卫星遥感及其影像 - 图文

目 录

第8章 卫星遥感及其影像 ........................................................... 1

§8.1 卫星遥感技术系统简介 ............................................................................ 1

8.1.1 遥感测试系统 ..................................................................................................... 1 8.1.2 星载系统 ............................................................................................................. 2 8.1.3 地面控制——处理系统 ..................................................................................... 3

§8.2 Landsat卫星及其影像 .............................................................................. 5

8.2.1 Landsat的运行特征 ........................................................................................... 6 8.2.2 Landsat图像的空间信息 ................................................................................... 8 8.2.3 Landsat图像的光谱特性 ................................................................................. 12

§8.3 SPOT卫星及其影像 ............................................................................... 14

8.3.1 SPOT的轨道特征 ............................................................................................ 14 8.3.2 SPOT的成像方式 ............................................................................................ 15 8.3.3 SPOT的影像特征 ............................................................................................ 17

§8.4 CBERS卫星及其影像 ............................................................................... 19

8.4.1 CBERS的遥感系统 ............................................................................................ 19 8.4.2 CBERS的传感器 ................................................................................................ 20 8.4.3 CBERS卫星图像的特点 .................................................................................... 20

§8.5 气象卫星 .................................................................................................. 21

8.5.1 静止轨道气象卫星 ........................................................................................... 22 8.5.2 极地轨道气象卫星 ........................................................................................... 24 8.5.3 中国气象卫星 ................................................................................................... 26

§8.6 新型遥感卫星简介 .................................................................................. 28

8.6.1 高空间分辨率卫星及其影像 ........................................................................... 28 8.6.2 高光谱分辨率卫星及其影像 ........................................................................... 32 附录 遥感卫星一览表 ............................................................................................... 40

第8章 卫星遥感及其影像

1957年前苏联成功发射第一颗人造地球卫星，标志着人类进入了航天遥感时代。到目前为止，包括中国在内的十几个国家已经向宇宙空间发射了数千颗人造卫星，它们广泛应用于军事、通讯、教育、导航、天文和地球资源观测等领域，其中地球资源观测卫星遥感体系由气象卫星、海洋卫星和陆地卫星等组成。

§8.1 卫星遥感技术系统简介

卫星遥感技术系统大致包括遥感测试系统、星载系统和地面控制—处理系统三个子系统。遥感测试系统是卫星遥感技术系统的基础，主要进行地物波谱和传感器工作波段的研究，新型传感器的研制试验，遥感数据辐射校正及综合光谱信息研究等；星载系统包括遥感卫星平台及传感器是遥感信息获取的重要组成部分；地面控制——处理系统是整个卫星遥感技术系统的核心，负责监测卫星的工作状况，及时向卫星发送各种指令，指挥星体和传感器的工作，并负责数据的接收和处理。图8-1是卫星遥感技术系统示意图。本节主要以美国的Landsat遥感卫星为例，介绍卫星遥感技术系统。

图8-1 卫星遥感技术系统

8.1.1 遥感测试系统

遥感测试系统主要为基础研究测试和应用研究工作，除星体、传感器、发射、测控、通讯等方面的基础研究外，还有四个方面的研究：1）进行卫星和航空遥感的模拟试验；2）

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试验遥感仪器设备的性能；3）地物波谱特性；4）遥感图像解译和应用。

为完成上述研究任务，必须建立一定数量的具有一定代表性的遥感试验区，以便进行遥感模拟试验，检验各种仪器、设备的性能，通过地物波谱特性的研究为解译、识别和应用提供依据，并为图像的处理提供参量。试验区有大小类型，满足某方面需要的基本试验区，一般面积较小，几十km2左右；满足多学科、多专业和多要素试验的综合试验区，面积较大，1万km2到数万km2。美国洛杉矶试验区为一个典型的遥感综合试验区，面积达6万km2，由三个分区组成；海拔高度1400~4300m，地貌类型齐全，包括山脉、丘陵、谷地、平原等；具备从半干旱气候到高山型气候的各类气候条件；植被覆盖面积占三分之一，类型多样，具有从平原植被到高山垂直分布植被带的各种类型；土壤类型比较全面；地质条件复杂、齐全，基本上包含了个地质年代的岩层和各类地质构造特征。美国在本土和巴西、墨西哥也设立了类似的试验区。Landsat卫星的传感器MSS四个波段就是在试验区进行大量深入的研究和观测，掌握了不同气候环境条件下各种地物的波谱特性，并进行了许多模拟试验，才最终选择和确定的。

除了试验区的基础研究外，还可以建立观测点、观测站或遥测数据收集站，可自动观测收集温度、湿度、雨量、风速等环境数据，并发送给卫星，为遥感图像的分析处理和校正提供参考和依据。

我国遥感中心研究发展部于1985年在唐山建立了综合试验基地，主要任务是高空机载遥感实用系统的各项实验研究，我国资源卫星研制、发射和运行各阶段各项实验研究，地物波谱特性的各项实验研究，及在此基础上开展传感器最佳工作波段选择，卫星传感器地面辐射校准方法，模拟数据生成和处理评价技术，遥感应用示范研究。我国除唐山基地外，还有长春静月潭、山东禹城、江苏宁芜、广东珠海及新疆阜康等试验区。

8.1.2 星载系统

星载系统是卫星遥感的核心部件，按照控制系统的指令进行工作，主要接收来自地面各种地物的电磁辐射信息，同时收集各地面数据收集站发送的信息，然后将这两种信息再发回地面数据接收站。星载系统主要包括平台服务系统和有效载荷两个分系统。图8-2是Landsat的组成结构示意图。

1 平台服务分系统

主要由各种服务性仪器组成，以保障星体能在空间轨道上正常运行和准确工作。它们的主要服务任务是：

①控制星体姿态 不同类型的星体采取不同方式控制自身的空间姿态，由测量、控制和执行等三类设备组成。如Landsat是通过服务舱内的红外地平扫描仪、反作用飞轮和喷气咀等实现的，能使星体三轴定向的精度在

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图8-2 地球资源卫星Landsat1

0.7°以内，以保证卫星摄影的制图精度。

②与地面通讯联系和星上数据管理 主要是接收地面指令，安排播发遥感数据，以及保证星体内工作流程的正常进行。

③调整轨道 星体在长期轨道生活中，受到大气散逸分子、地球形状、以及各种天体的影响，轨道会发生摄动和偏差。轨道调整系统可以通过卫星上小型火箭发动机来修正这种误差，使星体保持原有的轨道，以保证长期进行空间遥感和重复摄影的定位精度。

④星体内各种仪器工作状态的监测 各种监测结果通过遥测遥控系统报给地面站，有助于地面控制系统掌握遥感数据的可靠性。

⑤电源供应 星体上的电能全部由太阳能电池和蓄电池供应。如Landsat的太阳能电池就是由1万多个小太阳能电池集合而成，分别装在两块蝶翅形的太阳帆板上，其电能可供每圈摄影20分钟，当电能多余时，便贮在镍－镉蓄电池中。

2 有效载荷分系统

有效载荷分系统包括探测器、传感器、摄影仪器和其他专用设备如数据传输、空间环境监测和星上数据收集等星上遥感装置，是星体的主要组成部分。

传感器是获取遥感数据的关键设备，因设计和获取数据的特点不同，传感器的种类也不同，目前遥感中所使用的传感器大体上可分为摄影类型、扫描成像类型、雷达成像类型和非图像类型的传感器。例如，以地球资源遥感与专题制图为目的的Landsat仪器舱中，通常以多光谱扫描仪（MSS）或专题制图仪（TM）为主要传感器；在以军事侦察为目的的军事卫星中，以高分辨率的对地摄影机与对空摄影机为主要仪器。

数据经编码、调制、变频和功放，由天线发射出射频信号，在卫星经过地面站上空时，被地面站接收。

8.1.3 地面控制——处理系统

地面控制 — 处理系统是遥感技术系统的核心。星体从发射时起，直到在空间连续运转，地面一直需要有庞大的系统来指挥、控制、保障和配合它的工作。地面系统通常由站网、空间控制中心、遥感数据处理与管理中心组成。

1 站网

卫星系统一般配有跟踪站和接收站两种站网。 (1)跟踪站

跟踪站的主要任务是跟踪星体，不断对星体进行观测，将测得的卫星轨道数据及时提供给控制中心，以计算星体空间轨道及其变化，控制卫星的运行。由于卫星定轨精度直接与跟踪站的数量及分布有关，所以，通常在建立少数固定型永久跟踪站之后，还要根据具体卫星发射任务均匀布设一些流动型跟踪站，以提高卫星的测轨和定轨精度。因此跟踪站分固定型和流动型两种。

为精确测定卫星轨道，目前美国已在Landsat上配置了导航卫星全球定位系统GPS用户终端，可以提供精度在±10m以内的三维地心坐标。

(2)接收站

接收站执行两项主要任务：①指挥和控制星体工作。包括传送来自空间控制中心的指

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令（如令星体内各种仪器设备和遥感探测器启闭）、跟踪观测星体轨道参数以及接收有关星体工作状态的遥测数据等；②接收星体传送下来的遥感图像信息及其有关数据（如卫星姿态参数）。接收站将接收的全部数据分类记录在磁带上，并传输到控制中心。

为了利用有限的地面接收站，保证卫星数据的实时发送，避免星上磁带机出现故障时信息损失，从美国Landsat4号（1982年7月16日）起，开始启用两颗跟踪和数据中继卫星TDRS（Tracking and Data Relay Satellite）。这两颗TDRS均在赤道上空36000km高度，为地球同步卫星（相对地球静止不动）。一颗位于西经41°，一颗位于西经171°，与Landsat可进行通讯联系。Landsat在美国本土以外的地域可通过TDRS中的一颗定时将图像数据传送给设在新墨西哥州的瓦特珊德即白沙（White Sands）接收站，然后又将数据通过国内通讯卫星DOMSAT（Domestec Communications Satellite）转送到戈达德中心（GSFC）进行处理，由此实现对全球数据的实时传输。

图8-3 Landsat4图像信息的传递

2 空间控制中心

空间控制中心亦叫空间指挥中心，简称控制中心，是卫星遥感系统的大脑，负责监测和指挥卫星的运行，制定卫星及传感器每一天的日程，控制和协调全系统的正常工作，这些都是通过电子计算机制定和发送指令来完成。计算机可实时进行图像显示，监视卫星的工作，根据跟踪站测得的卫星轨道数据进行计算，产生指令，修正和控制轨道；卫星上各部件工作状况及工作环境的有关数据如电压、温度等，由卫星发回后，传送到控制中心，用以指挥卫星更好的运行；控制中心可根据用户的要求编制卫星和传感器的工作日程，发出指令，使卫星按照用户的要求进行工作；还可根据气候条件干预卫星工作系统。

美国Landsat的控制中心设在美国东海岸马里兰州，即戈达德空间中心，控制中心最重要是不能有任何中止和间断，必须保障每天都能正常而连续地工作二十四小时。戈达德中心以三部计算机为主体，主机是中型计算机，其他两台为备用的小型计算机，主机一旦发生故障，能立即代替主机工作。主机能实时地计算和显示图像、发送与产生指令，还能根据摄影要求用直接或间接的方法通过接收站把指令送往卫星，指挥卫星按照地面要求进行工作。一般情况下，备用的计算机主要作一些辅助工作，以减轻主机负担，其中一台负责处理图像和数据，另一台用于处理即将发送的指令，所以控制中心能连续不间断地工作，

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以保证卫星的正常运行，并有效地获取地面电磁波信号。法国SPOT卫星的控制中心设在法国的南部城市图鲁兹市郊国家空间研究中心。

3 数据处理与管理中心

数据处理与管理中心简称数据资料中心，有时也叫数据处理机构。对于遥感星体，地面必须有数据资料中心相配合，以便及时处理遥感的图像信息。否则星体传送下来的数字图像资料就会堆积如山，不仅无法使用，而且造成极大混乱。

目前较完善的数据资料中心是资源卫星的数据管理系统，担负把接收站记录的视频信号加工处理成粗制和精制两种图像产品的任务。同时，还要对这些产品进行编目、制卡、编写资料简介等工作，以便管理和提供使用。

总之，整个地面系统和星体之间构成一个有机的整体，星体、站网、控制中心、数据处理和管理中心等，就像整套精密机器一样准确而协调的运转。

§8.2 Landsat卫星及其影像

Landsat卫星原名地球资源技术卫星ERTS(Earth Resource Techmtogy Satellite)，它是美国国家航空和航天局（NASA）发射的用来获取地球表面图像的一种遥感平台，以观察陆地环境和资源为主。到目前为止Landsat计划已经发射了1~7号卫星，现在正常运行的是Landsat5和Landsat7号卫星，6号卫星因发射失败而丢失。

图8-4 Landsat4/5外形

Landsat1~3形状、结构（见图8-2）、运行轨道基本相同，均携带反束光导管摄像机RBV（Return Beam Vidicon）和多光谱扫描仪MSS（Multispectral Scanner）。Landsat4～5完全相同（见图8-4），是在Landsat1~3的基础上改进设计的，但地面分辨率提高，轨道高度下

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降为705km，运行参数也随之改变；除带有MSS外，还带有一套改进的（第二代）多光谱扫描仪，称之为专题制图仪TM（Thematic Mappe）。Landsat7卫星于1999年4月发射，为保证Landsat系列卫星特性的一致性，Landsat7卫星轨道和周期与Landsat 5完全相同，只是传感器改为增强型专题制图仪ETM+（Enhanced Thematic Mapper Plus）和海洋观测宽视场传感器SeaWiFs（分辨率1.13*4.5km，覆盖范围2800km）。

Landsat卫星是目前世界范围内应用最广泛的民用对地观测卫星，在围绕地球的轨道上运转，获取了数百万幅有价值的图像。图像上载有丰富的地面信息，在农业、林业、生态、地质、地理、气象、水文、海洋、环境污染、地图测绘等方面得到了广泛的应用。

