国外遥感卫星发展现状Word格式文档下载.docx

1、为此，各国都非常重视遥感卫星的发展， 并不断拓宽相关应用领域，促进空间遥感产业化发展，并取得了越来越显著的社会效益和经济 效益，卫星遥感正进入一个新的发展高潮。随着遥感卫星的数量的不断增加，遥感卫星应用业务规模的也在不断壮大。当前国外民用遥感卫星系统主要有：美国的“陆地卫星” （Landsat）系统、法国的“斯波特”（SPOT）系统、欧空局的“欧洲遥感卫星” （ERS）、加拿大“雷 达卫星”（Radarsa）和俄罗斯的“资源-DK”（Resurs-DK）卫星等。国外的遥感卫星发展相对成熟，单以分辨率来说：1971年发射的美国KH-9 号侦察卫星就达到了 2英尺（0.6米）分辨率，后继的KH-1

2、1和KH-12更有0.15米 甚至低于0.1米的分辨率；2010年6月发射的以色列的地平线 9号分辨率低于 0.5米,2009年发射的日本的光学3号分辨率也到0.6米。在商业遥感卫星领域， 2001年的Quickbird-2号就做到了 0.61米全色分辨率，后来的 Geoeye-1达到了 0.41米分辨率，WorldView-1/2也做到了 0.46米分辨率，WorldView-3达到了最 高商业分辨率0.31米。国外主要民用遥感卫星资源如表 1-1所示。表1-1国外主要遥感卫星参数国 家卫星波段波长（卩m）空间分辨率（m）扫描 宽度（km）重访 周期（天）美 国Lan dsat5Lan ds

3、at7123456780.45-0.52 蓝色0.52-0.60 绿色0.63-0.69 红色0.76-0.90近红外1.55-1.75短波红 外10.4-12.5热红外2.08-2.35短波红 外0.5-0.9 全色（L7 增）3030 120/601518516波长g m）法XS1XS20.50-0.59 绿色2026天0.61-0.68 红色侧视SP0T-1、0.78-0.89近红外27度国XS31.58-1.75短波红603、4XS4编程外PA10接收0.61-0.68 全色SP0T-51.58-1.75短波红 外2.5/50.49-0.69 全色0.45-0.53 蓝色美0.52-0

4、.61 绿色IKONOS20.64-0.72 红色11.31-30.77-0.88近红外0.45-0.90 全色2.44QUICK16.51-6BIRD0.61加多极化标准 宽幅100*100编程接收变拿RADAR超低50*550-500方式轨周期灵活大SAT超高11*93*3精细极轨36250EOS/M0.4-14.4高光谱通道50023301-2ODIS10001.7 天（1mWorldVi全色：400-9000.45/0.51（测摆以上分辨 率）ew-1Pan205.9天（侧摆20 : 0.51m）400-900 全色MS1770-895近红外11.1 天（1mMS2630-690 红色

5、0.46/0.52（侧摆以上分辨ew-2MS3510-580 绿色20）；16.4率）MS4450-510 蓝色多光谱：3.7天（侧摆MS5705-745红色边缘1.8/2.4（侧摆 20）20: 0.52mMS6585-625 黄色MS7MS8400-450 海岸860-1040近红外2印 度IRS-P6 （Resourc esat-1）LISS-IVLISS-IIIAWIF5.8m23.5m56m多光谱23.9km（70k m内可调）； PAN70km ; 141km（LISS-III）, 737km（AWIF）5d（LISS-IV）23d（LISS-III ）5d（AWIF）IRS-P5

6、（Cartosat-1）2.5m29.42km （前视）26.24km （后 视）重访周期5d，重复周期126dGeoEye-10.41m （星下点全色）0.5m （侧视 28全色）1.65m （星下点多光谱）星下点15.2km ; 单景225 k m2 （15x 15 km）2-3d2美国美国是商业高分辨率遥感卫星发展较早的国家，因此，高分辨率商业卫星系 统也是美国民用遥感的重要组成部分美国目前在轨的高分辨率遥感卫星系统主要包括数字全球公司（GigitalGlobe）的 GeoEye-1、Ikonos-2 和 Orbiew-2 卫星，以及 Quickbird-2、Wordview-1、Wor

7、dview-2、Wordview-3 卫星。另外美国还有中分辨率遥感卫星一一美国陆地卫星系统系列，以及 EOS（Earth Observation System ）卫星系列，公开发布数据和产品。2.1地球观测系统（EOS）EOS（ Earth Observation System ）卫星是美国地球观测系统计划中一系列卫星的简称。第一颗 EOS的上午轨道卫星于 1999年12月18日发射升空，发射成功的卫星命名为 TERRA（拉丁语“地球”的意思），主要目的是观测地球表面。EOS卫星轨道高度为距地球 705公里，第一颗上午轨道卫星（Terra）过境时间为地方时 11： 30am左右，一天最多可以

