中国遥感卫星现状及发展

1中国遥感卫星现状及展望学院：地球物理学院专业：空间信息与数字技术学号：201205090126姓名：高燕2014年11月30日2摘要：本文主要讲述了中国遥感卫星的发展历程、现状、应用领域及发展趋势。并且给出了高分一号、CBERS系列卫星的参数。一、中国遥感卫星的发展历程：中国的遥感卫星包括返回式国土普查卫星、气象卫星系列、海洋卫星系列、环境与灾害监测小卫星群，以及其他小卫星和微小卫星等。从1958年5月17日，毛泽东同志指示“我们也要搞人造地球卫星”开始，我国航天事业从有到无，从小到大，经历了艰苦创业、配套发展、改革振兴和走向世界等几个重要阶段。1970年4月24日，我国成功发射了第一颗人造地球卫星——东方红一号，成为继苏联、美果、法国和日本之后第5个发射人造地球卫星的国家。此后30年中，我国自行研制、发射了48颗不同型号卫星和试验飞船，广泛应用于经济、科技、文化和国际等各个领域。从1975年11月26日成功发射第一颗返回式卫星开始，至1985、1986年，我国利用返回式卫星技术，成功发射两颗国土资源普查卫星，初步解决了国家调查急需卫星遥感信息源的问题。中国是世界上第3个掌握卫星回收技术的国家，卫星回收成功率达到国际先进水平。1988年9月7日成功发射风云一号A卫星（FY-1A），1997年6月19日，成功发射风云二号A气象卫星（FY-2A），现在在轨运行的有FY-1和FY-2，为气象预报提供了国产气象保障。1999年10月14日，成功发射中巴地球资源一号卫星（CBERS-1）,到2002年初运行两年多，各项指标都很正常，获取23万多景卫星遥感数据，广泛应用于农业、林业、水利、矿产、能源、环保、城市、减灾和测绘等领域，填补了我国传输型地球资源卫星遥感数据的空白。2000年6月28日，航天清华一号微型卫星（HT-1）发射成功，标志着我国小卫星遥感技术日趋成熟。二、各种类型卫星的应用及遥感数据：1.国土普查卫星1985、1986年，我国利用返回式遥感技术、成功发射和回收两颗国土普查卫星，利用胶片感官成像，两颗卫星获取包括黑白全色胶片和假彩色红外反转胶片约4000m，保存在中国国土资源航测遥感中心。1.1国土普查卫星胶片特点（1）黑白全色胶片感光范围0.40~0.70um。（2）假彩色红外反转胶片感光范围0.50~0.80um。（3）相片中心部位地面分辨率近10m，边缘部位40~50m。1.2国土普查卫星胶片应用两颗国土普查卫星照片，在中国遥感卫星地面站建成运行之前，解决了一部分卫星遥感信息急需问题。在京津唐、黄河三角洲、“三北”防护林、黑龙江中上游、塔里木盆地北缘、山西大同煤田等地区发挥了重要作用。（1）京津唐地区3利用国土普查卫星照片结合TM资料以及该地区历年的常规调查统计资料，对该地区水资源利用现状进行了下述分析：1）土地利用调查与制图；2）劣质土退化地调查，并提出改良建议。3）森林资料调查与制图。4）环境要素调查，分析自然环境变迁，提出国土规划的宏观对策建议；5）地壳稳定性评价和重点工程地质稳定性评价；6）固体矿产资源调查；7）旅游景观调查与制图；8）城市区域规划等。（2）黄河三角洲地区利用国土普查卫星照片研究了下述问题：1）黄河尾闾摆动规律及发展趋势；2）土地利用现状调查与利用；3）草场类型及调查制图；4）森林资源调查和造林设计；5）浅层淡水和卤水资源；6）滩涂资源调查及开发利用；7）黄河口泥沙扩散调查等。2.风云一号、风云二号气象卫星应用风云气象卫星系列包括两类气象卫星，即FY-1太阳同步轨道气象卫星（又称极轨气象卫星）和FY-2地球静止轨道气象卫星。至今发射了3颗FY-1卫星、2颗FY-2卫星。前两颗FY-1卫星装有5通道可见光和红外扫描辐射计，第3颗卫星的探测通道数增加为10个，增加了对云层、陆地和海洋的多光谱探测能力。FY-2卫星装有3通道的可见光、红外和水气扫描辐射计，拍摄的云图资料填补了我国西部、西亚和印度洋上的大范围观测空白。该卫星还具有很强的数据收集和转发功能。