8.2.1 Landsat的运行特征

1 准圆形、近极地轨道

Landsat的轨道为圆形或近圆形轨道，与地面保持等距离。其目的是使卫星图像比例尺基本一致，也使卫星图像的地面分辨率不因卫星高度变化而相差过大；而且根据开普勒面积速度守衡定律可知，圆形轨道上各点卫星速度的大小是不变的，有利于控制卫星姿态，使图像处理简化。

Landsat1～3轨道倾角99.125°，Landsat4/5、7轨道倾角98.22°(见图8-5)，为近极地轨道。这种轨道有利于增大卫星对地面的观测范围，最北和最南分别能达到N 81°和S 81°，利用地球自转并结合轨道运行周期和图形扫描宽度的设计，能保证全球绝大部分地区都在卫星覆盖之下。

2 卫星运行与太阳同步

Landsat卫星的传感器只有在较为理想的光照条件下，才能获得高质量的图像。如果每个地区的图像都是在大致相同的光照条件下成像，则便于不同地区和时期影像的对比。因此卫星轨道既要保证传感器在不变条件下进行探测，又要保证卫星运行周期，要求卫星轨道与太阳同步，即卫星轨道相对于地球的角进动，与太阳相对于地球的角进动相等，也就是卫星通过任意纬度的地方时基本是不变的。要实现与太阳同步，卫星运行的轨道必须西移，轨道倾角要大于90°，使两条相邻轨道之间的距离（夹角）与该运行时段内太阳由东向西移动的距离（角度）相等。

图8-5 Landsat轨道倾角 图8-6 卫星轨道与太阳同步

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Landsat1～7号的光照角都为37.5°，为了保证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，可通过轨道面与地球赤道面的夹角（即轨道倾角）来实现。当轨道倾角大于90°，轨道面自西向东偏转，与地球公转方向一致，如果轨道面偏转的角速度等于地球对太阳公转的角速度，就能保证与太阳同步，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（如图8－6）。

地球对太阳的进动一年为360°，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：

???0.9856? n为一天中卫星运行的轨道数 n3 采用可重复中高度回归轨道

卫星运行周期是指卫星绕地球一周所需的时间，如Landsat1～3为103.26分，每天可围绕地球14圈（如图8-7），形成14条间隔2875km的条带，条带宽度185km。第2天的轨道紧靠着第1天的轨道西移159km（在赤道上），第19天的轨道与第1天的重合。这样经过18天的运行，卫星就可以覆盖全球1遍，重复周期是指卫星从某地上空开始运行，回到该地上空时所需要的天数，即对全球覆盖一遍所需的时间，Landsat1～3为18天；Landsat4～7为16天。轨道的重复回归性有利于对地面地物或自然现象的变化作动态监测。

Landsat要求对地面有较高的分辨率，同时又有较长的寿命，以便于地球资源调查与制图，所以只能采取中高度的卫星（500—1000km）。

简而言之，Landsat卫星一般选用准回归太阳同步圆形轨道，是一种中等高度、长寿命的人造卫星，运行轨道参数见表8-1。

图8-7 Landsat1～3一天的轨道

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表8－1 Landsat系列卫星运行参数

项目 轨道高度 H 轨道倾角 i 运行周期 T 长半轴 α 降交点时间(过赤道平均太阳时)t 重复周期 D 偏移系数 d 在赤道上相邻轨道间距离 成象宽度 在赤道上相邻轨道间重叠度 卫星编号 Landsat1～3 915 km 99.125° 103.26 min 7285.438 km 9：42 am 18天(251圈) -1 159 km 185 km 26km(14%) Landsat4/5，7 705 km 98.22° 98.9 min 7083.465 km 9：45 am 16天(233圈) -7 172 km 185 km 13km(7%) 8.2.2 Landsat图像的空间信息

1 图像经纬度

卫星图像地理坐标的经纬度表示，是根据成像时间、卫星姿态数据和运行方向等因素，由数据处理机构通过确定卫星的轨道位置在地球表面投影的方法，用计算机求得，注记在像幅四周，其间隔为30′，纬度60°以上地区，采用1°间隔。粗制图像的经纬度是用图像中心点的经纬度推算的，只能作为概略坐标使用；精制图像的经纬度是在概略坐标的基础上，用地面控制点和统一横轴墨卡托坐标纠正后计算而得的，精度较高。

卫星图像经纬度受卫星轨道倾角及卫星运行速度控制。由于卫星轨道倾角为99°左右，因此，卫星运行轨道与经线形成一个交角，叫图像方位角。在赤道附近，卫星轨道与经线略呈斜交，故图像上经纬线的布局和地图相似，经线出现在上下边框上，纬线出现在两侧的边框上；在中纬度地区，卫星轨道和经线成明显地斜交，并且总是经线的上端向西斜，所以在像片的同一边框上，可以同时出现经线和纬线；而在极地附近，卫星运行的轨道几乎与纬线平行，所以图像的上下方向为东西方向，与一般地图方位不同。因此，在使用卫星图像时，应当注意单张像片的方位以及它和所编地图的关系。

2 图像获取的时间

图像获取时间是指获取图像信息的地方时间，Landsat轨道是与太阳同步轨道，在发射时就确定了通过赤道的平均太阳时为上午9时45分左右。实际上通过中纬度地区都在上午9~10时左右，因此所有地区基本上都是在这段时间内拍摄的。这种近乎一致的光照条件，使全球范围内相同的地物具有相似的色调和灰度值，同时能形成立体感最强的阴影，便于互相对比，进行一致的分类和识别。

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图8-8 Landsat图像的经纬线网

3 图像的重叠

卫星图像和航空像片一样，有航向重叠和旁向重叠，在图像镶嵌时无空隙。 ①图像航向重叠 图像航向重叠是图像沿卫星运行方向的重叠。RBV由于25秒的固定的曝光时间间隔，便形成了固定的26公里的航向重叠区域（图8-9），相当于图幅14%。MSS和TM是连续扫描成像，相邻图像的航向重叠是地面处理分幅时，采用使扫描电子束分开，产生两次重复扫描，即相邻两像幅各扫一次的方法，产生重叠影像（图8-10）。MSS航向重叠16km，约占图幅的9%，TM处理是固定为5%。

②图像旁向重叠 图像航向重叠是图像在相邻轨道间的重叠，由轨道间距和成像宽度决定（图8-11）。Landsat1～3在赤道上两相邻轨道间距159km，成像宽度185km，形成26km的旁向重叠区域，约占图幅的14%；Landsat4/5，7在赤道上两相邻轨道间距172km，成像宽度185km，形成13km的旁向重叠区域，约占图幅的7%。因为地球是一个椭球体，卫星轨道在两极上空相交，因而相邻轨道间的距离从赤道向两极逐渐缩短，而卫星对地面扫描宽度不变。因此，卫星图像的旁向重叠从赤道向两极逐渐增大，如表8-2所示。

图8-9 RBV图像航向重叠 图8-10 MSS图像航向重叠

图8-11 Landsat图像的旁向重叠

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表8－2 Landsat1～3 MSS图像旁向重叠随纬度变化情况

纬度 重叠率% 0° 14 10° 15.4 20° 19.1 30° 25.6 40° 34.1 50° 44.8 60° 57.0 70° 70.0 80° 85.0 在纬度65°以上的地区，旁向重叠超过60%，可构成立体像对，在地形起伏允许的情况下，可以进行立体量测，为遥感制图提供了有利条件。

4 图像的投影

RBV图像是光学镜头成像，地面上各点的投影光线均通过镜头中心，同航空像片一样，属于中心投影。

MSS、TM和ETM+都是扫描成像，每次有效扫描都有一个中心，一幅MSS像片要390次有效扫描才能扫出185*185km2的地面，就应有390个中心，故称多中心投影，而且投影中心是动态的。但卫星高度很大，视场角很小，可近似地看作是垂直投影，当要求不太严格时，可以当作地形略图使用；在较大比例尺制图中，应考虑投影变形的影响，必须进行几何纠正和投影转换。

5 图像的分辨率

Landsat卫星图像的分辨率是指地面分辨率，即图像上所能辨别的地面物体的最小尺寸（m）。不同卫星的传感器和波段不同，地面分辨率不同。

表8－3 Landsat图像分辨率

卫星编号 1，2 3 1～7 3 4，5 4，5 7 7 7 传感器及波段编号 RBV：1，2，3 RBV：全色波段 MSS：4，5，6，7 MSS：8 TM：1，2，3，4，5，7 TM：6 ETM：1，2，3，4，5，7 ETM：6 ETM：全色波段(Pan) +++地面分辨率（m） 80 40 80 240 30 120 30 60 15 6 图像的像框扭动

传感器扫描时，卫星本身正从北向南运动，同时，地球正在自西向东旋转。在扫描器收集一幅图像信息的短暂时间内，地球的自转运动足以对图像边框产生偏斜的影响，使图像不是规则的正方形而是变成平行四边形。扫描图像像框的扭动变形与纬度有关，在高纬地区，扭动变形最为显著，向赤道逐渐减小。

表8－4 Landsat1～3像框扭动变形与纬度的关系

纬度 扭动变形（m） 0° 0 10° 60 20° 130 30° 190 40° 240 50° 290 60° 330 70° 360 80° 380

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7 图像的符号和注记

Landsat图像的周边由一些符号和注记，表明了图像的物理特性和几何特性。图像四角为四个“十”字形的配准符号，四周注有经纬度，下方有文字数字注记，最下方为灰标，共分为15个灰度级。

文字数字注记说明了图像获取日期、位置、处理方式、波段、卫星名称等具体数字、特性和名称。目前，我国MSS注记有两种形式（1977年2月以前与以后的注记不同）。按从左至右顺序说明如下：

24DEC75 C N30-23/E115-33 N N30-22/E115-36 MSS 6 R SUN EL27 AZ146 190–4676- A-I-N-D-2L NASA ERTS E-2 336-02080-6-01

24DEC75为图像获取日期：1975.12.24。

C N30-23/E115-33为像主点地理坐标：北纬30°23′，东经115°33′。 N N30-22/E115-36为像底点地理坐标：北纬30°22′，东经115°36′。 MSS 6表示传感器为多光谱扫描仪，6为扫描波段编号（通道号）。 R（或D）：数据发送方式，R为延时发送，D为实时发送。

SUN EL27 AZ146：SUN表示太阳，EL表示高度角，AZ表示方位角，太阳高度角27°，太阳方位角146°。

图8-12 Landsat图像象框的扭动 图8-13 粗制MSS图像注记格式 190-4676-A-I-N-D-2L：190表示卫星前进方向方位角为190°；4676表示该图像成像时，卫星已运行的轨道圈数；A（或G、N）表示接收站，A为美国阿拉斯加州苏尔班斯克接收站、G为美国加里福尼亚州戈尔茨顿接收站、N为美国马里兰州戈达德空间中心；I表示图像是满幅的；N（或A）表示图像是按正常方式处理(A表示按非正常方式处理)；D(或P)表示图像中心点是按最佳拟合星历表计算（P用推测星历表计算）；1（或2）表示卫星发射资料按线性方式处理(2表示按压缩方式处理)；L（或H）表示低增益（H表示高增益）。

NASA ERTS E-2：NASA表示美国宇航局；ERTS表示地球资源技术卫星（后来注Landsat）；E-2表示第2颗资源卫星。

336-02080-6-01：336表示该图像成像日期是卫星发射后第336天；02080表示成像时

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间（格林威治时间）是2时8分0秒；6表示波段编号，01表示视频带使用次数。

1977年以后注记略有改变：

16JUN79 C N30-12/E114-06 USGS-EDC N N30-12/E114-08 M 7 R SUN EL60 AZ95 S3H– CP-NL1 NASA LANDSAT E-3 046-02115-7 01

USGS-EDC：处理图像的单位名称：USGS表示美国内务部地质调查宇航局；EDC表示EROS数据处理中心。

S3H-CP-NL1：S（或U、G、R）表示系统水平校正，U为未校正，G为以地面控制点为基准的几何校正，R为用相对地控点的几何校正；3（或1、2）表示图幅尺寸，3为185*170km，1为满幅185*185km，2为98*92km；H（或L、P、U、S、N）表示投影名称，H为Hotine斜轴投影，L为朗伯投影，P为极地立体投影，U为横轴墨卡托投影，S为空间斜轴墨卡托投影，N为自然透视投影；C（或N、B）为双三次卷积重采样，N为最邻近法重采样，B为双线性内插法重采样；P表示图像中心点用推测星历表计算(或D是按最佳拟合星历表计算)；L（或H）表示低增益（H表示高增益）；1（或2）表示卫星发射资料按线性方式处理(2表示按压缩方式处理)。

8.2.3 Landsat图像的光谱特性

由于各种地物组成的物质成分、结构以及地物表面温度等的不同，其光谱特性也就不同，在黑白图像上是色调的差异，在彩色图像上是色别的不同，即使是同样的地物在不同光谱段的图像上其色调(或色别)也会有不同。不同波段图像对不同地物的光谱效应不同。

1 RBV

Landsat1、2上的RBV由3台同类型的电视摄像机组成，分为3个波段，波长分别为0.475~0.575μm，0.58~0.68μm，0.69~0.83μm，覆盖地面185*185km的区域。由于发生技术故障，所获图像很少。Landsat3的RBV作了一些改进，采用2台宽波段（0.505～0.750μm）摄像机，可提供分辨率40m的全色（黑/白）图像。两台仪器并列，同时获取各为98*98km2的相邻区域，其旁向重叠13km。Landsat4以后的卫星未采用RBV传感器。

2 MSS

Landsat1~5、7均采用了MSS，其中除Landsat3采用5个波段外，其余均采用可见光—近红外4个波段。

MSS4：0.5~0.6μm，为蓝绿波段；对蓝绿、黄色景物一般呈浅色调，随着红色成分的增加而变暗。水体色调最浅，对水体有一定的穿透能力，可测一定的水深（约10-20m）的水下地形，并利于识别水体混浊度、沿岸流、沙地、沙洲等。

MSS5：0.6~0.7μm，为橙红色波段；橙红景物一般呈浅色调，随着绿色成分的增加而变暗。水体色调最浅，对水体也有一定的穿透能力（约2m），水中泥沙流反映明显，对裸露的地表、植被、土壤、岩性地层、地貌现像等可提供较丰富的信息，为可见光最佳波段。

