辨率卫星覆盖，二是对全球产生多次卫星覆盖。
2.4“奋进”号航天飞机
美国国家航空航天局（NASA）的“奋进”号航天飞机于今年2月发射成功。
该飞机上装有一个X波段合成孔径雷达和一个C波段梭动成像雷达。
其中一个雷达上装有一根碳纤维复合材料制成的60m长的波段天线，天线伸向机身外，与另一雷达构成一个视角。
两个雷达从不同位置聚焦到地面，即航天飞机雷达地形测绘可获取地球的立体影像。
2.5依科诺斯
依科诺斯卫星是美国Spaceimage公司于1999年9月发射的高分辨率商用卫星，卫星飞行高度680km，每天绕地球14圈，星上装有柯达公司制造的数字相机。
相机的扫描宽度为11km，可采集1m分辨率的黑白影像和4m分辨率的多波段（红、绿、蓝、近红外）影像。
由于其分辨率高、覆盖周期短，故在军事和民用方面均有重要用途。
2.6中国遥感卫星
中国和巴西联合研制的中巴地球资源卫星即资源一号卫星，于1999年10月14日发射成功。
经过在轨测试后转入应用运行阶段。
由北京、广州和乌鲁木齐三个地面接收站接收该卫星获取的我国境内的遥感数据。
所接收影像的地面分辨率分别有19.5m、78m、256m等三种。
资源二号卫星现已在轨运行，这将会为我国遥感事业的发展以及在国民生活中的应用提供地面分辨率更高的卫星影像。
中国将发射首枚海洋卫星
2001年11月19日
华声报讯：
中国权威机构透露，明年上半年中国将发射首枚海洋卫星。
列入国家“九五”计划的中国第一颗海洋卫星，已被国家海洋局命名为“HY-1”卫星。
寿命两年，其卫星轨道为太阳同步近圆形轨道，高度79km，主要任务是用可见光和红外手段探测水色水温。
已写入《中国的航天》政府白皮书的海洋卫星，将与气象卫星、资源卫星系列一起，构成长期稳定运行的卫星对地观测体系。
这颗卫星通过观测海水光学特性、叶绿素浓度、海表温度、悬浮泥沙含量、黄色物质和海洋污染物，能够掌握海洋初级生产力分布、海洋渔业养殖业资源状况和环境质量，了解重点河口港湾的悬浮泥沙分布规律，从而为资源利用、环保和执法管理提供科学依据。
国家海洋局局长王曙光说，为维护中国海洋权益，海洋卫星将与海监飞机、船舶、浮标和岸站，共同对中国海域进行立体与动态监测。
中国将要建立的海洋卫星体系，包括海洋水色卫星系列（HY-1）、海洋动力环境卫星系列（HY-2）和海洋环境综合卫星系列（HY-3）。
国家海洋卫星应用中心负责人表示，争取在2015年，最大限度缩小中国的海洋卫星研制发射和测控技术及地面应用与先进国家的差距，在某些方面赶超世界先进水平。
据悉，作为国防科研军民用卫星研制计划，中国第一颗海洋卫星将利用风云一号卫星02批第二颗卫星发射机会，搭载发射。
其地面应用系统总投资达8700万元。
在卫星上携带各种气象观测仪器，测量诸如温度、湿度、云和辐射等气象要素以及各种天气现象，这种专门用于气象目的的卫星称作气象卫星。
按卫星轨道分，气象卫星可以分为两类：
①极地太阳同步轨道卫星。
其卫星的轨道平面与太阳始终保持相对固定的取向，卫星几乎以同一地方时经过世界各地。
②地球同步气象卫星，又称静止气象卫星。
卫星相对某一区域是不动的。
因而由静止气象卫星可连续监视某一固定区域的天气变化。
根据气象卫星的目的还分为：
①试验卫星，主要对各种气象卫星遥感仪器、新的技术进行试验，待试验成功后转到业务气象卫星上使用；
②业务卫星，这种卫星带有各种成熟的设备和技术，获取各种气象资料，为天气预报和大气科学研究服务。
气象卫星的出现促进了新的学科——卫星气象学的形成。
卫星气象学研究的内容主要有：
①寻找从卫星上探测和获取大气中主要气象要素如云、风、温度、湿度、辐射、臭氧等和大气现象的理论和方法；
②被测物体（如地表、云和大气主要吸收气体）的辐射特性及电磁辐射在大气中的传输规律；
③卫星资料接收、处理、存贮和各种气象要素处理方法的研究；
④选择测量各种气象要素和物体特性的最佳光谱段，满足气象观测要求的遥感仪的最佳设计；
⑤气象卫星资料在业务天气预报、数值预报模式和大气科学研究中应用方法的研究；
⑥气象卫星资料精度的研究。
倾角 赤道平面与卫星轨道平面间的夹角，具体计算是在卫星轨道升段时由赤道平面反时针旋转到轨道平面的夹角。
高度 卫星离地球表面的距离。
星下点 卫星与地球中心连线在地球表面的交点。
升交点 卫星由南往北飞行在赤道上的交点。
周期 卫星绕地球一周需要的时间。
截距 卫星绕地球一周，地球转过的度数。