空间运行测试表明，第3颗FY-1卫星和FY-2卫星的主要技术指标已达到20世纪90年代初的国际水平。两类气象卫星的业务化应用在我国天气预报和气象研究等方面发挥了重要作用。2.1风云一号C气象卫星性能风云一号C气象卫星（FY-1C），于1999年5月发射成功，经过6月24日至7月18日在轨测试，表明卫星性能符合设计要求，至今工作状态良好，FY-1C的技术指标如下：轨道特征轨道高度轨道周期轨道回归周期卫星质量星体尺寸姿态设计寿命遥感仪器星下点地面分辨率通道个数太阳同步轨863km102.332min10.61天950kg1.42m*1.42m*1.20m（标准六面体）三轴稳定2年两台10通道的可见光和红外扫描辐射计，互为备份1．1km10个4道10个通道的波长分别见下表：通道波长（um）通道波长（um）123450.58~0.860.84~0.893.55~3.9310.3~11.311.5~12.56789101.58~1.640.43~0.480.48~0.530.53~0.580.900~0.9652.2风云二号B气象卫星性能风云二号B气象卫星（FY-2B），于2000年6月25日发射成功，为静止轨道气象卫星，定位在东经105°赤道上空、距地面35800km的地球同步轨道上。卫星是一个直径为2.1km、高1.6m的圆柱体，卫星姿态是自旋稳定。星上辐射扫描仪每半个小时颗获取一幅全景原始云图信息。卫星3个通道的指标见下表。通道波长（um）作用可见光红外水冷0.55~1.0510.5~12.56.2~7.6可得到白天白云和地表的反射辐射信息颗得到昼夜云和地表的热红外辐射信息可得到对流层中上部的水冷含量信息气象卫星云图在国民经济建设中用于检测台风、沙尘暴、大雾、积雪、梅雨和强对流天气、森林火情、植被、海冰、水情及生态环境。3.资源卫星应用1999年10月，中国和巴西联合研制的CBERS-1发射成功，星上装有5谱段CCD相机、4谱段红外多光谱扫描仪、2谱段宽视场成像仪等。卫星已经成功运行2年，获取了23万多景遥感数据，广泛应用于农业、林业、水利、矿产、能源、测绘、环保等部门，填补了我国卫星资源遥感领域的空白，创造了我国卫星研制史上的多项第一。根据CBERS-1数据质量及应用潜力评价分析和11个示范应用项目成果，CBERS-1主要应用领域为：1）土地资源调查，如深圳市土地利用；2）农作物估产，如新疆阿克苏地区棉花种植面积调查，已建成新疆棉花面积遥感监测系统；3）森林资源调查，如西藏林芝地区，已能满足森林资源检测对土地类型、面积和森林蓄积精度要求；4）荒漠化调查，如在我国西部地区的额新疆、青海、甘肃、内蒙等6个示范区，颗检测荒漠化程度；5）矿产和地下水资源调查，如塔里木盆地北边缘矿产和地下水资源，预测了4处金、铜矿产的成矿有利靶区，找到了5条铜矿化带。初步查明了塔里木河流域浅层地下水；6）城市扩展研究，如对长株潭城市群地区城市扩展和交通变化的调查，并预测扩展趋势；7）环境调查，如滇池、巢湖、太湖的水质和北京市地区大气质量监测；8）生态环境，以东北地区区域环境调查为例，建立了环境地物波谱数5据库及环境动态监测系统；9）海岸带资源调查，如广西北海山口红树林分布，上海崇明岛滩涂土地利用及岸线变迁的调查；10）可持续发展综合指标研究，如黄河三角洲地区可持续发展指标体系中，资源与生态环境系统中的绝大多数指标都可以提取；11）灾害调查，如西藏易贡地区滑坡监测、评估；宁夏汝箕沟煤层自然调查。4.海洋一号卫星应用2002年5月15日发射成功的海洋一号卫星（HY-1）,轨道高度798km，星上有效载荷主要包括：CCD成像仪和海洋水色扫描仪有效载荷谱段编号谱段范围（um）扫描宽度（km）空间分辨率(m)CCD成像仪12340.42~0.500.52~0.600.61~0.690.76~0.89500250海洋水色扫描仪5670.402~0.4220.433~0.4530.480~0.50014351100海洋水色扫描仪8910111213140.510~0.5300.555~0.5750.660~0.6800.730~0.7700.845~0.88510.30~11.4011.40~12.5014351100HY-1卫星用于调查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等，为海洋生物资源合理开发和利用提供科学依据。