MSS6：0.7~0.8μm，为红、近红外波段。 MSS7：0.8~1.1μm，为近红外波段。

MSS6、MSS7波段相关性较大，植被为浅色调，水体为深色调。尤以MSS7水陆界线清晰，对土壤含水量反映明显，对寻找地下水以及识别与水有关的地质构造、隐伏构造、

2

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作物病虫害、植物生长状况、军事伪装、土壤岩石类型等很有利。

Landsat3的MSS有5个通道，增加了一个热红外波段（10.4~12.6μm），编号为MSS8，空间分辨率为240m，但由于记录仪出故障，工作不久便失效。

MSS扫描宽度185km，地面分辨率为80m。扫描镜每振动一次，有6条扫描线同时覆盖4个光谱带，约扫地面宽474m，扫描一张图像约需390次，包含2340（390次*6行/次）行扫描线，每行扫描线为3240个像元，则MSS图像一景的总数据量约为30兆字节（3240像元*2340行*4个波段），辐射分辨率分别为64（MSS7），128（MSS4—6）级。

3 TM

Landsat4/5采用了TM。TM是一种改进型的多光谱扫描仪，其空间、光谱、辐射性能比MSS均有明显提高，使数据质量与信息量大大增加，TM图像一景的总数据量为230兆字节。TM的扫描镜可在往返两个方向进行扫描和获取数据（MSS只能单方向扫描），这样可以降低扫描速率，缩短停顿时间，提高测量精度，所以TM的辐射分辨率从MSS的64、128个量级提高到256个量级。

TM有7个较窄的、更适宜的光谱段。

TM1：0.45～0.52μm，蓝波段。波段的短波端相应于清洁水的峰值，长波端在叶绿素吸收区；这个波段对水体的穿透力强，对叶绿素与叶色素浓度反映敏感，有助于判别水深、水中泥沙分布和进行近海水域制图等；对针叶林的识别比Landsat1～3的能力更强。

TM2：0.52～0.60μm，绿波段。这个波段在两个叶绿素吸收带之间，因此相应于健康植物的绿色；与MSS4相关性大；对健康茂盛植物反映敏感，对水的穿透力较强；用于探测健康植物绿色反射率，按“绿峰”反射评价植物生活力，区分林型、树种和反映水下特征等。TM1和TM2合成，相似于水溶性航空彩色胶片SO-224，显示水体的蓝绿比值，能估测可溶性有机物和浮游生物。

TM3：0.63～0.69μm，红波段。为叶绿素的主要吸收波段，与MSS5相关性大；反映不同植物的叶绿素吸收、植物健康状况，用于区分植物种类与植物覆盖度；在可见光中，这个波段是识别土壤边界和地质界线的最有利的光谱区，信息量大，表面特征经常展现出高的反差，大气蒙雾的影响比其他可见光谱段低，影像的分辨能力较好；广泛用于地貌、岩性、土壤、植被、水中泥沙流等方面。

TM2、3波段较MSS4、5波段范围窄，主要是为了提高植物光谱变化检测的灵敏度。 TM4：0.76～0.90μm，近红外波段。对绿色植物类别差异最敏感（受植物细胞结构控制），相应于植物的反射峰值，为植物遥感识别通用波段。用于生物量调查、作物长势测定、进行农作物估产等。

TM5：1.55～1.75μm，中红外波段。处于水的吸收带（1.4～1.9μm）内，反映含水量敏感，在这个波段叶面反射强烈地依赖于叶湿度，在对干旱的监测和植物生物量的确定是有用的；用于土壤湿度、植物含水量调查、水分状况、地质研究，作物长势分析等，从而提高了区分不同作物类型的能力，易于区分云、冰与雪。

TM6：10.4～12.5μm，热红外波段。这个波段来自表面发射的辐射量，根据辐射响应的差别，区分农、林覆盖类型，辨别表面湿度、水体、岩石以及监测与人类活动有关的热特征，进行热测量与制图，对于植物分类和估算收成很有用。

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TM7：2.08～2.35μm，近红外波段。为地质学研究追加的波段，由于岩石在不同波段发射率的变化与硅的含量有关，因此可以利用这种发射光谱特性来区分岩石类型，为地质解译提供了更多的信息。该波段处于水的强吸收带，水体呈黑色，用于城市土地利用与制图，岩石光谱反射及地质探矿与地质制图，特别是热液变质岩环的制图。

TM的2～4波段与MSS的5～7波段基本相似，只是对光谱段的区间作了适当的调整。TM信息的光谱分辨率较高，频道增加，波段变窄，针对性较强。可以根据不同应用目的，进行多种组合处理和专题提取，主要用于对全球作物进行估产、土壤调查、洪水灾害估计、野生资源考察、地下水和地表水资源研究等。TM信息的平面位置几何精度提高，更利于图像配准与制图，经处理后的位置精度为0.4～0.5个像元，用于编制1︰10万的专题图。4 ETM+

Landsat7卫星携带的传感器ETM+是TM的增强型，是具8个波段的扫描式光学成像仪器，ETM+与TM的波段、光谱特性和分辨率基本相似，最大的变化有3点：

1）增加了分辨率为15m的全色波段PAN（0.52～0.90μm）。 2）波段6的分辨率由120m提高到60m。

3）辐射定标误差率小于5%，比Landsat5提高1倍。

§8.3 SPOT卫星及其影像

地球观测卫星系统SPOT（Système Probatoire d′observation de la Teree）是由瑞典、比利时等国参加，法国国家空间研究中心（CNES）设计制造的。目前为止，SPOT计划已经发射了5颗卫星，轨道特征基本相同。SPOT-1、2、3卫星搭载的是两台高分辨传感器HRV（High Resolution Visible Imaging System），SPOT-4、5搭载的是HRVIR（High Resolution Visible and Middle Infrared Imaging System）和“植被”（VEGETATION））成像装置。具有高空间分辨率和偏离天底点（即倾斜观测）作业的特点。

图8-14 SPOT卫星

8.3.1 SPOT的轨道特征

SPOT卫星轨道特征与Landsat近似，为近极地、准圆形、与太阳同步、可重复、中等高度的轨道，轨道运行参数见表8-5。

SPOT是近极地卫星，利于增大卫星对地面总的观测范围，卫星98°的轨道倾斜面，保

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证全球绝大部分地区（北纬81.3°到南纬81.3°）都在卫星覆盖之下。近圆形的轨道使卫星与地面间的高度保持一致。卫星每天绕地球14又5/26圈，每26天，SPOT卫星飞过地面上的同一地点，在这段时间内卫星绕过地球的圈数是369圈。

表8－5 SPOT卫星轨道特征

轨道高度 H 长半轴 α 轨道倾角 i 运行周期 T 降交点时间(过赤道平均太阳时) t 重复周期 D 偏移系数 d 在赤道上相邻轨道间距离 单台HRV图像幅宽 两台HRV图像幅宽 832 km 7200±500km 98.7° 101.4min 10：30am±15m 26天(369圈) +5 108.4 km 60 km 117km(重叠3 km) SPOT系统目前有三颗卫星处于正常运行状态，三星同时运行大大提高了重复观测能力，地球上95%的地点可在任意一天被SPOT的一颗卫星成像。这种多星运作体系的优点有：采集数据量大，在纬度高于40°以上的区域，SPOT可于任意一天观测到任意一点；在赤道，SPOT在特定一天内，在每个相继轨迹的2800km内，只有250km的区域是观测不到的，换言之，其余的地方都可以获得数据。重复观测能力强，在同一天内，SPOT能以“双星”模式获取立体像对，即同一天内两颗不同的卫星以东西不同方向观测同一区域；SPOT可以从不同轨道上拍摄地面同一点，在26天一个周期内，可以侧向摄取的次数取决于纬度，从赤道附近的10次到南北70°纬度处的48次不等，短时期内可提供大量满足要求的数据。这些从不同轨道获取的同一地区影像构成立体像对，能够用于立体观察。

表8－6 SPOT在不同纬度区域的任意一个地点获取立体像对的理论值

纬度 获取立体像对的次数（26天内） 以\双星\模式获取立体像对的次数（1天内） 0° 10 1 30° 14 3 45° 26 10 60° 44 15 8.3.2 SPOT的成像方式

SPOT-1、2、3卫星上装载的是HRV仪器，为一种线阵列推扫式扫描仪，其探测器为CCD（Charge Coupled Device）电荷耦合器件。

HRV仪器中有一个平面反射镜，将地面辐射来的电磁波反射到发射镜组，然后聚焦在CCD线阵列元件上（若要取得多光谱图像要先经过分光器），CCD的输出端以一路时序视频信号输出。由于使用线阵列的CCD元件作探测器，在瞬间能同时得到垂直于航线的一条影像

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图8-15 HRV扫描仪的简单结构

线，不需要用摆动的扫描镜。随着平台的向前移动，像缝隙摄影机那样，以“推扫”的方式获取沿轨道的连续影像条带。SPOT卫星上并排安装两台HRV仪器，每台仪器视场宽度都为60km，两者之间有3km的重叠，因此总的视场宽度为117km。赤道处相邻轨道间的距离约为108km，垂直地面观测时，相邻轨道间的影像约有9km的重叠。

HRV的平面反射镜可根据指令绕指向卫星前进方向的滚动轴旋转，从而实现不同轨道间的立体观测。平面镜向左右两侧偏离垂直方向最大可达±27°，从天底点向轨道任意一侧可观测到450km附近的景物，两台HRV可观查到轨道左右两侧950±50km范围之内的地面目标。每台HRV的观察角最多可分91级，级间间隔为0.6°，这样在邻近的许多轨道间都可以获取立体影像。在倾斜作业中，由于几何透视及距离的改变，使得地面的成像宽度由天底点的60km增加到最大偏移时的80km，其横向边缘分辨率相应降低了约35%。

图8-16 推扫式扫描仪的数据采集 图8-17 SPOT上的HRV扫描过程

图8-18 HRV在不同轨道间的立体观测 图8-19 HRV在赤道处的立体观测

在赤道附近，分别在7条轨道间可进行立体观测。由于轨道的偏移系数为5，所以相

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邻轨道差5天，也就是说，如果第一天垂直地面观测，则第一次立体观测要到第6天实现；随着纬度增加，轨道间距变小，因此重复观测的机会增多。

在不同轨道上对同一地区进行重复观测，除了建立立体模型，进行立体量测外，主要用来获取多时相图像，分析图像信息的时间特性，监视地表的动态变化。

8.3.3 SPOT的影像特征

1 SPOT1～3

SPOT1～3卫星上的传感器HRV分成两种形式，多光谱（XS）HRV和全色（PA）HRV。多光谱HRV每个波段由3000个CCD元件组成，每个元件形成的像元相对地面上为20m*20m，即地面分辨率为20m，每个像元用8bit对亮度进行编码；全色HRV用6000个CCD元件组成一行，每个像元对应地面大小为10m*10m，即地面分辨率为10m，由于相邻像元亮度差很小，因此只用6bit进行编码。

表8-7 SPOT-1、2、3卫星的空间、光谱特性

成像方式 地面分辨率 成像波段 视场宽度(垂直观测时) 星上数据压缩 无 全色PA 10m 1个波段 0.51～0.73μm 60km DPCM(3/4) 多光谱XS 20m 3个波段 0.50～0.59μm, 0.61～0.68μm, 0.79～0.89μm PA：0.51~0.73μm，全色波段。地面分辨率较高，为10m。

XS1：0.50~0.59μm，为绿波段。波段中心位于叶绿素反射曲线最大值，即0.55μm处，处与水蒸气衰减最小值的长波端，对于水体混浊度评价以及水深10-20m以内的干净水体的调查是十分有用的。

XS2：0.61~0.68μm，为红波段。位于叶绿素吸收带，同MSS5及TM3相关性大，受大气散射的影像较小，为可见光最佳波段，用于识别裸露的地表、植被、土壤、岩性地层、地貌现象等。

XS3：0.79~0.89μm，为近红外波段。能够很好地穿透大气层。在该波段，植被表现的特别明亮，水体表现的非常黑。

2 SPOT4

SPOT4的传感器为HRVIR和VI。HRVIR是HRV的改进型，具体的改进是：1）在HRVIR中增加了1个波长1.58~1.75μm,地面分辨率为20m的近红外波段（SWIR），对水分、植被比较敏感，常用于土壤含水量监测、植被长势调查、地质调查中的岩石分类，对于城市地物特征也有较强的突显效应；2）原10m分辨率的全色通道改为0.61~0.68μm的红色通道。这样，HRVIR共有4个波段，2种分辨率。

“植被”（VEGETATION）成像装置，是一个高辐射分辨率和1km的空间分辨率，扫描宽度约2250km的宽视场扫描仪，波段与范围基本同HRV，有3个与SPOT4的HRVIR的2、3和近红外一致，主要用于监测全球耕地、森林和草地的状态；此外，它还有1个B0（0.43-0.47μm）波段，主要用于海洋制图和大气校正。红和近红外波段的综合使用对植

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被和生物的研究相当有利的，全色数据可与多光谱数据配合使用。

3 SPOT5

为了确保遥感图像服务的连续性，SPOT于2002年5月4日发射了SPOT5号卫星，SPOT5号卫星上搭载有3种传感器，除了前几颗卫星上的高分辨率几何装置(HRVIR)和植被探测器(VEGETATION)外，还有一个高分辨率立体成像(HRS)装置。各种传感器的光谱和空间特性如表8-8，与SPOT1～4相比：地面分辨率几乎提高了一个数量级，最高可达2.5m；以前后模式实时获取立体像对；在运营性能上也有了大大的提高；在数据压缩、存储和传输等一系列方面都有显著的提高。

表8-8 SPOT-5卫星的空间、光谱特性

波段 PA：0.51～0.73μm B0：0.43～0.47μm B1：0.49～0.61μm B2：0.61～0.68μm B3：0.78～0.89μm SWIR：1.58～1.75μm 视场宽度