8、获得 4条过境轨道资料Modis是搭载在Terra和Aqua卫星上的一个重要的传感器，是卫星上唯一将 实时观测数据通过X波段向全世界直接广播，并可以免费接收数据并无偿使用 的星载仪器，全球许多国家和地区都在接收和使用 Modis数据。Modis是当前世界上新一代“图谱合一”的光学遥感仪器，有 36个离散光谱波段，光谱范围宽，从0.4微米（可见光）到14.4微米（热红外）全光谱覆盖， 辐射分辨率达12bits。共有36个光谱波段，地面分辨率为250m、500m和1000m, 扫描宽度为2330km，可每两天覆盖全球一次。Modis载荷的特性使之成为研究地球科学最佳的首选数据源。该数据可以广 泛应

9、用于陆地科学、海洋科学和大气科学。其中在陆地科学的应用涉及：土地利 用变化、土地覆盖、植被指数、地表温度、旱涝灾害监测、雪盖监测、荒漠化监 测等，它可以提供三种类型的陆地产品：辐射收支变量（地表反射 /大气校正算法、地表温度（LST）和发射率、冰雪覆盖、二向性反射分布函数（ BRDF）与反照率）、生态系统变量（植被指数（VI）、叶面积指数（LAI）和部分光合活动辐 射（FPAR）、植被产品，净初级生产力（NPP）、蒸发蒸腾与表面阻抗）、土地覆 盖变量（火点与热异常、土地覆盖、植被覆盖变化、土地利用变化） ；在海洋科学中的应用涉及：洋面温度（SST）、洋面射出长波辐射、洋面固态悬浮物浓度、 洋面

10、叶绿素通量浓度等多种海洋水色信息、海洋地理生化信息和各种环境变量。 在大气科学中的应用涉及：大气可降水量、云粒子、云边界、云顶温度与高度、 大气温度、03含量和气溶胶分布等多种大气参数。通过对陆地、海洋和大气科 学的研究，进而加深对三者之间的作用的了解， 从而将地球作为一个整体进行研 究。这将使人们能够更好地认识和理解地球系统的变化规律， 鉴别人类活动在其中的影响，预测地球系统的未来。2.2美国陆地卫星系统（Landsat）美国对地观测体系中分辨率遥感的主要系统， 主要用于陆地资源调查和管理、 水资源调查和管理、测绘制图等。历经 3代发展（Lan dsat1-7），技术水平稳步提 高并初步实现

11、商业化运营，目前在轨为 Landsat-5和Landsat-7。该系统连续收集 了 30多年的卫星数据面临中断的风险，2011年11月18 日，Lan dsat-5由于星上放大器装置性能问题，已经导致图像下传能力严重降低2008年，美国内务部部长在美国环境系统研究所（ESRI）的国际用户会议 上宣布，所有存档的Landsat图片都将免费向公众开放，其中包括全球陆地测绘（GLS ）数据集。2010年，ESRI宣布这些图像数据将通过“ ArcGIS在线”免费使用，同时还 创建了网络地图和交互式网络应用。2011年5月3日，美国环境系统研究所（ESRI）在摄影测量与遥感学会年 会上公布了第一个版本的

12、 ChangeMatters浏览器。该浏览器允许用户免费访问 Landsat卫星近30年左右的全球卫星数据，并帮助用户分析某一特定时间内的地 表变化情况。政府运行图2-1 Landsat系列卫星发展历程ETM+ （ 8通道，15/30/60m 分辨率）商业化运行TM（ 7通道，30/120m 分辨率）TIRS（ 2通道，100m分辨率）MSS （ 4通道，80m分辨率）OLI （ 9通道，15/30m分辨率）Lan dsat-5属于第二代陆地卫星，卫星主要有效载荷为主题制图仪（ TM ）， 多光谱扫描仪（MSS）为次级有效载荷（目前已失效）载荷性能指标项目d指标4质量功耗7332E望远锁尺寸2

13、CQH1X J 10emX70cm光学系统光学系铳，口 40.6cm. f/2谱段*7个j分辨率*30m,热红外视场（幅宽）-7,2S （185km） p量化值丿Sbitp閤像定位精度无地面控制点500mLandsat-7属于第三代陆地卫星，卫星主要有效载荷为增强主题制图仪改型 （ETM+），卫星设计寿命5年，每天能提供900幅图像。ETM+载荷性能指标-项目Q指标屮尺寸卩相机 ldmX 5rib 电子设备模块 0,4mX0.7mX 0.9m-质量打相机298kg,电子设备模块103kg,线缆20kg功洛590W*光学系统JRC光学系统，口径40.6cm,谱吳8个卢分辨率中全色15m,热红外召