偏心率 焦距与轨道半长轴之比。
近地点角 在轨道平面内升交点和近地点与地心连线间的夹角。
平均近点角若卫星通过近地点的时刻为tp，卫星的平均角速度为n，则任一时刻的平均近点角M=n（t-tp）。
轨道数 卫星从升交点开始到下一个升交点为止环绕地球的圈数。
卫星轨道参数4·
近极地太阳同步卫星轨道
所谓太阳同步轨道是指卫星的轨道平面和太阳始终保持相对固定的取向。
由于这种轨道的倾角接近90°
，卫星要在极地附近通过，所以又称它为近极地太阳同步卫星轨道。
为保持轨道平面始终与太阳保持固定的取向，在卫星随地球绕太阳公转时，轨道平面每天要自西向东作大约1°
的转动。
但是若地球是个均匀球体，当地球绕太阳公转时，轨道平面随地球作平动，则轨道平面不能保持与太阳有固定的取向。
事实上由于地球是个扁椭球体，这种扁椭球体上的各点对卫星的引力不等，使卫星的轨道平面绕地轴朝着与卫星运动相反方向旋转，即轨道平面的进动。
若选定合适的倾角（大于90°
）使卫星轨道平面的进动为1°
，正好使轨道平面与太阳始终保持固定的取向。
这样就实现了太阳同步轨道。
在这种轨道上的卫星以固定的地方时观测地球大气，有较固定的光照条件。
对获取可用的资料、资料的接收、轨道的计算等都十分方便。
太阳同步轨道示意图
5·
地球同步卫星轨道
若卫星轨道倾角为0°
，赤道平面与轨道平面重合，则卫星在赤道上空，并且卫星的轨道周期等于地球的自转周期，其旋转方向相同，这样的轨道称做地球同步卫星轨道。
从地面上看，这种轨道上的卫星相对地球赤道上某一点不动，故又称静止卫星轨道。
实现地球同步轨道，必须满足以下条件：
①卫星运行方向与地球自转方向相同；
②轨道倾角为0°
；
③轨道偏心率为0，即轨道是圆形的；
④轨道周期等于23小时56分04秒，即等于地球自转周期。
静止卫星的高度为35860公里。
事实上，静止卫星轨道不完全是圆形，带有一点椭圆形，在一天当中轨道半径时大时小，轨道半径偏大时，卫星速度减小，其相对地球就要向西漂移，否则要向东漂移。
另外卫星的轨道倾角也不正好为0°
，这时卫星作南北漂移。
若卫星轨道有点椭圆形，又有一点倾角，则卫星星下点轨迹是上面两种结果的合成，使得每天星下点轨迹为“8”字形。
五颗静止气象卫星
6·
泰罗斯N/诺阿（TIROSN/NOAA）业务卫星（1978～1985年）
1978年10月31日，泰罗斯N卫星发射成功，标志了第三代业务卫星的开始。
这一系列卫星为气象业务和世界天气监视网实验计划提供所需的全球气象和环境资料。
所携带的改进的甚高分辨率扫描辐射仪（AVHRR）能提供高分辨率（星下点11公里）的可见光和红外云图，以及海表温度、热量收支和各分量、冰雪覆盖等。
TIROS业务垂直探测器（TOVS）为大气垂直结构提供更精细的估计值。
资料收集系统（DCS）从固定观测平台、移动观测平台，如浮标、气球以及其它远距离观测平台收集环境资料，并将这些资料传递到中心站进行处理并中继给用户。
太阳环境监视器（SEM）测量太阳质子、电子和α粒子的密度。
这一代卫星重约1421千克，其本体是一五面体箱形结构，长3·
71米，直径1·
88米。
卫星采用近极地太阳同步圆形轨道，卫星标称高度为833公里或870公里。
用两颗卫星同时运行观测，其轨道平面有90°
夹角，一颗在上午（降交点时间为地方时08时），另一颗在下午（升交点时间为15时）。
第三代业务卫星的后6颗（NOAA E—J）作了改进以加强仪器功能。
卫星加长了0·
5m，太阳帆板也加大了，以提供更多的能量。
自NOAA—8（NOAA─Z）开始，增加了搜索救援系统（SAR），NOAA—9、10增加了地球辐射收支实验仪器（ERBE），NOAA—9还增加了太阳紫外后向散射（SBUV）辐射计。
8·
雨云（NIMBUS）试验系列卫星（1964—1979年）
这系列卫星是美国国家宇航局（NASA）发展的一种复杂卫星，目的是要研制能满足国家大气和地球科学研究和发展需要的观测系统。
这系列卫星共有7颗，采用准极地太阳同步轨道。
星体呈蝴蝶形，高3米，直径1·
5米，三轴定向稳定。
它的任务有：
①研制先进的被动辐射仪和分光计，用于监测大气和海洋；
②研制并评估新的主动和被动传感器，用于大气探测和地表特征监视；
③发展先进的空间技术和地面资料处理技术，用于气象和其他科学研究；
④参加世界天气监视网全球观测计划。