分辨率 高分辨率几何装置 2m -- 10m 10m 10m 20m 60km 植被探测器 -- 1km -- 1km 1km 1km 2250km 高分辨率立体成像装置 10m -- -- -- -- -- 120km SPOT5卫星搭载两个高分辨率HRVIR传感器，像以前的卫星一样，每个HRVIR探测器都能偏转一定的角度，使得卫星能在每5天内重访同一地点，而且星上处理能力增强。

高分辨率立体成像装置用两个相机沿轨道成像，一个向前，一个向后，实时获取立体图像。较之SPOT系统前几颗卫星的旁向立体成像模式—轨道间立体成像而言，SPOT5几乎能在同一时刻以同一辐射条件获取立体像对，避免了像对间由于获取时间不同而存在的辐射差异，大大提高了获取的成功率。在制图、虚拟现实等许多领域能得到广泛的应用。

SPOT5卫星上的每个传感器只有一个线性阵列，而SPOT1-4号则有4个，大大简化了焦平面的设计，使得将来更容易地添加波段。B1、B2、B3波段使用包含12000个CCD元件的传感器，全色图像则是用两个12000的传感器来获取的。SPOT5图像极高的分辨率要求在数据传输速率上有明显的提高，SPOT5设计的数据输出速率是每秒128兆位。

4 SPOT图像其他特征

SPOT把图像上的地球自转影响考虑在内，平台可以绕航偏轴旋转，所以SPOT的图像是正方形或矩形的，而不像Landsat图像是倾斜的。

图像的周边由一些符号和注记，表明了图像的物理特性和几何特性。图像四角为4个“+”字框标号，边框上注有经纬度；其他文字数字注记分带区标出，大致说明了卫星名称（SPOT*）、传感器名称（HRV等）、成像方式（多光谱或全色）和波段、图像获取日期和时间（用世界时）、轨道数、周期、扫描角（平面反射镜视线与铅垂线之间的夹角）、图像的经纬度、太阳方位角和高度角、处理方式等具体数字、特性和名称。

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§8.4 CBERS卫星及其影像

1986年国务院批准航天工业部《关于加速发展航天技术报告》，确定了研制中国资源1号卫星的任务。1988年中国和巴西两国政府联合议定书批准，在中国资源1号原方案基础上，由中、巴两国共同投资，联合研制中巴地球资源卫星CBERS（China—Brazil Earth Resource Satellite），我国又称为ZY—1。1999年10月14日，CBERS－1进入预定的太阳同步轨道，2000年9月，CBERS－2卫星成功发射进入轨道。CBERS卫星是我国第一代传输型地球资源卫星，星上三种遥感相机可昼夜观察地球，利用高码速率数传系统将获取的数据传输回地球地面接收站，经加工、处理成各种所需的图片，供各类用户使用。

CBERS卫星在我国国民经济的主要用途是：监测国土资源的变化，每年更新全国土地利用图；测量耕地面积，估计森林蓄积量，农作物长势、产量，草场载蓄量及其变化；监测自然和人为灾害；快速查清洪涝、地震、林火和风沙等破坏情况，估计损失，提出对策；对沿海经济开发、滩涂利用、水产养殖、环境污染提供动态情报；同时勘探地下资源、圈定黄金、石油、煤炭和建材等资源区，监督资源的合理开发。

8.4.1 CBERS的遥感系统

1 形状及工作系统

CBERS1号卫星总质量为1.45t，星体为长方体，电源采用太阳能电池加镉镍蓄电池方案，末期输出功率为1100W。卫星本体外形尺寸为2000×1800×2250mm，飞行状态尺寸2000×8440×3215mm。星体分舱设计，由公用服务平台和有效载荷舱两个舱段构成，舱段内采用分小舱设计，以形成分系统之间电磁和热方面的隔离。

公用服务平台包括结构、热控、电源、姿态和轨道控制、测控及星上数据管理等7个分系统。结构分系统由结构壁板、承力筒、星箭对接舱、大支架、太阳电池阵的基板和展开机构等组成。卫星姿态控制采用高精度的对地指向三轴稳定和太阳电池阵对日定向跟踪和轨道调整方案，它由测量、控制和执行等三类设备组成。测控由四个独立信道（超短波和S波段）组成，具有测速、测距和测角功能，用测距仪可单站定轨。星上数据管理和测控在地面网站的配合下，完成卫星的跟踪测轨、遥控、遥测和其他管理任务。由于卫星在地球地面站视场较小，数据管理分系统采用星上计算机来管理收发的数据，卫星在故障时能“智能化”处理。热控以被动式温控为主，电加热主动温控为辅的方案。

有效载荷舱有CCD相机、红外扫描仪（也称红外相机）、宽视场相机、高密度磁带记录仪、图像数据传输、空间环境监测和星上数据收集（DCS）等8个分系统。图像数据经编码、调制、变频和功放，由天线发射出射频信号，在卫星经过地面站上空时，被地面站接收。

2 轨道特征

CBERS采用三轴定向，是近极地、准圆形、与太阳同步、可重复、中等高度的轨道卫星。CBERS－1卫星轨道高度778km，倾角98.5°，偏心率1.1×10，运行周期100.26min，重复周期26d(373圈)，偏移系数（d）+9，设计寿命2年。

3 地面应用系统

资源卫星应用中心负责我国地面应用的总体工作。CBERS是我国第一次研制地球资源

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-3

3

3

卫星，星上主要遥感器也是第一次研制，缺少飞行试验和与应用结合的经验。卫星上天后，各用户开展了对卫星数据的检验和评价，其中包括对图像的空间分辨率、几何精度、配准精度、辐射精度、动态范围以及信噪比等重要参数进行了评价，尤其是对CCD相机的遥感数据进行了评价。

8.4.2 CBERS的传感器

CBERS上设置了3种传感器，即20m分辨率的5谱段CCD相机，80m和160m分辨率的4谱段红外扫描仪，以及256m分辨率的2谱段宽视场成像仪，各传感器的波段和空间特征见表8-9。

CBERS卫星遥感系统共有11个谱段，4种不同的地面分辨率，以及26天、5天的重复观测周期，辐射量化等级8bit(256级)。用CCD相机侧摆成像，可3天对重点地物进行重复观测1遍，分别解决多谱段、高分辨率和短观测周期的难题。

CCD相机有兰、绿、红、近红外和全色等5个光谱段，采用CCD器件推扫式成像技术获取地球图像信息。它只在白天工作，并有侧视功能（±32°），可以观测轨道两侧450km范围内的任何区域。

红外扫描仪有可见光、近红外和热红外共4个谱段，采用多元探测器，利用扫描镜作±4.4°摆动扫描，通过高精度的控制回路进行同步补偿，实现双向扫描成像，可昼夜成像。

宽视场相机具有红光和近红外谱段，由于扫描辐宽达890km，因而五天内可对地球覆盖一遍。

3台传感器的图像数据传输均采用X频段。CCD相机数据传输分二个通道，红外扫描仪和宽视场相机共用第三个数据传输通道。

表8－9 CBERS卫星的空间、光谱特性

传感器类型 波段号 1 2 CCD相机 3 4 5 红外多光谱扫描仪 （IR-MSS） 宽视场相机（WFI） 6 7 8 9 10 11 波段范围 蓝光谱段：0.45-0.51μm 绿光谱段：0.52-0.59μm 红光谱段：0.63-0.69μm 近红外谱段：0.77-0.89μm 全色谱段：0.45-0.73μm 可见光-近红外谱段：0.5-0.9μm 短波红外谱段：1.55-1.75μm 短波红外谱段：2.08-2.35μm 热红外谱段：10.5-12.5μm 可见光谱段：0.63-0.69μm 近红外谱段：0.77-0.89μm 80m(MSS) 160m(热红外) 256m 890 120 19.5m 113 地面分辨率 地面扫描宽度（km） 8.4.3 CBERS卫星图像的特点

CBERS早在1987年进行可行性论证时就按照当时先进的地球资源卫星，即法国SPOT3和美国Landsat5的技术指标为设计依据，吸取了它们的优点，在遥感谱段设置上与Landsat相近，但空间分辨率比Landsat5高；与SPOT相近（全色谱段较低），但谱段数多。卫星设

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置多光谱观察，对地观察范围大，数据信息收集快，而且宏观、直观。因此，特别有利于动态和快速观察地球表面信息。

图像特点分析评价如下：

①CCD相机遥感图像的地面分辨率达到了设计的19.5m的指标，在地物细节的空间特征表达及其可分性方面均优于美国LandsatTM相应波段的数据；图像对植被反映明显，能基本准确划分出植被的分布；图像对水体反映明显，易于识别，能反映不同水深、水质、沙洲、水下地形；与高分辨率的卫星数据进行复合，清晰地反映了城镇结构、公路交通、盐场和渔塘、滩涂分布等情况；可反映出不同长势的冬小麦状况、不同盐碱化程度的盐碱地和农田的不同状况；对空气烟尘污染、水体污染图像反映均比TM图像明显突出。

②经处理纠正的图像信息产品具有较好的清晰度和较高的几何精度，可满足1∶100000比例尺的制图要求。

③经综合分析，可为我国重要的资源环境数据库的更新提供信息基础，其最大比例尺可到 1∶50000。

④经精校正和图像增强后，可生成地理编码产品，卫星遥感数据可与多种栅格和矢量数据配准，制作专题图和影像地图，并能融入地理信息系统(GIS)，实现3S集成。

⑤图像尚存在一定程度的条纹、数据错位、信噪比和动态范围不够等缺陷，在清晰度(纹理质量)、抗大气干扰能力方面较TM差，因此在综合图像质量上与TM数据相比仍有一定差距，有待于改进和提高。

⑥应用评价表明，该卫星的数据可以在农业、林业、土地、城市、环境、灾害、地质、海洋、测绘等领域推广应用。

§8.5 气象卫星

从外层空间对地球及其大气层进行气象观测的人造地球卫星称为气象卫星，气象卫星系统由气象观测专用系统和保障系统两部分组成。气象观测专用系统中的主要设备是多种气象遥感仪器，能接收和测量地球及其大气层的可见光、红外与微波辐射，将它们转换成电信号传到地面。目前主要用的遥感仪器有成像仪和垂直探测器两类，成像仪选用的遥感光谱段都在大气窗口区，用于透过大气层观测下面的云和地表状况；垂直探测仪选用的光谱波段则位于大气吸收带及其边缘，利用大气在这些波段对光谱的吸收和放射与大气中某些组成成分的含量及温度有关的性质，反推大气微量组成成分的含量及大气温度的垂直分布。地面站将卫星送来的电信号复原绘制成云层、地表和洋面图，经进一步处理，即可得出各种气象资料，用于天气预报。

气象卫星按所在轨道可分成两类：地球静止轨道气象卫星（Geostationary Meteorological Satellite简称GMS）和太阳同步轨道气象卫星，后者也称极地轨道气象卫星（Polar-Orbiting Meteorological Satellite简称POMS”）。

静止气象卫星对灾害性天气系统，包括台风、暴雨和植被生态动态突变的实时连续观测具有突出能力。中期数值天气预报、气候演变预测和全球生态环境变化，包括大气成分的变化和军事上所需的资料等，则主要从极轨气象卫星获得。极轨和静止气象卫星的观测功能各有千秋，相互补充。联合国世界气象组织(WMO)的全球气象监测网计划(World

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Weather Watch——W.W.W)建立了由5颗静止气象卫星和2颗极轨气象卫星组成的全球观测网(如图8-20)，可得到完整的全球气象资料。

图8-20 全球气象监测网

8.5.1 静止轨道气象卫星

静止轨道气象卫星又称为高轨—地球同步轨道气象卫星，位于在赤道上空近36000km高度处，圆形轨道，轨道倾角为0°，绕地球一周需24小时，卫星公转角速度和地球自转角速度相等，与地球相对静止，看起来似乎固定在天空某一点。可作为通讯中继站，用无线电波传播各种气象资料，通过卫星可转播到更远的接收地点。

静止轨道气象卫星覆盖范围大，能观测地球表面的1/4～1/3面积，有利于获得宏观同步信息；若有3—4个静止轨道气象卫星则能形成空间监测网，对全球中、低纬地区进行观测；但轨道高度高，空间分辨率低，边缘几何畸变严重，定位与配准精度不高；对高纬度地区（纬度大于55°）的观测能力较差，观测图像几何失真过大，效果很差，因而无效。静止轨道气象卫星可连续观测，所以对天气预报有很好的时效，适用于地区性短期气象业务。对某一固定地区每隔20—30min可获得一次观测资料，部分地区由于轨道重叠甚至可以5min观测一次，即具有很高的时间分辨率，重复周期极短，利于捕捉地面快速动态变化信息，利于高密度动态遥感研究，如日变化频繁的大气、海洋动力现象等。

静止轨道气象卫星安装的主要观测仪器有可见光和红外自旋扫描辐射计(拍摄可见光和红外云图)、数据收集／转发系统、星载空间环境监视器等。数据收集／转发系统主要是把过去已有的大量地面气象观测站改为无人执守的数据收集平台，将得到的数据收集起来再转发到气象中心处理。

W.W.W计划中的五颗静止卫星以约70°的间隔配置在赤道上空。其中两颗美国气象卫星GOES分别定点在西经75°和135°，日本的GMS布于东经140°，欧空局的METEOSAT布于经度0°，俄罗斯的GOMS在东经76°。

1 美国GOES卫星

美国“地球静止环境业务卫星”（GOES）l、2、3号载有可见光和红外自旋扫描辐射

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仪(VISSR)，有两个通道：可见光(0.55~0.75μm)通道的星下点分辨率为0.8km，红外(10.5~12.5μm)通道的星下点分辨率为6.4km。根据扫描线组合情况，还可提供约为2.4或7km分辨率的可见光云图。

GOES-4~7号载有VISSR的改进型仪器VAS（大气探测器），标志GOES进入第2代。VAS保留了VISSR的功能，另外附加了11个红外通道，用以获取地球大气和二氧化碳吸收带辐射资料。VAS有三种工作方式：VISSR工作方式；多光谱图像工作方式，除产生正规的VISSR云图外，还有任意两个附加的红外通道云图，其空间分辨率为13.8km；静态方式，即利用3.6—14.7μm的12个分立通道，对同一地点进行多次扫描来测量大气温湿度垂直分布。

