环境遥感卫星

引言

随着全球环境问题日益突出，环境灾害与环境事故频发，卫星遥感技术在环境监测与管

理中得到大量应用， 在环境保护中发挥的作用受到国际社会的高度重视。美国、日本及欧

洲的一些国家近年来都在大力发展环境遥感监测技术。目前在轨运行的和计划发展的国内外

卫星传感器提供数据的空间分辨率已从公里级发展到亚米级，重复观测频率从月周期发展到

几小时，光谱波段跨越了可见光、红外到微波，光谱分辨率从多波段引言 随着全球环境问

题日益突出，环境灾害与环境事故频发，卫星遥感技术在环境监测与管理中得到大量应用，

在环境保护中发挥的作用受到国际社会的高度重视。美国、日本及欧洲的一些国家近年来都

在大力发展环境遥感监测技术。目前在轨运行的和计划发展的国内外卫星传感器提供数据的

空间分辨率已从公里级发展到亚米级， 重复观测频率从月周期发展到几小时，光谱波段跨

越了可见光、红外到微波，光谱分辨率从多波段广，是当前环境保护管理的重要技术手段之

一 ，为我国环境可持续发展发挥重要作用。

１ 卫星遥感技术在环境保护应用中的主要进展

１．１ 水环境遥感监测技术进展 水环境遥感监测技术由于遥感机理不同分为海洋水色

卫星遥感和内陆水体卫星遥感。内陆水体环境比海洋水体环境复杂得多，水域面积相对小且

污染类型多样， 要

环境遥感

第一章 绪论

一 遥感的概念：遥远的感知。是通过遥感器远距离不接触对象地采集目标对象的数据，并通过对数据的分析来获取有关地物目标、地区或想象的信息的一门科学和技术。

遥感数据通常是电磁波的范畴。即利用航天、航空（包括近地面）遥感平台上的遥感仪器，获取地球表层（包括陆圈、水圈、生物圈和大气圈）特征的反射或发射电磁辐射能对数据，通过数据处理和分析，定性、定量地研究地球表层的物理过程、化学过程、生物过程、地学过程，为资源调查及环境监测等服务。

这里环境遥感，我们是把地球作为要遥感对象。是以地磁波与地球表面物质相互作用为基础，探测、分析和研究地球资源与环境，揭示地球表面各要素的空间分布特征与时空变化规律的一门科学技术。

二 遥感过程

遥感过程包括遥感数据获取---数据处理、分析---数据应用等的全过程。 遥感的理论基础是建立在物体电磁波辐射原理基础上的。遥感成像原理就是基于感应和记录地物反射和发射的电磁辐射能量。

遥感数据获取系统大致分为四个部分：辐射源、大气窗口、目标和传感器。

遥感过程图

1能源 遥感分为被动和主动遥感。所有的被动遥感所利用的能源是太阳辐射能。太阳能的波普范围，包括紫外，可见光、红外等。它的强度随时间、地点而变化。被动遥

遥感应用模型—— 水环境遥感监测

武汉大学遥感信息工程学院 巫兆聪 教授 zcwoo@http://www.77cn.com.cn

Contents1

水环境概述2

水环境遥感原理3

水资源遥感监测4

水体富营养化遥感监测5

悬浮固体遥感监测有色可溶性有机物遥感监测5

1

水环境概述

一、水环境 1 水环境水环境是由地球表层水圈所构成的环境， 它包括在一定时间 内水的数量、空间分布、运动状态、化学组成、水生生物种群和水

体的物理性质。水环境按其范围大小，可分为区域水环境(如流域水环境、城 市水环境等)、全球水环境。

就特定区域而言，水环境又可分为地表水环境和地下水环境。

一、水环境 2 水体水体有两层含义： 一般指河流、湖泊、沼泽、水库、地下水、海洋的总称；

在环境学领域中，水体包括水中的悬浮物、溶解有机物质、底 泥和水生生物等完整的生态系统或完整的综合自然体。 水环境污染研究中， “水”与“水体”的概念区分十分重要。 例如，重金属污染物易从水转移到底泥中，着眼于水，似乎未受污 染，但从水体看，则受到较严重的污染，成为长期的次生污染源。

3 I类水体与II类水体根据水色遥感的研究对象，可以分为大洋开阔水体遥感、近岸水体遥感和内陆水体遥感。 Ⅰ类水体即大洋开阔水体，其光学特

第3章 水环境遥感

内容提要

3.1 水体的光谱特性 3.2 水资源遥感 3.3 水体污染监测

3.3.1 内陆水体污染遥感监测 3.3.2 海洋污染遥感监测 3.4 水质参数遥感反演

3.1 水体的光谱特性

3.1 水体的光谱特性

从水体中得到的遥感光谱信号是多种信号的复合体，它包 括了大气散射及水面、水底的反射以及水体中多种综合 因素的散射辐射。波长为?的遥感光谱信号的传播过程如 下图所示 ：

