SPOT系列卫星的特点与应用.pdf

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400柏52010地质学刊第34卷第4期doi：

103969ji驰n16743636201004400SPOT系列卫星的特点与应用程三友1。

李英杰2（1长安大学地球科学与资源学院，陕西西安710054；2陕西省环境科学研究设计院，陕西西安710061）摘要：

SPOT卫星是世界上首先具有立体成像能力的遥感卫星，是一种多光谱高分辩率遥感卫星。

1986年2月22日法国发射第一颗地球资源观测实验卫星（SPOT1）至今，SPOT系统卫星共发射了5颗。

SPOT-4在SPOT-l、SPOT-2和SPOT3的基础七，红光波段的分辨率改进为lOre，又增加了l-58tim一175tim的红外波段，提高了对植被信息的获取。

SPOT-5卫星和以前的SPOT卫星相比，携带了高分辨率立体成像仪HSR、2台高分辨率几何成像仪HRG和“植被-2”相机等新的仪器设备，在观测能力方面有了很大的提高，分辨率高达5m和25m，还提供数字高程模型（DEM）。

这些特点使得SPOT卫星具有多种用途，如岩石岩性、构造，矿产填图，环境监测，水资源调查，大气探测，植被调查，农作物估产，冰雪覆盖调查，土地利用和土地覆盖，城市和城市周围规划以及自然灾害控制，森林资源调查，旅游资源调查等。

系统总结和了，解SPOT卫星系统特点，对了解地球资源、监测地球具有重要的科学价值。

关键词：

SPOT卫星；高分辨率；遥感；应用中图分类号：

V474文献标识码：

A文章编号：

16743636（2010）040400060引言随着人类对遥感信息需求的不断加大，世界各国发射了大量载有遥感器的航天飞行器。

1972年，美国发射了“陆地卫星”（LANDSAT）1号，由此揭开了用航天遥感技术进行地球资源调查和环境监测的序幕。

法国于1986年开始发射SPOT系列卫星，主要是基于提高空间分辨率和对地球表面的资源和环境监测，能取得更精确和定量的分析结果，以提高对地观测数据定量分析的能力。

2002年5月，SPOT-5遥感卫星成功发射，该卫星携带高分辨率立体成像仪（HSR）、2台高分辨率几何成像仪（HRG）和“植被-2”相机等新的仪器设备，在观测能力方面有了很大的提高，进一步拓展了该系列卫星的应用范围。

SPOT系列卫星具有立体成像、分辨率高等众多优点，对地质领域、土地利用和土地覆盖变化及水体监测等有着广泛的应用前景。

对SPOT系列卫星的发展进行回顾，对其应用进行分析具有较大的实践意义。

1SPOT卫星的设计思想20世纪70年代末，地球资源观察卫星的运行实践表明，“同谱异物”、“异物同谱”和“混合像元”的问题普遍存在，且其重复观察周期仍然显得太长，难以观察到地球上同一地区在18d内的变化，若采用当时最新的“电子耦合器件（CCD）”线阵推扫成像技术，可提高传感器姿态的稳定性，从而可提高图像的几何质量，使之能满足中等比例制图和基础地理信息获取对图像几何质量的要求。

基于此。

1978年，法国、比利时、瑞典3国开始合作进行SPOT卫星计划。

2SPOT系列卫星1986年2月22日，法国发射了第一颗地球资源观测实验卫星（SPOT1）。

至今，SPOT系统卫星共发射5颗。

它所采用的探测器有其独有的特点，构像也别具特色，因而被较多的采用，且SPOT卫星收稿日期：

20100719；编辑：

侯鹏飞基金项目：

国家高技术研究发展计划项目（2009ZX07212-002）和长安大学校发展科技基金（0721503051001）资助作者简介：

程三友（19r77一），女，讲师，博士，主要从事遥感地质学、地理信息系统等方面的研究万方数据程三友等：

SPOT系列卫星的特点与应用还是世界上首先具有立体成像能力的遥感卫星。

SPOT-5卫星和以前的SPOT卫星相比，在观测能力方面有了很大的提高，能为中等比例制图（1：

25万和1：

1万），城市和城市周围规划以及自然灾害控制等应用领域提供重要的资源。

由2颗运行于近地轨道的小卫星（每颗卫星质量约500kg）组成的SPOT后继卫星系统（法文称为3s）尚在计划之中，其每颗卫星遥感器的地面分辨率为2m3m，到时将取代目前2500kg一3000kg的SPOT系列卫星。

SPOT各颗卫星的发射时间、运行时间、所搭载的遥感器等见表1。

表1地球资源观测实验卫星（SPOT）21SPoT-1、SPOT-2和SPOT-3SPOTlSPoT-3卫星的性能基本上是相同的，均携带2台采用CCD推扫式成像技术的HRV，HRV技术参数见表2。

HRV具多光谱和全色（PAN）2种工作模式，全色波段包括绿、黄、橙、红直至深红光，但不包括青、蓝、紫光，多波段的B1、B2、B3相当于TM2、TM3、TM4，HRV缺少与TMl、TM5、TM7相对应的波段。

SPOT一1和SPOT-2卫星都带有立体成像系统，其每台相机幅宽60km，高830km。

SPOT-3卫星所携带的遥感器由改进型HRV、固体测高仪、激光反射仪构成，相机幅宽110km2000kin，高度为832km。

SPOT一1一SPOT-3卫星的设计寿命为2年，需要说明的是：

SPOT一1和SPOT-2卫星的各2台星载磁带记录仪均已失灵，SPOT-1卫星于2001年1月转入轨道备用状态，SPOT-2卫星只能以实时传输数据的方式工作，SPOT-3于1996年11月突然停止工作而报废。