1994年4月13日美国成功地发射了GOES-8，标志着美国静止气象卫星进入了第3代，即三轴稳定平台新纪元时期。目前运行的是2000年5月3日升空的GOSE-11。GOES-8~11卫星同第2代GOES比较，成像仪由2个增加到5个，红外探测器由12个增加到19个，分辨率从14km提高到8km，灵敏度也大为提高，即等于在同步轨道气象卫星上装上极轨气象卫星的仪器；并且成像仪和探测器同时观测，垂直探测的灵敏度、信噪比和遥感图像质量等有明显改进，特别是短波红外通道在火灾监测、云物理特性识别、热红外通道在温度遥感精度方面等均有显著提高。未来10年还计划在GOES上增加13.3μm的红外探测通道，6.7μm水汽通道的空间分辨率可望从8km提高到4km。

2 欧盟METEOSAT卫星

欧洲气象卫星组织(EUMETSAT)于1977年11月发射了第1颗静止气象卫星METEOSAT，现正在运行的是于1997年9月发射的METEOSAT-7，它定位于0°E。主要有效载荷为可见光和红外成像仪MVIRI、数据收集平台(DCS)和气象数据分发系统MDD。MVIRI是一个3通道的成像仪，它首次在静止气象卫星上获得了水汽图像。METEOSAT-1卫星播发的资料有3种：高分辨率图像（HRI）、低分辨率传真云图（WEFAX）和通过MDD获得的气象资料。

EUMETSAT已开始第2代静止气象卫星MSG的研制，卫星设计寿命高达10年。MSG-1于2000年发射，MSG-2卫星于2002年发射，MSG-3卫星于2006年发射。MSG卫星的姿态虽然仍采用自旋稳定方式，但扫描辐射器的通道从3个通道增加到12个通道；空间分辨率提高，例如高分辨率可见光通道分辨率为1km，红外和水汽通道从目前的5km提高到3km。

3 日本GMS/MTSAT卫星

日本自1977年7月发射GMS卫星以来，共发射了5颗GMS卫星，采用自旋稳定方式。GMS-5于1995年3月发射，定位于140°E。GMS-5卫星的主要有效载荷为扫描辐射器,有4通道：可见光波段0.55μm~0.90μm，分辨率为1.25km；2个红外波段10.5μm~11.5μm和11.5μm~12.5μm，分辨率为5km；水汽通道6.5μm~7.0μm，分辨率为5km；播发资料为：高分辨数字资料(展宽数字资料，S-VISSR)和低分辨率传真云图WEFAX。

下一代日本静止气象卫星MTSAT是气象和航空管制的多用途卫星，MTSAT将定位于140°E，设计寿命5年(气象探测)至10年(航空管制)。姿态从自旋稳定改为三轴稳定，成像时间缩短，图像信噪比、灵敏度和精度提高，探测时间灵活可控；观测功能将有重大改进，扫描辐射器的通道数增加到5个(0.55μm~0.80μm、10.3μm~11.3μm、11.5μm~12.5μm、6.7μm~7.0μm和3.4μm~4.0μm)，可见光分辨率从原来的1.25km提高到1km，红外分辨率从5km提高到4km；将播发高分辨率图像数据(HiRID)、低速率信息传输资料(LRIT)和低分

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辨率传真云图WEFAX。

4 俄罗斯GOMS卫星

俄罗斯第1颗静止气象卫星GOMS于1994年11月发射成功，它是三轴姿态稳定的卫星，定位于76°E。扫描辐射器有3个通道：可见光通道(0.46μm~0.7 μm)，分辨率为1.25km；红外通道(10μm~12.5μm)，分辨率为6.5km；水汽通道(6μm~ 7μm)，分辨率为6.5km；GOMS播发的资料有2种：高分辨率直接原始资料和低分辨率传真云图WEFAX。

5 印度INSAT卫星

“印度卫星”(INSAT)是集通信、广播和气象探测于一身的多功能卫星。第1代INSAT共发射4颗卫星，第1颗INSAT-1A于1982年4月发射。第2代INSAT卫星(INSAT-2)总共5颗，其中有的没有气象探测功能。目前具有气象探测功能的在轨卫星为INSAT-2A和INSAT-2B(该卫星于2000年11月4日退役)，分别定位于47°E和93.5°E。已发射的INSAT-2C和INSAT-2D没有气象探测功能，但INSAT-2E有气象探测功能，1999年4月发射。INSAT-2A和2B上有云图成像仪(VHRR)，每30min得到1帧全球圆盘图。VHRR通道可见光为0.55μm~0.75μm，分辨率2km，红外为10.5μm~12.5μm，分辨率8km。INSAT-2E定位于83°E，除了VHRR外，星上还装载分辨率为1km的CCD 3通道成像仪(0.63 μm~0.69μm、0.77μm~ 0.86μm、1.55μm~1.7μm)。

印度还在继续发射INSAT-3系列中的4颗新卫星。INSAT-3B是其中的第1颗，于2000年3月12日发射。INSAT-3A有VHRR和CCD成像仪，INSAT-3E与其相似，而INSAT-3D将有6通道成像仪和19通道的垂直探测器。

8.5.2 极地轨道气象卫星

极地轨道气象卫星为低航高 — 近极地太阳同步轨道，轨道高度约800～1600km，南北向绕地球运转，每周经极地附近，对东西宽约2800km的带状地域进行观测，在极地地区观测频繁，因地球自转获得全球观测资料。

极轨气象卫星可获得全球资料，提供中长期数值天气预报所需的数据资料，由于其轨道高度低，可实现的观测项目比同步气象卫星丰富得多，探测精度和空间分辨率也高于同步卫星。此外，它能装载的有效载荷较多，可进行全球性军事侦察、海洋观察和农作物估产观测等。每天对全球表面巡视两遍，对某一地区每天进行两次气象观测，观测间隔在12h左右，具有中等重复周期，对同一地区不能连续观测，所以观测不到风速和变化快而生存时间短的灾害性小尺度天气现象。

极轨气象卫星装备的典型有效载荷有自动图像传输仪(APT)、电视摄像机、扫描辐射计、垂直湿度廓线辐射仪、数据收集平台转发设备等。

W.W.W计划中的两类极轨气象卫星分别为美国NOAA系列和俄罗斯Meteop系列。 1 美国NOAA卫星

NOAA卫星是由美国海洋大气局运行的第3代气象观测卫星。第1代称为TIROS系列(1960—1965年)，第2代称为ITOS系列(1970—1976年)。

1979年6月美国发射第3代极轨气象卫星系列的第1颗业务运行卫星NOAA-6(运行前称NOAA-A)之后，该系列及其改进型卫星一直延续到今天。NOAA卫星的轨道是接近正圆的

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太阳同步极轨道，轨道高度为870km及833km，轨道倾角为98.9°及98.7°，周期为101.4min。

目前正在运行的为NOAA-15和NOAA-14。它们成对运行，NOAA-15为上午轨道，NOAA-14为下午轨道，每天可对全球进行4次观测。

NOAA-14的有效载荷主要是甚高分辨率扫描辐射器AVHRR,它有5个通道：0.58μm~0.68μm、0.725μm~1.10μm、3.55μm~3.93μm、10.3μm~11.3μm、11.5μm~12.5μm，地面分辨率为1.1km，视场角56°，扫描带宽2800km，辐射分辨率为1024个等级；垂直探测器(TOVS)，TOVS由高分辨率红外探测器(HIRS/2，分辨率17.4km)、微波探测器(MSU，分辨率110km)和平流层探测器(SSU，分辨率4.7km)组成。其他的有效载荷有空间环境监视器(SEM)、地球辐射收支探测器、太阳后向散射紫外探测器(SBUV)、搜索和营救系统、资料收集和平台定位系统(DCS)等。NOAA传输的资料有：高分辨率数字资料(HRPT)、低速数字资料(DSB)、低分辨率模拟云图。

NOAA-15是第5代极轨气象卫星，该卫星系列由5颗卫星组成，NOAA-16也于2000年9月21日升空。遥感器在NOAA-14的基础上有较大幅度更新，装载先进甚高分辨率辐射计（AVHRR）以及由先进微波探测器（AMSU）和高分辨率红外辐射探测器（HIRS）-3组成的业务垂直探测器。

计划发展的第6代极轨业务环境气象卫星系统，将现有的NOAA民用极轨业务气象卫星和“国防气象卫星”(DMSP)合并成为“国家极轨环境卫星系统”(NPOESS)，使卫星遥感资料能同时满足军用与民用的要求，达到一星多用的目的。NPOESS上计划携带的仪器主要有5种：可见光/红外成像辐射计组(VIRS)，全球卫星定位系统(GPS)掩星探测器(GPSOS)，臭氧成像和探测仪器组(OMPS)，横跨极轨红外波段探测器(Grls)以及圆锥扫描微波成像探测器(CMIS)。为了实现NPOESS计划，美国NOAA还和欧盟EUMETSAT达成协议，共同运行极轨气象卫星系统。大约从2002年~2003年开始，美国NOAA和欧盟METOP成对运行，美国负责下午轨道的卫星，而欧盟负责上午轨道的卫星，这样每隔4h就有1条卫星轨道，获得时间均匀分布的观测资料。

2 欧盟METOP卫星

欧盟决定发展欧盟极轨系统，发射METOP极轨气象卫星系列，与美国NOAA气象卫星系列一起组成双星运行的全球观测系统。METOP卫星系列共有3颗，第1颗卫星METOP-1设计寿命5年，计划于2003年发射。轨道高度840km，倾角98.8°，周期101.7min，过赤道时间为上午9∶30。

卫星装载的主要仪器有：（1）AVHRR/3；（2）AMSU-A；（3）HIRS/3；（4）空间环境监测器；（5）搜索与营救系统；（6）微波湿度探测器(MHS)；（7）红外大气干涉探测器(IASI)，供大气化学和地表监测用；（8）GPS探测器(GPS-S)，利用GPS信号延迟反演大气参数；（9）散射计(ASCAT)，供海面测风用；（10）全球臭氧监测试验仪器(GOME，也可能被臭氧监测仪器OMI所代替)；（11）资料收集系统(DCS-ARGOS)。上述仪器中1~5项同美国NOAA-K相同，6~11项是EUMETSAT自己的仪器。

3 苏联/俄罗斯Meteor卫星

1969年苏联发射了第1代极轨气象业务卫星的第1颗Meteor-1，该系列总共31颗，在1969年~1981年间陆续发射完毕。第2代极轨气象业务卫星Meteor-2在1975年间发射，

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总共24颗。第3代极轨业务气象卫星Meteor-3的第1颗于1984年发射，该系列卫星共有8颗，一直延续到1998年。目前在轨的为第5颗Meteor-3，卫星倾角为81°~83°，与近极地太阳轨道同步，高度1200km~1250km，星上配置的探测仪器有电视摄像机、红外辐射计、地球辐射收支仪、紫外探测器等，传输的资料都只有低分辨率模拟云图。第4代极轨气象卫星Meteor-3M的第1颗于2000年发射，第2颗Meteor-3M于2002年发射，该系列卫星有重大变化：卫星倾角改为98°，近极地太阳同步轨道，高度900km；播发的资料格式与美国NOAA卫星HRPT兼容。

8.5.3 中国气象卫星

中国气象卫星包括两个主要系统：极轨卫星系统和静止卫星系统，是国际气象卫星网络的重要组成部分。我国第一代极轨气象卫星风云一号（FY－1）和第一代静止气象卫星风云二号（FY－2）的研制已取得了成效。我国第二代极轨气象卫星风云三号（FY－3）2000年9月经国务院批准正式立项研制；第二代静止气象卫星风云四号（FY－4）的需求分析及技术指标正在论证之中，。

1 FY－1卫星

FY－1先后成功发射了2颗试验星（FY－1A、1B），完成了各项试验任务。1999年5月10日发射的第3颗星（FY－1C）已进入业务应用，稳定工作2年多，运行正常，并被世界气象组织列入全球气象业务应用卫星行列，2002年5月15日发射了第4颗星（FY－1D）。

①卫星的基本任务。每天定时两次向世界各地气象台站实时发送10个通道1.1km高分辨率的数字量云图；记录存储全球国外地区4个通道4km分辨率数字量云图，延时回放给我国地面站。

②卫星的轨道参数。近极地太阳同步轨道，高度863km，倾角98.79°，偏心率0.00188，轨道周期为102.30min，回归周期10.61天，降交点地方时8∶34~9∶30am，轨道降交点地方时2年后漂移量：23min15.84s（指标为<1h）。

表8-10 FY－1C可见光和红外扫描辐射计观测波段与应用

通道 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 波长(μm) 0.58～0.68 0.84～0.89 3.55～3.93 10.3～11.3 11.5～12.5 1.58～1.64 0.43～0.48 0.48～0.53 0.53～0.58 0.900～0.905 信噪比（括号内为实测值） ≥3(14.6) ≥3(18.4) 温度探测灵敏度≤0.8K(0.25K) 温度探测灵敏度≤0.45K(0.20K) 温度探测灵敏度≤0.45K(0.27K) ≥3(4.5) ≥3(22.2) ≥3(26.2) ≥3(24.8) ≥3(16.2) 26

应用范围 白天云、冰雪、植被 白天云、植被、水陆区界、大气状况、冰雪 昼夜图像、高温热源、地表温度、森林火灾 昼夜图像、海表和地面温度 昼夜图像、海表和地面温度 白天图像、云雪判识、干旱监测、云相区分 低浓度叶绿素（大洋水体） 中浓度叶绿素、泥沙、海水衰减系数、海冰 高浓度叶绿素（近海水体）、海流、水团 水汽