该系列卫星先后对30多种遥感仪器进行了实验研究，其中高级光导摄象机、高分辨率辐射仪、垂直温度探测仪、微波探测器以及数据收集、数据中转设备等都先后转到业务卫星上正式使用。
此外它还对业务气象卫星资料起补充作用。
9·
应用技术卫星（ATS）
这是一组实验性系列卫星，其星体呈圆柱形，长1·
37米，直径1·
46米，重352千克。
共有6颗，其中ATS1、3是专门用于气象观测试验，分别定点于150°
W（太平洋）、60°
W（大西洋）赤道上空。
采用自旋扫描云图照相机（SSCC）和彩色自旋扫描云图相机，以间隔为30分钟和26分钟提供一张地球圆盘云图，卫星星下点分辨率32公里，这两颗卫星分别工作了5年和8年。
这种卫星只提供白天云图，卫星还进行天气图传真试验，为建立静止业务气象卫星系统提供了依据。
1974年5月发射的ATS—6是一颗三轴定向稳定的卫星，主要用于静止轨道通讯试验。
它装有一个气象传感器，即地球同步甚高分辨率反描辐射仪（GVHRR），这是一个两通道扫描辐射仪，可见光通道0·
55～0·
75μm，空间分辨率5·
5公里（星下点附近）；
红外通道10·
5～12·
5μm，空间分辨率为11公里，一张圆面图在25分钟内扫描完。
10·
同步气象卫星/地球静止业务环境卫星（SMS/GOES）
这是美国第一代业务静止气象卫星，它由两颗同步气象卫星（SMS）和三颗地球静止1、2、3分别于1975年10月、1977年6月和1978年6月发射。
为了支持业务运行，通常有两个卫星分别定点于75°
W和135°
W赤道上空。
以间隔半小时对地球进行连续观测云图。
卫星的主要观测仪器是可见光红外自旋扫描辐射仪（VISSR），另外还装载了资料搜集系统（DCS）和空间环境监测器（SEM）。
每隔2年就有一颗新的GOES卫星接替行将失效的卫星。
卫星设计寿命为2～3年，实际寿命在五年以上，因此新卫星替代时，原有的卫星就调至备用位置，若现役卫星发生故障，它又调到指定位置。
这一系列卫星的本体呈圆柱形，重约305千克，直径1·
9米，高2·
31米。
卫星的主要任务有：
①由VISSR摄取可见光和红外云图；
②传真卫星云图和天气资料；
③收集飞机、气球、浮标、船舶和无人气象站天气资料；
④空间环境监测，测量高能粒子、磁场和太阳x射线。
GOES D—H（1980～1987年）是美国第二代静止业务卫星，主要改进是采用可见光红外自旋扫描大气辐射探测仪（VAS）。
它除继续提供云图外，还提供地表至30千米左右大气温度和水汽分布等。
GOES I—M（1989～），计划90年代业务使用。
这系列卫星将采用两个独立的仪器，一个是辐射成象，另一个是辐射探测。
成象仪是一个5通道扫描仪，其中一个可见光分辨率为4公里，另一个为8公里。
扫描可以控制，以使观测范围可变，从30分钟的地球全圆面图到每20秒的1000×
500公里的区域图。
大气探测器为一个19通道（1个可见光，18个红外）的扫描辐射仪，装有滤光盘以选择通道。
扫描只在60°
N～60°
S之间可达10×
40公里的视场面积。
扫描范围和频次完全可编程控制。
扫描镜每10公里步进一次，步进和驻留时间为0·
1s。
该系列卫星仍保持SEM和DCS服务，搜索和救援能力。
11·
静止气象卫星（GMS）（1977年7月～）
静止气象卫星（GMS）计划是由日本气象厅（JMA）创始的；
卫星由日本电气公司（NEC）与美国休斯飞机公司制造，于1977年7月14日，由美国发射了第一颗GMS—1，命名为“向日葵”号，预定工作寿命为3年，定点于140°
E赤道上空，星体呈圆柱形，直径2·
16米，高2·
7米，重315千克。
GMS—1、2、3、4带有可见光红外自旋扫描辐射仪（VISSR）和空间环境探测器。
卫星每分钟自旋100周，每隔30分钟获取一幅全球圆面图的20×
20°
的扫描，GMS卫星的主要任务是：
①获取昼夜云图；
②由资料收集平台（DCP）收集如船舶、气球、浮标站及自动无人气象站观测资料；
③对云图进行二次处理，获取风、云顶温度（高度）等气象参数。
④传送已处理好的传真图象。
⑤空间环境监测。
12·
风云1号气象卫星（FY—1）
这是中国第一代准极地太阳同步轨道气象卫星。
卫星发射二颗，分别为FY—1A和FY—1B，于1988年9月7日和1990年9月3日用
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