14、Om,其他30m.幅宽18 5km八量化值9bit记录，咅hit传输-图像定位精度屮无地面控制点400m下一代Landsat卫星 Landsat-8,即陆地卫星数据连续任务 （LDCM），采用SA-200HP平台，轨道高度705km，太阳同步近圆轨道，设计寿命5年，预计 2012年底发射。主要有效载荷为业务型陆地成像仪（OLI ）和热红外遥感器（TIRS）:a.OLI为一台推扫相机，成像谱段与 ETM+相似，增加了一个海岸气溶胶 谱段（1号谱段）和一个卷云探测谱段（9号谱段），但去除了热红外谱 段。OLI幅宽185km，全色分辨率15m，其他谱段30m，量化值12bit；b.TIRS为一台基于

15、量子阱红外探测器（QWIP）的遥感器，专用于热红外 谱段成像。TIRS中心波长为10.8卩m和12卩m,焦平面由3个640X 512 的QWIP面阵组成，工作温度为43K。2.3轨道观测卫星（OrbView）OrbView遥感地球图像卫星系列是由美国的 Orbimage公司（现在的GeoEye 公司）研制的。体积小、圆盘形的 OrbView-1（MicroLab-1）1995年发射，一直运行到 2000 年4月。OrbView-2在1997年发射，由NASA的SeaWiFS仪器传送海色遥感数据。OrbView-4在2001年9月21日金牛座运载火箭发射失败后就失踪了。OrbView-3属于提高

16、分辨率地球图像的第一批商业卫星。基于轨道科学公司 的近地轨道星的星体设计，三轴稳定，圆柱形的OrbView-3卫星顶端有一个太阳 能电池阵列，能够提供625瓦的电能。星体结构分成三部分（推进装置，核心部 分和有效载荷）。OrbView-3上的成像装置可以提供1米分辨率的全色（黑色和白 色）图像和幅宽8公里4米分辨率的多光谱图像。卫星在上午 10： 30穿过地球降 交点。再次穿过赤道的周期少于三天。2007年3月4日，卫星成像系统发生故 障，4月23日宣布OrbView-3全部损耗。Orbimage公司的OrbView-3卫星是世 界上最早提供高分辨率影像的商业卫星之一。卫星主要技术参数如下表所

17、示。表2-1 OrbView-3主要技术参数刑帕年紆】27E|全也多龙卅空同册卑1米4 A1適道4通递45U-9W mm圭追段4別-52U nm红:吃池忙HTT1如外啟旋760-900 nniS於土海谕时同农阳円歩10； 3D ArM至少5年OrbView-5，现在重新命名为 GeoEye-1，已于2008年发射。2.4伊克诺斯卫星（IKONOS ）IKONOS卫星于1999年9月24日发射成功，是世界上第一颗提供高分辨率 卫星影像的商业遥感卫星。IKONOS卫星的成功发射不仅实现了提供高清晰 度且分辨率达1米的卫星影像，而且开拓了一个新的更快捷，更经济获得最新基础 地理信息的途径，更是创立了

18、崭新的商业化卫星影像的标准。a.轨道高度681km、倾角98.1，太阳同步圆轨道，轨道周期 98min，降 交点地方时为上午10： 30，重访周期为3天，可从卫星直接向全球12 个地面站传输数据；b.星下点全色分辨率达到0.82m，多光谱分辨率3.28m，天底点标称成像 幅宽 11.3km；c.单景标称成像模式图像尺寸11.3kmX11.3km,连续条带成像模式图像尺寸 11.3kmX 100km；d.无地面控制点时，图像水平定位精度 12m，垂直精度10m；e.1m分辨率时平均重访周期约 3天，1.5m分辨率重访周期1.5天，2.7m 时平均1天重访一次。2.5地球眼-1卫星（GeoEye-

19、1）GeoEye-1是美国的一颗商业卫星，原名 OrbView-5，于2008年9月6日从 美国加州范登堡空军基地发射。GeoEye-1不仅能以0.41米黑白（全色）分辨率和1.65米彩色（多谱段）分辨率 搜集图像，而且还能以3米的定位精度精确确定目标位置。因此，一经投入使用， GeoEye-1将成为当今世界上能力最强、分辨率和精度最高的商业成像卫星。包 括 GoogleEarth、GoogleMap、Tom Clancys H.A.W.X 等软件及游戏都使用了该卫 星的地球照片。GeoEye-1详细参数如下：a.轨道高度681km、倾角98，太阳同步圆轨道，轨道周期98min，降交 点地方时