③卫星本体。卫星重950kg，平均功耗256W，外形为1.42m×1.42m×1.2m六面体，太阳帆板伸展后总长10.556m，采用三轴稳定对地定向的姿态控制。

④有效载荷。10通道可见光和红外扫描辐射计（7个为可见光通道，3个为红外通道，地面分辨率为1.1km，扫描带宽2800km，辐射分辨率为1024个等级；）、空间粒子探测器、图像传输和数据收集与转发分系统，及结构、热控、电源、姿态控制、测控等服务分系统。

⑤图像传输特性：高分辨率图像传输（CHRPT）：频率1700MHz，码速率为l.3308Mb／s，全球任意地点可以实时接收；延时图像传输（DPT）：频率为1708MHz，码速率为1.3308Mb／s，分为GDPT和LDPT两种。GDPT用于星上存储4个通道（通道1，2，4，5）、4km分辨率均匀化的全球资料，星上可存储时间为300min的观测资料，当卫星过境时回放，每天可以获得一次全球资料。LDPT记录10个通道，1.1km分辨率的全球任一区域的延时图像资料，存储容量为20分钟。数据格式与NOAA卫星的高分辨率图像传输格式相同，当卫星过境时回放，可获得全球任意地区的云图资料。

2 FY－2卫星

风云二号第一颗试验卫星于1994年2月在发射场技术厂房测试时发生重大意外事故而停止发射。第二颗试验星A星于1997年6月10日发射成功，卫星正常运行10个月后，天线消旋系统出现故障，一直处于间断消旋工作方式，虽然星上各分系统工作均正常，云图质量良好，但应用受到很大影响。2000年6月25日发射了第三颗试验星B星，完成在轨测试之后，于2001年1月1日正式投入应用。

风云二号卫星为双同心圆筒式结构，由11个分系统组成：观测分系统、数传与云图广播转发器、数据收集转发器、测控分系统、天线分系统、控制分系统、电源分系统、结构分系统、热控分系统、肼推分系统和远地点发动机。发射重量1369kg，定点初期重量573kg，末期重量536kg。采用双自旋稳定姿态控制方案，卫星定点于东经105°赤道上空，处于我国中部区域，有效观测范围为东经45°～165°，南北纬60°之间。

风云二号卫星有效载荷有可见光、红外和水汽三通道扫描辐射计（VISSR），S频段数传和云图广播转发器，UHF／S频段数据收集转发器和空间环境监测器。VISSR可见光通道波长为0.55μm~1.05μm，星下点分辨率为1.25km；红外通道波长为10.5μm~12.5μm，水汽通道波长为6.3μm~7.6μm，星下点分辨率为5km；每半小时可以获得1张全球1/3区域的可见光、红外和水汽通道圆盘图，也可以根据需要进行区域观测。播发资料有3种：高分辨率数字资料(展宽-VISSR)、低分辨率传真云图(WEFAX)和展宽传真图(S-FAX)，WEFAX的传输特性与其他静止气象卫星的WEFAX传输特性兼容，采用国际标准，其频率、极化、调制和格式等完全一样。WEFAX带有网络地图，经过定标，一般3h传输1次分区图。S-FAX传输处理过的云图、传真图和行政管理信息等，只供国内用户使用。空间环境监测器由1台离子监测器和1台X射线监测器组成，负责对卫星所在空间环境进行监测。数据收集转发器负责接收数据收集平台所发送的气象、水文、地震等有关地球环境的数据，并向气象卫星地面接收站转发。风云二号气象卫星除了获取云图以外，还可以推导许多气象参数产品，如卫星导风、云分析图、地球向外长波辐射和海表水温。

风云二号02批业务星计划已经确定，共3颗星，第一颗将于2003年发射。在A、B星VISSR基础上，将通道数增加到5个，即增加3.5μm~4.0μm的红外通道，并将原红外通

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道分成2个，其波长分别为10.5μm~11.5μm和11.5μm~12.5μm。性能将进一步提高，与美国GOES-8和日本多用途运输星(MTSAT)探测通道相同，估计风云二号FY-2卫星系列将运行到2010年。

FY－1和FY－2卫星的研制和在轨运行，为建成我国由极轨和静止两种气象卫星组成的气象卫星业务监测系统打下了良好的基础。中国气象卫星也是国际气象卫星网络的重要组成部分，增强了参与国际合作的能力。

§8.6 新型遥感卫星简介

随着遥感科学技术的发展，高空间分辨率、高光谱分辨率、高时间分辨率和专门领域应用的新型遥感卫星不断发射升空，获得了大量不同分辨率和应用能力的遥感信息资料，为遥感事业的发展提供更加广阔的空间。

8.6.1 高空间分辨率卫星及其影像

1 IKONOS卫星及其影像

自从1994年3月10日美国克林顿政府颁布关于商业遥感数据销售新政策以来，解禁了过去不准10～lm级分辨率图像商业销售，使得高分辨率卫星遥感成像系统迅速发展起来。就美国而言，有5～6家公司致力于1—5m的卫星遥感成像系统研制，其中美国空间成像公司(Space Imaging)的IKONOS卫星是最早获得许可之一。经过5年的努力，于1999年9月24日空间成像公司率先将IKONOS—2高分辨率(全色lm，多光谱4m)卫星，由加里福尼亚州瓦登伯格空军基地发射升空。

（1）IKONOS卫星的基本特性

IKONOS卫星是由加里福尼亚州的洛克希德—马丁公司建造的。它具有太阳同步轨道，倾角为98.1°，设计高度68lkm(423海里，赤道上)，轨道周期为98.3分钟，下降角在上午10：30，卫星在地面上空速度是6.79km／s，重复周期l～3天。由于传感器系统可以离底点迹线成像，因此可以灵活地在不同倾角情况下，取得不同的重复周期，例如：倾斜10°，可在每11天得到重复；倾斜l°，可在140天得到重复。这意味着，地面距离大，重复率提高。这可以提供用户有很多机会获得无云或少云地区的影像，或者提供在单位时间内获得较多的影像，以监控短时间景影像内变化内容。

（2）传感器

IKONOS的传感器系统由美国依斯曼柯达公司研制，包括一个全色lm分辨率传感器和一个四波段4m分辨率的多光谱传感器。全色和多光谱共享一个光学系统，彼此在0.5秒之内同时获取图像。该光学系统主要包括lOm焦距的望远镜装置，该装置由三个消像散透镜的反射镜组成，具有在轨重对焦能力。

传感器由三个CCD阵列构成三线阵推扫成像系统。它的相机的视场角，全色和多光谱两者都是0.93l°。标准设计情况下(即在681km高的赤道上空)地面像素大小，全色为0.82m，多光谱为3.26m。以11个比特记录地面反射的强度(灰度)，每个像素(CCD单元)大小全色为12μm，共13000个单元；多光谱为48μm，含6500个单元。光谱响应范围：全色0.45～0.90μm；而多光谱则相应于Landsat—TM的波段，如表8-1l：

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表8-11 IKONOS图像波段范围

波段号 1 2 3 4

波段范围（μm） 0.45～0.52 0.52～0.60 0.63～0.69 0.76～0.90 对应色光 蓝 绿 红 近红外 IKONOS传感器是三线阵CCD推帚式成像，因此在正常模式下，它可取得正视、后视和前视推扫成像。在三线阵构成的单个生产锥体内，可在9分钟内完成相应地面区域窗口的推扫成像。在底点上的推帚宽度为11～13km (对应于地面分辨率0.82～1.Om)。另外一种模式是偏离底点推扫成像。由于三线阵传感器推帚具有同轨立体特点，可以构成准核线的立体图像，而且中间图像与前或后图像组成不同立体，提供三维同时测量的可能性。

IKONOS图像可以实现模量传递函数(MTF)的补偿，为此卫星的传感器设计了进行MTF的测量。有了这些测量值，可以对因光学和检测器等引起像质模糊进行补偿。因此在订购IKONOS图像时，请订购用MTF处理过的图像和数据。

IKONOS卫星内设有GPS天线，接收的信号被记录下来，经过处理可以提供每个图像的星历参数。传感器系统设计有三轴稳定装置和量测装置，以获得相应姿态数据。此外该系统在星上提供三种不同方法实施辐射校正。所有这些参数为地面精确处理图像服务。

（3）IKONOS图像产品说明

IKONOS卫星升空后，经过近一百天的调整和试验后，于2000年1月3日正式发布销售图像。这一消息成为美国“大众科学”2000年评选出的最好消息之一。因为IKONOS高分辨率卫星图像应用具有十分重要的意义，是数字地球的基本数据源。

为了更好推出各级IKONOS图像产品，空间成像公司专门注册一个CARTERRATM商标。目前有4类产品：

(1)CARTERRATM Geo(地理的),全色和多光谱 (2)CARTERRATM Precision(精确),全色

(3)CARTERRATM Precision+(精确+)，全色(用户提供 DEM)

在以上产品类内，多数用下列缩写表示产品含义，例如：PAN—lm全色黑／白影像，8位／11位记录；MSI—4m多光谱影像，8位／11位记录；RGB—有红、绿、蓝波段的彩色影像，CIR—NIR的彩红外影像、红和绿波段，8位记录；PSM—1m经锐化处理的全色影像(作过彩色化处理)，8位记录；USGS—DEM生成，30m间隔，16位记录；USGS—DRG生成，30m间隔，8位记录。

①数据选择

1)可选Geo TIFF和NITF 2.0格式。

2)投影可选UTM，平面系统，阿拉伯圆锥等积投影和朗勃特保角圆锥投影。 3)数据／椭球可选WGS84，NAD83／GRSl980，Tokyo和NAD27。 4)记录介质可选CD—ROM和8mm磁带。 ②CARTERRATM产品说明

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1)CARTERRATM Geo——IKONOS图像经过投影和地理的改正，没有进行高精度的定位，适用于快视和快速分发。没有DEM改正，图像不是正射纠正的产品。图像精度在50m。收集影像的高度角为50°。

2)CARTERRATM Reference——该产品应用DEM进行正射纠正图像，但定位精度较低，约25m。收集影像高度角可以低于60°(取决于DEM精度)。适用于快速分发，包括大区域制图、GIS底图、房地产计划，变化监测、农业监测、场地评价、保险评估、自然灾害评估及其它应用。

3)CARTERRATM Precision——这是用地面控制点和DEM进行正射纠正的图像，叫精确图像。精度规定为4m，满足美国l:4800测图要求。该产品主要提供州(省)和地方政府的项目工程使用，如运输、电讯、公用事业、房地产管理和常规地理上的应用。适用于较高精度的应用。像基础地图测图、地籍测图、城市规划和设计图、GIS数据更新、变化监测与管理、场地选择与开发等等。

4)CARTERRATM Precision+——和(3)相同，只是美国境外地区或国家要提供地面控制点和DEM。

从以上产品看出，IKONOS数据销售只是加工过的产品，原始IKONOS图像数据未列入产品类别，尤其立体像对图像似乎不直接提供给用户，用户在订购时要设法问清楚。

（4）IKONOS图像试验精度

空间成像公司利用三个地面试验场：凤凰、圣地亚哥和西澳大利亚，进行较全面试验和分析。这些试验区有不同的地理环境和地形起伏。其中凤凰区东西30×南北20(平方公里)，含有150张像片，可判认GCP且均匀分布；圣地亚哥区为22×22(平方公里)，起伏较大，选取140个以上GCP；西澳大利亚区在南半球，有100×100(平方公里)，选用200个GCP。经过试验，精度列于表8-12。

表8-12 IKONOS图像试验精度

CARTERRA品 —Geo 产精度（m） 23.3 11.8 5.7 4.8 1.9 0.9 适应地图比例尺 1:100000 1:50000 1:24000 1:12000 1:4800 1:2400 相应CE90(m) 50.0 25.4 12.2 10.2 4.1 2.0 —Reference —Map —Pro —精确 —精确 +用于立体测图的精度如下：

(1)立体测图——无地面控制点时。单模型精度：水平方向为25m，竖直方向为22m；三模型精度：12.2m，未定；五模型精度：未定,10.Om。

(2)立体测图——用地面控制点时。水平方向精度为2m，竖直方向精度为3m。 以上试验结果与该公司早期的模拟试验结果基本一致。

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2 QuickBird卫星及其影像

OuickBird高分辨率遥感卫星是由美国DigitalGlobe／EarthWatch公司于2001年10月18日发射成功的目前全世界最高分辨率的商用遥感卫星。QuickBird遥感卫星影像在空间分辨率(0.61m)、多光谱成像(1个全色通道、4个多光谱通道)、成像幅宽(16.5km×16.5km)、成像摆角(0—25°)等方面具有显著的优势，能够满足更专业、更广泛应用领域的遥感应用需求，能提供更好、更快的遥感信息源服务。QuickBird影像产品分基本影像、标准影像、正射影像、立体像对等不同类型，从波段组成上影像产品分全色波段影像数据、多光谱影像数据、全色波段影像数据与多光谱影像数据产品包、融合影像数据(真彩色或假彩色)。

表8-l3 QUICKBIRD卫星主要技术参数

类别 发射信息 项 目 日期 运载工具 发射场 姿态 观测角度 轨道信息 运行周期 地面重访周期 姿态控制方式 正常幅宽 幅宽和可观测区域 可观测宽度 感兴趣区 名称 波长 星载传感器 分辨率 立体成像能力 量化等级 精度 每条轨道收集数据 数据传输 通信 测控 设计寿命 卫星信息 重量 最大长度 指 标 2001.10.18 德尔它 Ⅱ 加利福尼亚 范登堡空军基地 450km，98度倾角，太阳同步 沿轨/横轨迹方向（＋/-25度） 93.4分钟 1-6天 三轴定向，恒星跟踪，C/A码GPS 16.5 km 544 km（关于地面轨道对称） 单块—16.5 km×16.5 km 条带—16.5 km×165 km 全色 450-900 nm 0.61m 沿轨/横轨迹方向 11位 14.0 mRMSE 128 Gb 320Mbps,X波段 4.16和256Kbps，X波段 2Kbps，S波段，上行 5年 2100磅 3.04米 多光谱 蓝：450-520 nm 绿：520-600 nm 红：630-690 nm 近红外：760-900 nm 2.44m