表2SPOT-1、SPOT-2、SPOT-3上的HRV技术参数22SPoT-4SPOT-4携带的遥感器一个是代替HRV的HRVIR（高分辨率可见光和红外相机），增加了158pm175斗m的红外波段，红光波段的分辨率改进为10m，其余多光谱波段的分辨率仍为20m（表3）。

另一个是幅宽为2200km，高度为1334km，地面分辨率为1km的4谱段植被仪（VI），主要用于获取植被信息和校正大气数据。

表3SPOT一4上的HRVIR和VIR技术参数23SPOT-5法国航天中心（CNES）于2002年5月发射了SPOT-5遥感卫星，该卫星设计寿命为5年，重3030kg。

与前4颗SPOT卫星相比，SPOT-5卫星有万方数据地质学刊2010年12月较大改进，在观测能力方面有了很大的提高，并携带有新的仪器设备（表4）。

其中包括：

高分辨率立体成像仪（HSR）：

其全色谱段分辨率为10m，这是新增加的最重要的仪器设备，它能同时获取2幅图像，拥有空前的观测能力，在一个扫描列中覆盖广大的地域，能用于制作更为精确的地形图和高程图。

2台高分辨率几何成像仪（HRG），它具有的波段与HRV和HRVIR均有所不同，可拍摄25m分辨率的全色图像和10m分辨率的彩色图像，其全色波段具有2种成像模式（普通模式和超分辨率模式）。

“植被一2”相机，几乎每天都可实现全球覆盖，图像的分辨率为1km，SPOT-5卫星上的VEGETATION-2成像仪与SPOT-4卫星一样，也能实现围绕地球的连续环境检测。

其他新增加的设备和能力还有：

新的星跟踪设备，可提供更精确的星定位图像，新的星上处理能力，可同时处理5幅图像。

该卫星可提供不同波长和不同分辨率的图像，包括25m和5m分辨率的黑白图像、10m和20m分辨率的彩色图像及l000m分辨率的每日全球图像。

表4SPOT-5上的三种遥感器分辨率的技术参数遥感器类型波段波长范围仙m分辨璋g-m辐宽km24SPOT的产品SPOT的地面接收站主要是法国的图卢兹站和瑞典的基律纳站。

北京遥感卫星地面站可兼容接收LANDSAT和SPOT的数据。

SPOT图像数据按处理质量标准分为4级5等，即1A、1B、2、3和4。

其中1A处理精度最低，4级处理精度最高。

此外，还有s级产品，是各时期均可以重叠处理的图像。

SPOT产品包括数字产品和图像产品2种。

数字产品（CCT磁带和CDR）：

采用陆地卫星地面站规定格式。

1A、1B、2级、s级的全色磁带（CCTs）和多谱段磁带（CCT）都有2种规格，即6250和1600。

图像产品：

胶片和像片（表6、表7）。

多谱段有黑白和彩色2种。

表6SPOT胶片产品3SPOT卫星数据的主要应用领域遥感影像之所以能为人类利用，是因为不同的地物具有各自的波谱特征，据此可提取地物信息，区分地物，监测地物的动态变化。

地物的电磁波谱是遥感的一种基本信息，任何物体对外来的电磁波都有反射、吸收和透射的性质，且只要其温度高于绝对零度，其就能不断地向外发射电磁波，地物在同一时间、空间条件下，其发射、反射、吸收和透射电磁波的特性是波长的函数，不同物体的反射、吸收、透射和发射电磁波的能力是不同的，都可作为探测和区别地物的有用信息。

不同地物反射光谱的特征主要表现在反射强度和反射波谱的形态两个方面，这就是利用地物反射电磁波谱信息提取信息、识别和区分地物的理论基础。

SPOT卫星对于岩性、构造、岩石、矿物填图、水资源调查、大气探测，植被调查，农作物估产，冰雪覆盖调查，土地利用监测，城市和城市周围规划以及自然灾害控制，森林资源调查，旅游资源调查等应用的万方数据程三友等：

SPOT系列卫星的特点与应用研究将是非常有意义的。

31在地学领域的应用SPOT为地球资源观测实验卫星，具有较高的几何分辨率，其遥感数据中包含丰富的地质信息，对专题解译制图具有很好的效果。

据估计，法国1：

25万比例尺地形图使用常规方法进行更新，大致要花8年一10年时间，若采用SPOT卫星图像对全国的l：

25万地形图作更新，可以成倍缩减地图更新时间，从而加快修编地图生产周期。

SPOT图像可用于提取岩石岩性和构造信息，并进行详细而准确的填图。

SPOT数据在有色地质中也具有广阔的应用前景，可用于提取地质找矿信息、圈定找矿远景区、绘制详细基础图件，为矿区建设、环境监控等提供资料。

在地质构造解译方面，可反映出地质体和矿化蚀变带的影像图和大量地质构造信息，从而进行构造分析和金、铜矿成矿预测。

还能研究区域内与金矿成矿有关的线性构造、弧形构造、韧性剪切带构造、环形构造发育特征及蚀变异常信息。

Lewkow-iczAntoniG等利用SPOT10m分辩率的全色波段图像还识别出永久冻结带，并监测其活动变化，对冰雪覆盖调查也具有重要的意义。

32在土地利用和水土流失状况监测方面的应用目前，我国水土流失严重，经济发展迅速，城市建设日新月异，政府需要了解我国的水土流失状况、土地利用状况和土地利用的动态变化，以便更好地为农业发展和生态环境保护服务，同时做好城市发展的中长期规划。

近些年来，我国政