20、为上午10: 30；b.全色分辨率星下点达到0.41m （28侧视时0.5m）, 4谱段多光谱分辨率1.64 m,天底点标称成像幅宽15.2km；c.主要载荷为“地球眼成像系统”相机（ GIS），三镜消像散镜组，口径1.1m，焦距 13.3m, f/12;d.无地面控制点时，卫星单景图像的水平定位精度 5m（ 90%圆误差/CE90）; 立体图像的水平定位精度 4m （90%圆误差），垂直定位精度6m（ 90%线 性误差/LE90）;e.每天单景全色成像面积可达 700,000 k川，每天单景全色多光谱融合成 像面积可达350,000 k m2；f.目标重访周期为3天（最短1天）；g.设计寿命

21、7年，燃料充足可达15年；h.数据下传速率740Mbps （X-ba nd）。2.6 快鸟-2 卫星（QuickBird-2 ）QuickBird-2卫星由美国DigitalGlobe公司于2001年10月18日发射，具有 很高的地理定位精度。a.轨道高度450km、倾角98，太阳同步圆轨道，轨道周期 93.4min，降 交点地方时为上午10: 30;b.450km标称轨道上全色分辨率达到 0.61m，4谱段多光谱分辨率2.44m， 幅宽16.5km；侧摆土 25（最大）时，全色分辨率0.72m,多光谱分辨 率 2.88m；c.量化位数：11bitd.主要载荷为鲍尔高分辨率相机-60 （BHR

22、C-2000），三镜消像散镜组，口 径 0.6m，焦距 8.8m；e.一次过顶最大成像区域16.5kmX 115km，每轨成像最大数据量为331Gbit ；f.重访周期：1 -6天（70cm分辨率，取决于纬度高低）；g.无控定位精度：24m。2.7世界观测卫星（WorldView-1/2 ）Digitalglobe的新一代商业成像卫星系统由两颗 （WorldView-1和 WorldView-2） 卫星组成。WorldView-1于2007年9月18日发射后成为全球分辨率高、响应敏捷的商 业成像卫星。该卫星将运行在高度 450公里、倾角980、周期93.4min的太阳同步轨道上，平均重访周期为

23、1.7天，星载大容量全色成像系统每天能够拍摄多达 50万平方公里的0.5米分辨率全色图像，成像幅宽 17.6公里，像元位深libit。 卫星还将具备现代化的地理定位精度能力 （6.5m）和极佳的响应能力，能够快速瞄准要拍摄的目标和有效地进行同轨立体成像。WorldView-2于2009年10月9日发射，使Digitalglobe公司能够为世界各 地的商业用户提供满足其需要的高性能图像产品。星载多光谱遥感器不仅将具有 4个业内标准谱段（红、绿、蓝、近红外），还将包括四个额外（海岸、黄、红 边和近红外2）。多样性的谱段将为用户提供进行精确变化检测和制图的能力， 由于WorldView卫星对指令的响

24、应速度更快，因此图像的最短周转时间（从下达 成像指令到接收到图像所需的时间）仅为几个小时而不是几天。 WorldView-2具体参数如下：a.轨道高度770km、倾角97.8，太阳同步圆轨道上，轨道周期 100min,降交点地方时为上午10：b.天底点全色分辨率为0.46m，多光谱分辨率1.84m,幅宽16.4km，像元位 深11bit，重访时间优于1.1天；c.主要载荷为WV-110相机，增加了 8个多光谱谱段，三镜消像散镜组，光 学口径1.1m，焦距13.3m,提供视场1.28;d.无地面控制点时图像定位精度可达到 4.610.7m；e.一次过顶最大成像区域为 65.6km x 110km

25、，立体模式下为48km x 110km。每轨成像最大数据量为524Gbit。2.8下一代高分辨率陆地卫星2010年8月，美国国家地理空间情报局（NGA）签署了价值73亿美元的增 强视野合同（En ha need View ）。数字地球公司（DigitalGlobe ）与地理眼公司（GeoEye）分别获得38亿美元和35.5亿美元的合同，合同有效期10年，向NGA 提供增强成像产品，包括研制和运行下一代高分辨率商业成像卫星 Worldview-3卫星和GeoEye-2卫星2010年9月，DigitalGlobe公司与 Ball公司和ITT 公司签署合同建造 Worldview-3卫星。Worldview-3卫星可获取16波段多光谱高分辨率图像，分辨 率0.3米。2010年10月，GeoEye公司与洛克