DigitalGlobe公司是由包括日本日立集团在内的几家财团共同投资的商用遥感卫星运

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营公司，日立集团作为DigitalGlobe公司的股东，其下属的日立软件公司(Hitachi Software)独家代理亚洲地区QuickBird影像的销售推广。经过长期接触，北京超图公司与日立软件公司签定了中国市场QuickBird影像代理协议，高分辨率遥感卫星影像新业务丰富、延伸了北京超图提供的“3S”技术领域服务内容。

QuickBird影像在城市应用领域可以发挥巨大作用，它使人们有了廉价的、大面积的观测城市现状、监测城市发展变化的高清晰度真实场景信息源的机会，通过，QuickBird影像可以发现城市中新增加的每一栋房屋，可以具体标注将要拆迁的房屋，并可以通过比对拆迁前后的QuickBird影像比较拆迁前后的市容市貌。QuickBird影像数据为城市发展决策、城市规划管理、房地产开发、房产管理、园林绿化管理、城市环境监测与评价、城市建设动态监测、城市大比例尺地图测绘、城市土地管理、交通监控与管理、市政设施(电信、煤气、自来水、电力等)的建设与管理等提供价值巨大的城市空间信息。在农业、林业、环境、基础设施建设、军事等领域，QuickBird影像也将发挥重要的作用。

8.6.2 高光谱分辨率卫星及其影像

1 美国对地观测系统(EOS)计划

近几年来，科学界对全球变化研究、以及全球变化对人类生存环境的影响研究逐步走向深入。为了加强对地球表层陆地、海洋、大气和他们之间相互关系的综合性的科学研究，美国国家航空航天局(NASA)自1991年起开始了对地观测系统计划。这个计划分三个阶段：第一阶段为准备工作阶段(199l—1998年)；第二阶段为全面的对地观测阶段(1999—2003)；第三阶段为新一代更为细致的对地观测阶段(2003年以后十年)。NASA新一代的对地观测系统计划主要包括三方面内容：①发射一系列新一代对地观测卫星；②以NASA数据中心群(DAAC)为核心管理和散发卫星所获得的数据；③组织科学家队伍开展对地球多要素的综合研究。重点观测和研究领域包括：水与能量循环，海洋，大气化学，陆地表面，水和生态系统过程，冰川和极地冰盖以及固体地球。作为这一系列对地观测卫星中的第一颗星，TERRA已于1999年12月18日发射成功。TERRA卫星是美国(国家航空航天局)、日本(国际贸易与工业厅)和加拿大(空间局、多伦多大学)共同合作发射的卫星。卫星上共载有五个对地观测传感器，它们分别是：云与地球辐射能量系统测量仪—CERES(Clouds and the Earth’s Radiant Energy System)、中分辨率成像光谱仪—MODIS(Moderate—resolution Imaging Spectrora- diometer)、多角度成像光谱仪—MISR(Multi—angle Imaging Spectroradiometer)、先进星载热辐射与反射测量仪—ASTER(Advanced Spaceborn Thermal Emission and reflection Radiometer)、和热带污染测量仪—MOPITT(Measurements of Pollution in The Troposphere)。TERRA卫星发射成功标志着人类对地观测新的里程的开始。由于TERRA卫星每日地方时上午10：30时过境，因此也把它称作地球观测第一颗上午星(EOS—AMl)。美国国家航空航天局对这五个传感器传回采的数据采取二种数据共享管理的政策：对MODIS数据采取全天候直接广播的方式向全世界免费开放，对CERES、MISR、ASTER和MOPITT数据采取集中接收、网络共享的方式向全世界免费开放。TERRA卫星发射成功以后，世界许多国家根据TERRA卫星数据共享政策，积极获取、开发和应用这些数据资源。获取的方式，一是通过网络直接获取TERRA卫星的数据，另一个是建立MODIS地面站，直接获取TERRA／MODIS数据。

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NASA新一代对地观测卫星的第二颗星是AQUA卫星，它是美国、巴西和日本共同合作的产品。该星已于2002年5月4日发射。AQUA卫星的主要任务也是对地观测，它保留了TERRA卫星上已有的CERES和MODIS传感器，并在数据采集时间上与TERRA形成互补。它也是太阳同步极轨卫星，每日地方时下午过境，因此称作地球观测第一颗下午星(EOS—PMl)。AQUA卫星上共载有6个传感器，它们分别是：云与地球辐射能量系统测量仪—CERES (Clouds and the Earth’s Radiant Energy System)，中分辨率成像光谱仪—MODIS(Moderate—resolution lmaging Spectroradiometer)，大气红外探测器—AIRS(Atmospheric infrared Sounder)，先进微波探测器—AMSU—A(Advanced Microwave Sounding Unit—A)，巴西湿度探测器—HSB(Humidity Sounder for Brazil)，和地球观测系统先进微波扫描辐射计—AMSR—E(Advanced Microwave Scanning Radiometer—EOS)。AQUA增强了对大气的观测力度，特别适用于对地球季节性和跨年度时间尺度气候变化的研究。美国国家航空航天局对AQUA卫星所载的六个传感器的数据同时全部采取全天候直接广播的方式和集中接收、网络共享的方式向全世界免费开放。由于AQUA卫星数据的特点和美国政府AQUA数据政策，使得AQUA数据成为目前国际地球科学研究最有普及应用价值、最廉价的数据资源。可以有把握地预料，从现在开始至未来十五年内，AQUA数据将会成为地球科学研究和环境监测工作在全世界范围内最被广泛应用的数据资源。AQUA卫星数据与已经发射成功的TERRA卫星数据以及于2004年发射的AULA(地球观测系统化学星)卫星数据的集成数据将成为人类历史上首次大规模地、全面地对地球各个圈层进行全面调查和综合诊断的最宝贵和最完整的数据资源。

此外，美国对地观测系统还包括以观测大气化学成分为主的AULA卫星(称作地球观测化学星EOS—CHEM)，以观测地球冰雪、云层和地面高程为主的ICESAT卫星，以观测太阳辐射和对地球气候影响为主的SORCE卫星和以观测陆地为主的LANDSAT—7卫星等。在TERRA、AQUA、AULA、ICESAT、SORCE、LANDSAT—7等六颗星上共载有21个包括多光谱扫描仪、微波辐射计、合成孔径雷达等传感器，它们所获得的数据分辨率分别从15m到1000m不等。

2 TERRA、AQUA卫星主要技术指标

AQUA卫星与TERRA卫星是姊妹星。她们在功能、运行以及数据特点等方面均具有互相补充、互成系统的作用。表8-14例举了她们在技术上的相同(相似)和互补的指标对比。

3 传感器主要技术指标

（3）大气红外探测器(AIRS)传感器

大气红外探测器(AIRS)可以提供更高精度的大气温度、湿度、云、地表温度的数据。对于天气和气候方面的科学研究及其有关的农业气象、植物生长、温室气体等方面的科学研究是非常有用的数据资源。大气红外探测器有2 382个波段，主要对从地表到40km高度的大气水分、温度等方面的垂直探测。其中，4个波段为可见光和近红外波段，2 378个波段为红外波段（表8-15）。

（2）先进微波探测器

先进微波探测器(AMSU)由二个单元组成(A1和A2)，共有15个波段。它的主要作用是探测大气中有云和无云区域不同高度的温度和水分蒸发的状态，数据波长分布在50—

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89GHz。在1998年5月发射的NOAA—15卫星上也装载了先进微波探测器（表8-16）。

表8-l4 AQUA卫星与TERRA卫星主要技术指标对比表

发射时间 运载火箭 轨道高度 轨道周期 过境时间 地面重复周期 重量 展开前体积 星载传感器数据量 星载传感器名称 遥测 数据下行 总供电功率 卫星设计寿命 AQUA 2002年5月4日 DELTA CLASS 太阳同步，705km 98．8分钟 下午l：30 16天 2 934kg 2.68m×2.49m×6.49m 6个 AIRS、AMSU—A、CERES、 MODIS、HSB、AMSR—E S波段 X波段(8 160MHz) 4 860W 6年 TERRA 1999年12月18日 ATLAS IIAS 太阳同步，705km 98．8分钟 上午10：30 16天 5 190kg 3.5m×3.5m×6.8m 5个 MODIS、MISR、CERES、 MOPITT、ASTER S波段 X波段(8 212.5MHz) 3 000W 5年

表8-15 大气红外探测器(AIRS)数据的主要技术指标

传感器存载体积 重量 数据传输率 可见光／近红外波长 红外波长 红外视场角 垂直分辨率 扫描采样 热控 开发单位 116.5cm×80cm×95.3cm 177 kg 1.27 Mbps 0.4～1.0 μm 3.74～15.4μm 1.1°(星下点13.5km) lkm 红外：90×1.1° 红外探测器：主动冷却器 60K，被动辐射器150K， 电子部件处于环境温度 英国宇航系统公司 组织责任单位 美国喷气推动实验室 传感器展开后体积 供电 孔径 可见光／近红外波段数 红外波段数 可见光／近红外视场角 扫描宽度 指向精度 116.5cm×l58.7cm×95.3cm 220 W 10 cm 4 2378 0.2°(星下点2.3km) 99°(1650km) 0.1°

（3）巴西湿度探测器

巴西湿度探测器(HSB)主要目的是获取探测云和大气湿度的数据。在150 — 183GHz分布区内设计了五个波段。AQUA卫星中AIRS／AMSU／HSB三种数据与以往数据不同的是这套数据可以揭示大气中天气系统的垂直结构问题（表8-17）。

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表8-16 先进微波探测器(AMSU)数据的主要技术指标

传感器 体积 重量 电力 数据传输率 波长分布 波段数量 孔径 传感器视场角 扫描宽度 扫描采样 指向精度 热控 研制单位 组织责任单位 AMSU—Al 72cm×34cm×59cm 49kg 77W 1.5kbps 50～90GHz 13 15 cm(2) 3.3°(星下点40.5km) 100°(1690km) 30 × 3.33° 0.2° 无(环境温度) Aerojet公司 美国航空航天局哥达飞行中心 AMSU—A2 73cm×6lcm×86cm 42kg 24W 0.5kbps 23—32GHz 2 30 cm(1) 3.3°(星下点40.5km) 100°(1690km) 30 × 3.33° 0.2° 无(环境温度) Aerojet公司 美国航空航天局哥达飞行中心

表8-17 巴西湿度探测器(HSB)数据的主要技术指标表

传感器体积 重量 波段数 组织责任单位 70cm × 65cm × 46cm 5lkg 5 INPE(巴西) 功率 光谱分布 开发单位 56W 150—183GHz Matra Marconi空间公司

（4）先进微波扫描辐射计(AMSR—E)的

地球观测系统先进微波扫描辐射计(AMSR—E)是日本宇宙开发事业团(NASDA)提供的传感器。在微波6.9～89GHz范围内共有六个波段。其数据主要包括降水率、水蒸发量、陆地表层水汽含量等方面信息（表8-18）。

（5）云与地球辐射能量系统测量仪(CERES)

云与地球辐射能量系统测量仪(CERES)获取数据的目的主要有以下四方面：

1)用于气候变化分析，提供大气层顶部连续的、包括辐射通量在内的地球辐射收支实验数据；

2)将大气层顶部和地球表层辐射通量的数据精度提高一倍； 3)首次提供大气圈内计算辐射通量的长期数据；

4)提供将大气顶层辐射通量考虑在内的关于云的严格计算数据。

云与地球辐射能量系统测量仪(CERES)也装载在TERRA卫星上。所不同的是TERRA／

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CERES不直接向全世界广播，仅在NASA安排的地面站接收；而AQUA／CERES是直接向全世界广播。在AQUA卫星上装载有二个云与地球辐射能量系统测量仪（表8-19）。

表8-18 先进微波扫描辐射计(AMSR—E)数据的主要技术指标

中心频率(GHZ) 带宽(MHz) 灵敏度(K) 瞬时视场角(km×km) 扫描间距(km×km) 积分时间(msec) 主波束效率(％) 波束宽度(半功率点)度 开发单位 组织责任单位 6.925 350 0.3 74×43 10×10 2.6 95.3 2.2 10.65 100 0.6 5l×30 10×10 2.6 95.0 1.4 18.7 200 0.6 27×16 10×10 2.6 96.3 0.8 23.8 400 0.6 3l×l8 10×10 2.6 96.4 0.9 36.5 l 000 0.6 14×8 10×10 2.6 95.3 0.4 89.0 3 000 1.1 6×4 5×5 1.3 96.0 0.18 日本三菱电气公司 日本宇宙开发事业团(NASDA)

表8-19 云与地球辐射能量系统测量仪(CERES)的主要技术指标表

传感器 体积 重量 电力 数据传输率 光谱波段(短波) 光谱波段(长波) 光谱波段(全波长) 波段数量 扫描宽度 采样方式 空间分辨率 研制单位 组织责任单位 2个 60cm × 60cm × 70cm 45 kg 45 W 10 kbps 0.3-5μm, 测量太阳反射 8-12 μm, 测量地球辐射 0.3-100μm以上，测量总体辐射量 3+3(2个传感器，每个有三个波段) 地球边际到边际 2个传感器，其中一个横向扫描，另一个360°旋转扫描 20km TRW公司空间与电子部 美国国家航空航天局 Langley研究中心

（6）中分辨率成像光谱仪(MODIS)

MODIS是美国地球观测系统中很有特色的遥感传感器，在TERRA和AQUA卫星上均有装载，而且所载的MODIS均采取直接广播的方式下行数据，构成上、下午频率，MODIS波段涉及陆

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地、海洋、大气等综合信息，获取的数据在地球科学研究和环境监测研究中是不可多得的数据资源。MODIS的主要技术指标如表8-20。

表8-20 中分辨率成像光谱仪(MODIS)的主要技术指标

项 目 重量 扫描频率 测绘带宽 望远镜 体积 指 标 250 kg 每分钟20.3转，与轨道垂直 2330 km×l0 km 直径17.78 cm 1.0 m×l.6 m×l.0 m 项 目 功耗 数据率 量化 空间分辨率 设计寿命 指 标 225w 11兆比特／秒 12比特 250m、500m、1000m 5年