可了解重点河口港湾的悬浮泥沙分布规律，为沿岸海洋工程及河口港湾治理提供基础数据。可检测海面油膜、富营养、热污染、海冰冰情、浅海地形等，为海洋环境监测、环境保护、管理执法提供信息。为研究海洋动力环境，海洋在全球co2循环中的作用及厄尔尼诺现象提供大洋水色环境资料。5.环境与灾害监测小星群应用环境与灾害监测小卫星已列入规划，包括6颗小卫星，“十五”期间研制3颗，其中光学卫星2颗，雷达卫星1颗。光学卫星包括：CCD相机、红外多光谱扫描仪、超光谱成像仪。雷达卫星装有X波段合成孔径雷达。该小卫星可全天候进行灾害和环境监测与预报。6.中国遥感卫星的应用与发展《中国的航天》白皮书给出中国航天近期目标（2000~2010年或稍后的一个时期）是：我国要建立长期稳定运行的卫星对地观测系统及其相应的全国卫星遥感应用体系。对地观测体系是以气象卫星系列、资源卫星系列、海洋卫星系列和6环境与灾害监测小卫星群组成长期稳定运行的卫星对地观测体系，实现对中国及周边地区甚至全球的陆地、大气、海洋的立体观测和动态监测。统一规划和建设各种卫星遥感地面应用系统，建立覆盖全国的地面卫星遥感数据接收、处理和分发系统，实现资源共享；在对地卫星遥感主要应用领域，形成较完整的业务化应用体系。中国航天远期发展目标（2000~2020年或稍后的一个时期）是：建成多种功能和多种轨道的、由多种卫星系统组成的空间基础设施；建成天地协调配套的卫星地面应用系统，形成完整、连续、长期稳定运行的天地一体化系统。6.1气象卫星发展计划中国气象卫星在国际上以赢得了广泛关注，风云一号气象卫星，已被世界气象组织（WMO）正式列为业务气象卫星，成为全球气象卫星观测网的一员，越来越多的国际用户也开始接受利用其观测资料，风云二号气象卫星，尽管遭受了暂时挫折，但影响也很大。根据国务院批准的《“九五”后两年至2010年我国气象卫星及应用发展计划》，气象卫星发展计划表如下：卫星型号主要性能目前状态FY-1业务星FY-1C后续星，性能相同正样生产状态FY-2C、D、E业务星5通道扫描辐射计立项评审和研制阶段FY-3A、B试验星FY-3C、D、E业务星多通道扫描辐射计、中分辩率成像光谱仪、微波辐射仪和微波成像仪以及垂直探测器等立项评审和初样研制阶段FY-4三轴稳定平台，先进的卫星扫描辐射计预研阶段6.2中巴地球资源卫星发展计划1999年10月14日，CBERS成功发射后，于2000年3月2日完成卫星在轨测试工作交付用户使用。针对第1颗星存在的问题，在CBERS-2中对CCD相机、红外扫描仪及宽视场成像仪进行了改进，提高了有效性和可靠性。CBERS-2发射后，CBERS-1和CBERS-2两颗星同时在轨工作，重复观测周期将由26天缩短为13天，满足希望缩短观测周期和提高时间分辨率的用户，如农、林、环境、灾害等的需求。（1）CBERS-3、CBERS-4卫星的发展方针根据我国政府决定，第2代CBERS-3、CBERS-4将继续与巴西合作，我们遵循下列原则：1）保持对用户提供遥感数据连续性，并尽可能与现有地面站的能力和发展相适应；2）考虑用户对遥感器性能改进的要求和国际上遥感技术发展的趋势，对现有星上遥感设备进行改造，增加新型遥感器，以增强竞争能力，面对日益激烈的各种国际遥感信息源的竞争；3）CBERS-1卫星平台在设计上已考虑到能适应多种要求，因此改进时可缩短研制周期和节省经费，并继续采用原有卫星平台，只做必要的改进和完善；4）即使研制和及时发射以保证接替，不使用户获取的实时遥感数据断档。（2）CBERS-3、CBERS-4卫星的方案设