3.1 水体的光谱特性

由高度为Z的传感器接收到的遥感光谱信号L可用下式表示：

3.1 水体的光谱特性

上图和上式可以看出，由于水体的透光性和水面的反 射性，由传感器接受到的水体遥感光谱信号包含了来 自大气、水面、水体以及水底各个不同层次的光谱信 号，是一个经过了叠加的综合信号。包括了水体中叶 绿素的光谱信号、悬浮泥沙、污染物、流场等的光谱 信号。水体遥感是复杂的。

3.1 水体的光谱特性

纯水在 400～ 1100 nm之间的吸收和散射特性

3.1 水体的光谱特性

上图为纯水在400-1100nm之间分辨率为1nm的吸收 和散射特性。

然而,就多种传感器的表面水质监测而言,还必须 知道波谱段探测信号的反演能力。因为适当的波段划 分,选择和组合会带来许多优点:减

资源环境遥感课件

第四章：环境遥感图像解译概述： 遥感图象解译：通过遥感图象所提供的各种信息特 征进行分析、推理与判断，最终达到识别目标或现 象的过程。 遥感信息提取的两个途径： 目视解译：解译者的知识和经验在识别解译中起主要作 用，但难以实现对海量空间信息的定量化分析； 计算机数字图象处理：速度快，数据处理方式灵活多 样，但是整个处理过程多是以人机交互方式进行的，各种 处理算法的好与坏往往离不开人工解译或人的经验与知识 介入。

两种方法各有利弊，两者的结合才更为有效。

资源环境遥感课件

第四章：环境遥感图像解译概述：

人工目视判读结果图

计算机数字图象处理结果图

资源环境遥感课件

第四章：环境遥感图像解译概述： 遥感影像解译人员必须具备： 遥感系统知识 ：每张图像是怎样形成的；不同的遥感 器是如何描述景观特征的，它采用了何种电磁波谱段，具 有多大的分辨率，用什么方式记录图像，以及这些因素是 如何影响图像，怎样从影像中得到有用信息等； 专业知识：指需要熟悉所解译的学科及相关学科的知 识。包括对地物成因联系、空间分布规律、时相变化以及 地物与其他环境要素间的联系等知识 ； 地理区域知识：指区域特点、人文自然景观等 ，解译

者对这一地区的了解能帮助直接识

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

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

商业高分辨率卫星 ：红色

TM（30m）、ETM（15m）比较低分辨率的卫星部分数据免费，但这两个卫星数据也不完全免费，也有需要买的，像事业单位和政府单位可以免费申请国家的资源三号和高分一号数据，免费的卫星并不多，更高分辨率的卫星大多都要钱。

快舟一号 KZ-1

对地 观测

1.2 米

2013/09/25

在轨

目前只 接受单 位用户 的申请

快舟二号 KZ-2 环境一号 1A /1B HJ-1A /1B 环境一号 1C HJ-1C 风云系 列 风云一号 A 30 米 4米 2008/09/06 2012/11/19 1988/9/7 36 月 36 月 只工 作了 39 天 只工 作了 158 天 风云一号 C 1999/5/10 2年 2007 年 1 月被 摧毁 2010 仍在 轨运 行超 期服 役 6 年多 申请 3年 申请 申请 申请 申请 申请

风云一号 B

1990/9/3

申请

风云一号 D

2002/5/15

风云二号 01 风云二号 A (02 星) 风云二号 B (03 星) 风云二号 C (04 星)

1994 年 4 月 2日

2000 年 6 月 25 日 2004 年 10 月 19 日

申请 申请

风云二号 D (05 星) 风云二号 E (0

国外遥感卫星发展现状

目录

1 2

前言 ............................................................................................................... 3 美国 ............................................................................................................... 5 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 3

地球观测系统（EOS） ..................................................................... 5 美国陆地卫星系统（LANDSAT） ......................................................... 6 轨道观测卫星（ORBVIEW） ................................................................

SPOT卫星

SPOT卫星是法国空间研究中心（CNES）研制的一种地球观测卫星系统。―SPOT‖系法文Systeme Probatoire d’Observation dela Tarre的缩写，意即地球观测系统。

目 录

1卫星简介 2卫星参数

2.1 轨道参数 2.2 观测仪器 2.3 数据参数 2.4 谱段参数 2.5 数据应用范围

3传感器特点 4发展历程

4.1 SPOT-1 4.2 SPOT-4 4.3 SPOT-5

1卫星简介

Spot系列卫星是法国空间研究中心，（CNES）研制的一种地球观测卫星系统，至今已发射Spot卫星1-6号，1986年已来，Spot已经接受、存档超过7百万幅全球卫星数据，提供了准确、丰富、可靠、动态的地理信息源，满足了制图、农业、林业、土地利用、水利、国防、环境、地质勘探等多个应用领域不断变化的需要。[1]

2卫星参数

轨道参数

Spot卫星采用高度为830km，轨道倾角为98.7度的太阳同步准回归轨道,通过赤道时刻为地方时上午10：30，回归天数（重复周期）为26d。由于采用倾斜观测，所以实际上可以对同一地区用4～5d的时间进行观测。

观测仪器

Spot1，2，3上搭载的传感器HRV采用CCD（cha