4 中分辨率成像光谱仪MODIS遥感数据特点 （1）MODIS数据资源的特点

MODIS数据主要有三个特点，其一，NASA对MODIS数据实行全球免费接收的政策(TERRA卫星除MODIS外的其他传感器获取的数据均采取公开有偿接收和有偿使用的政策)，这样的数据接收和使用政策对于目前我国大多数科学家来说是不可多得的、廉价并且实用的数据资源；其二，MODIS数据涉及波段范围广(36个波段)、数据分辨率比NOAA—AVHRR有较大的进展(250m、500m和1000m)，见表8-20、表8-21。这些数据均对地球科学的综合研究和对陆地、大气和海洋进行分门别类的研究有较高的实用价值；其三，TERRA和AQUA卫星都是太阳同步极轨卫星，TERRA在地方时上午过境，AQUA将在地方时下午过境。TERRA与AQUA上的MODIS数据在时间更新频率上相配合，加上晚间过境数据，对于接收MODIS数据来说，可以得到每天最少2次白天和2次黑夜更新数据。这样的数据更新频率，对实时地球观测和应急处理(例如森林和草原火灾监测和救灾)有较大的实用价值。

（2）NASA对MODIS数据接收、处理、管理、应用政策

NASA对MODIS数据在接收、处理和使用方面实行全世界范围内免费接收和鼓励推广使用的政策，世界各地均可以通过地面接收站获取到卫星通过该地区的数据。星上具有数据存储和将存储的数据一次性向地面(NASA Goddard空间飞行中心)传输的功能。这样保障了美国每天直接一次性接收获得全球数据，而不再依赖于地面交换的方式。

由于MODIS数据量大，波段多，应用范围广，因此，NASA在数据处理和管理方面采取了分别处理的办法。即陆地数据由美国地质调查局数据中心(EROS)处理，大气和海洋数据由NASA Goddard空间飞行中心(GSFC)负责处理，冰雪数据由位于COLORADO的世界冰雪数据中心处理。这些数据将通过NASA国家级数据中心群DAAC归档管理并提供数据和信息服务。

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表8-21 MODIS波段分布特征

基本用途 陆地与云的界限 波段序号 l 2 3 4 陆地与云的性质 5 6 7 8 9 10 海洋颜色、表层 性质、生物化学 ll 12 13 14 15 16 17 大气水分 18 19 20 地表／云温度 2l 22 23 大气温度 卷云 水汽 臭氧 地表／云温度 24 25 26 27 28 29 30 3l 32 33 云顶高度 34 35 36 波段宽度(nm) 620—670 84l—876 459—479 545—565 1230—1250 1628—1652 2105—2155 405—420 438—448 483—493 526—536 546—556 662—672 673—683 743—753 862—877 890—920 93l—94l 915—965 3.660—3.840 3.929—3.989 3.929—3.989 4.020—4.080 4.433—4.498 4.482—4.549 1.360—1.390 6.535—6.895 7.175—7.475 8.400—8.700 9.580—9.880 10.780—11.280 11.770—12.270 13.185—13.485 13.485—13.785 13.785—14.085 14.085—14.385 光谱灵敏度 W／m-μm-sr 21.8 24.7 35.3 29.0 5.4 7.3 1.0 44.9 41.9 32.1 27.9 2l.0 9.5 8.7 10.2 6.2 10.0 3.6 15.0 0.45(300K) 2.38(335K) 0.67(300K) 0.79(300K) 0.17(250K) 0.59(275K) 6.00 l.16(240K) 2.18(250K) 9.58(300K) 3.69(250K) 9.55(300K) 8.94(300K) 4.52(260K) 3.76(250K) 3.11(240K) 2.08(220K) 2信噪比 128 201 243 228 74 275 110 880 838 802 754 750 910 1087 586 516 167 57 250 等效噪声 温度差(K) 0.05 2.00 0.07 0.07 0.25 0.25 150(SNR) 0.25 0.25 0.05 0.25 0.05 0.05 0.25 0.25 0.25 0.25

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此外，我国于2002年5月15日成功发射海洋1号遥感卫星（HY-1）。该卫星主要用于海洋水色探测，卫星质量为369kg，卫星轨道高度798km，为太阳同步轨道，以可见光、红外探测水色、水文为主，携带的传感器为：海洋水色扫描仪，有8个可见光、近红外波段和2个红外波段，空间分辨率1.1km；CCD成像仪，有4个可见光和近红外波段，空间分辨率250m。设计寿命2年。通过对海水光学特征、叶绿素浓度、海表温度、悬浮泥沙含量、可溶有机物和海洋污染物质的观测，以及对海水、浅海地形、海流特征、海面上大气气溶胶等要素的观测，掌握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，了解重点港湾的悬浮泥沙分布规律，为海洋生物资源合理开发利用、沿岸海洋工程、河口港湾治理、海洋环境监测、环境、执法管理等提供科学依据和基础数据。

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附录 遥感卫星一览表

卫星名称 Landsat1，2 （美国， 1972，1975） 轨道参数 太阳同步轨道 高度：915 km 倾角：约99.1° 重复周期：18天 太阳同步轨道 Landsat3 （美国，1978） 高度：915 km 倾角：约99.1° 重复周期：18天 Landsat4，5 （美国， 1982，1984） 太阳同步轨道 高度：705 km 倾角：约98.2° 重复周期：16天 太阳同步轨道 Landsat7 （美国，1999） 高度：705 km 倾角：约98.2° 重复周期：16天 太阳同步轨道 IKONOS （美国，1999） 高度：680 km 倾角：约98.2° 重复周期：3天 太阳同步轨道 EOS-AM （美国，1998） 高度：705 km 倾角：约98.2° 重复周期：16天 太阳同步轨道 EOS-PM （美国，2000） 高度：705 km 倾角：约98.2° 重复周期：16天 MODIS-N ASTER MISR CERES MOPITT MODIS-N CERES AIRS AMSU-A MHS MIMR EarthWatch （美国， 1997～2001） 太阳同步轨道 高度：470 km 倾角：约97.3° 重复周期：2天 太阳同步轨道 OrbView （美国， 1997～2002） 高度：460 km 倾角：约97.2° 重复周期：2～3天 OrbView-1 OrbView-2 4（VIS，NIR） 1（PAN） 4 m 1 m或2 m 4，8，15km EarlyBird QuickBird 35 14 4 3 3 35 3 7 15 5 8 4（VIS，NIR） 1（PAN） 4（VIS，NIR） 1（PAN） 250，500，1000m 2330 km 15，30，90 m 240，1.92 m 25 km 22，66，120 km 250，500，1000m 2330 km 25 km 12 km 40 km 13 km 2—10 km 15 m 3 m 2.44 m 0.61 m 1400 km 30 km 16.5km 60 km 408 km ETM+ SeaWiFs 高分辨率数字相机 4（VIS，NIR） 1（PAN） MSS TM 4（VIS，NIR） 6（VIS，NIR） 1（TIR） 6（VIS，NIR） 1（TIR） 1（PAN） 80 m 30 m 120 m 30 m 60 m 15 m 1.13*4.5km 4 m 1 m 185 km 2800 km 11 km 185 km 185 km MSS RBV 4（VIS，NIR） 3（VIS，NIR） 80 m 40 m 185 km 传感器 MSS RBV 波段 4（VIS，NIR） 3（VIS，NIR） 分辨率 80 m 80 m 覆盖宽度 185 km

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太阳同步轨道 Seasat （美国，1978） 高度：790km 倾角：约108° 重复周期： 105~165天 GOES （美国，1975～） 地球同步轨道 高度：3600 km 倾角：0° 太阳同步轨道 NOAA-6～14 （美国， 1979~1993） 高度： 833或870 km 倾角：约98.9°或98.7° 太阳同步轨道 NOAA-15,16 （美国， 1998，2000） 高度： 833或870 km 倾角：约98.9°或98.7° SPOT1～3 （法国， 1986，1990，1993） 太阳同步轨道 高度：832 km 倾角：约98.7° 重复周期：26天 太阳同步轨道 SPOT4 （法国，1998） 高度：832 km 倾角：约98.7° 重复周期：26天 太阳同步轨道 SPOT5 （法国，2002） 高度：832 km 倾角：约98.7° 重复周期：26天 太阳同步轨道 CBERS，ZY-1、2 （中国， 1999，2000） 高度：778 km 倾角：约98.5° 重复周期：26天 太阳同步轨道 高度：863 km 倾角：约98.8° 重复周期：11天 地球同步轨道 高度：36000 km 倾角：0° VISSR 4（VIS） 1（TIR） 1（水汽） 1.25 km 5 km 5 km HRVIR HRG HRS CCD IR-MSS WFI FY－1A,B,C,D （中国，1988，1990,1999,2002） FY－2A，B （中国， 1997，2000） VISSR 4（VIS，NIR） 1（PAN） 3（VIS，NIR） 1（NIR） 1（PAN） 1（PAN） 4（VIS，NIR） 1（PAN） 3（VIS，NIR） 1（TIR） 2（VIS，NIR） 10（VIS，NIR，TIR） 20 m 10 m 1km 10 m 20 m 2m 1km 10 m 19.5 m 80 m 160 m 256 m 1.1 km 117 km 2000 km 117 km 2000 km 120 km 113 km 120 km 890 km VISSR VAS AVHRR/3 TOVS-SSU TOVS-HIRS/2 TOVS-MSU SBUV AVHRR/3 TOVS-HIRS/2 AMSU-A AMSU-B SBUV/2 HRV 2（VIS，NIR） 11（VIS，NIR，TIR） 5 3 10 4 12 1（PAN），5 10 15 5 12 3（VIS，NIR） 1（PAN） 1.1 km 147 km 20 km 110 km 169.3 km 0.5 km 20 km 40 km 15 km 169.3 km 20 m 10 m 117 km 注： 2HRV 2700 km 736 km 2200 km 2347 km 2700 km 2200 km 2240 km 2240 km 0.8—7 km 14 km 6000 km CZCS SAR 6（VIS，NIR，TIR） 1（L-band） 800 m 25 m 1200 km 75 km VEGETATION 4（VIS，NIR） VEGETATION 4（VIS，NIR）

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ERS-1，2 （欧空局， 1991，1995） METEOSAT-1～7， MSG（欧空局， 1977～1997，2000） METOP （欧空局，2003） 太阳同步轨道 高度：785 km 倾角：约98.5° 重复周期：35天 地球同步轨道 高度：3600 km 倾角：0° 太阳同步轨道 高度：840 km 倾角：约98.8° 非太阳同步 圆形轨道 高度：1250 km 倾角：约83° 太阳同步轨道 高度：900 km 倾角：约98° 非太阳同步 ALMAZ-1B （俄罗斯，1996） GOMS-1,2 （俄罗斯， 1994，2000） IRS-1A （印度，1988） IRS-1B（1991） IRS-1C，1D （印度， 1995，1998） INSAT （印度，1982） 圆形轨道 高度：400 km 倾角：约73° 地球同步轨道 高度：3600 km 倾角：0° 太阳同步轨道 高度：904 km 倾角：约99° 重复周期：22天 太阳同步轨道 高度：817 km 倾角：约98.7° 重复周期：24天 地球同步轨道 高度：3600 km 倾角：0° 太阳同步轨道 RADARSAT （加拿大，1995） 高度：796 km 倾角：约98.6° 重复周期：24天 SAR LISS-Ⅰ LISS-Ⅱ LISS-III PAN WIFS VHRR CCD3 SAR，MSU，SLR，SROM，OSSI，BALKOM VISSR 1（VIS） 1（TIR） 1（水汽） 4（VIS，NIR） 4（VIS，NIR） 3（VIS，NIR） 1（NIR） 1（PAN） 4（VIS，NIR） 1（VIS）1（TIR） 3（VIS，NIR） 1（C-band） 8—100 m 50— 500km 1.25 km 6.5 km 6.5 km 73 m 37 m 23 m 70 m 5.8 m 188 m 2 km，8 km 1 km 146 km 146 km 142 km 70 km 810 km AVHRR/3 HIRS/3 AMSU-A MHS Mereor-1～3 （苏联/俄罗斯， 1969～1998） Meteor-3M （俄罗斯，2000） MRTVK MSU-SA MSU-VS Fragment MVIRI 3 12 1（PAN），5 10 15 2（VIS，NIR） 4（VIS，NIR） 3（VIS，NIR） 8（VIS，NIR） 5km 1km，3km 0.5 km 20 km 40 km 240m 170m 30m 80m 1400km 600km 30km 85km SAR ATSR RA 1（C-band） 4 30m 1km 100km 500km

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太阳同步轨道 MOS-1，MOS-1B （日本， 1987，1990） 高度：909 km 倾角：约99° 重复周期：17天 太阳同步轨道 JERS （日本，1992） 高度：568 km 倾角：约98° 重复周期：44天 太阳同步轨道 TRMM （日本/美国， 1997） 太阳同步轨道 ADEOS （日本，1996） 高度：797 km 重复周期：41天 太阳同步轨道 高度：800 km ADEOSⅡ （日本，1999） 倾角：约99° 重复周期： 3或4天 GMS-1～5 （日本， 1977～1995） 地球同步轨道 高度：3600 km 倾角：0° 高度：3505 km 倾角：约35° VIRS TMI PR CERES LIS OCTS，AVNIR， NSCAT，TOMS， ILAS AMSR，GLI， DCS，TOMS， ILAS-Ⅱ， SeaWinds， POLDER， HiRDLS VISSR 1（VIS） 2（TIR） 1（水汽） 1.25 km 5 km 5 km 5 5 1 3 1 12，5， 1，6， 8，1， 3 2 km 3.8—45 km 250m*4.3km 25 km 5 km 8 m—42 km 615 km 630 km 220 km 全球 550 km 20km— 2795km MESSR VTIR MSR OPS SWIR SAR 4（VIS，NIR） 1（VIS） 3（TIR） 1（Km-band） 1（O-band） 3（VIS，NIR） 4（NIR） 1（L-band） 50 m 0.9 km 2.7 km 31 km 23 km 18 m 75 km 100m*2 1500 km 317 km 倾角：约98.6° POLDER，IMG，

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