遥感平台及与运行特点.

第二章遥感平台及与运行特点•第一节遥感平台的种类•第二节卫星轨道及运行特点•第三节陆地卫星及运行特点•第四节其他卫星及运行特点第一节遥感平台的种类遥感平台航天平台航空平台地面平台高度150km高度30km以内高度100米卫星、火箭、航天飞机、宇宙飞船。三角架、遥感塔、遥感车（船）、建筑物的顶部等各类飞机、飞艇、气球等遥感中搭载传感器的工具统称为遥感平台。地面平台：三角架、遥感塔、遥感车和遥感船等与地面接触的平台称为地面平台或近地面平台。它通过地物光谱仪或传感器来对地面进行近距离遥感，测定各种地物的波谱特性及影像的实验研究。三角架：0.75-2.0米；测定各种地物的波谱特性和进行地面摄影。遥感塔：固定地面平台；用于测定固定目标和进行动态监测；高度在6米左右。遥感车、船：高度的变化；测定地物波谱特性、取得地面图像；遥感船除了从空中对水面进行遥感外，可以对海底进行遥感。•航空平台：包括飞机和气球。飞机按高度可以分为低空平台、中空平台和高空平台。–低空平台：2000米以内，对流层下层中。–中空平台：2000-6000米，对流层中层。–高空平台：12000米左右的对流层以上。–气球：低空气球：凡是发放到对流层中去的气球称为低空气球；高空气球：凡是发放到平流层中去的气球称为高空气球，可上升到12-40公里的高空。填补了高空飞机升不到，低轨卫星降不到的空中平台的空白。•航天平台：包括卫星、火箭、航天飞机、宇宙飞船。spaceshuttleaircraftOntheGroundSatellites可应用的遥感平台遥感平台高度目的与用途其他静止卫星36,000km定点地球观测气象卫星(GMS等)圆轨道卫星(对地观测卫星)500km~1,000km定期地球观测Landsat、SPOT、MOS等小卫星400km左右各种调查航天飞机240km~350km不定期地球观测、空间实验无线探空仪100m~100km各种调查(气象等)高高度喷气机10,000~12,000m侦察、大范围调查中低高度喷气机500~8,000m各种调查航空摄影测量飞艇500~3,000m空中侦察、各种调查直升机100~2,000m各种调查、摄影测量系留气球800m以下各种调查无线遥控飞机500m以下各种调查、摄影测量飞机、直升机牵引飞机50~500m各种调查、摄影测量牵引滑翔机索道10~40m遗址调查吊车5~50m近距离摄影测量地面测量车0~30m地面实况调查车载升降台人造地球卫星——目前运用最广的遥感平台（1）低高度、短寿命卫星：150~350km，不到一年（2）中高度、长寿命卫星：350~1800km，3~5年（3）高高度、长寿命卫星：约为36000km遥感卫星系列气象卫星系列陆地卫星系列海洋卫星系列一、开普勒定律:天体运行的规律卫星在空间运行，遵循天体运动的开普勒三定律。（一）开普勒第一定律星体绕地球（或者太阳）运动的轨道是一个椭圆，地球（太阳）位于椭圆的一个焦点上。近地点近地点第二节卫星轨道及运行特点（二）开普勒第二定律从地心（或者太阳中心）到星体的连线（星体向径），在单位时间扫过的面积相等。卫星在离地近的地方经过时的速度要快些，在离地远的地方运行的速度要慢些。（三）开普勒第三定律行星的公转周期的平方与它的轨道长半径的立方成正比。卫星绕地球的运行周期的平方与它的轨道长半径的立方成正比。T2/（R+a）3=CT：运行周期，R：地球半径；a：轨道长半径；C：开普勒常数卫星绕地球运行轨道的种类•二、卫星轨道参数•人造地球卫星在空间的位置可以用几个特定数据来确定，这些数据称为轨道参数,对地观测卫星轨道一般为椭圆形，轨道有6个参数：•1、长半轴a:即卫星离地面的最大高度,它用来确定卫星轨道的大小；•2、偏心率e:决定卫星轨道的形状；•这两个参数决定了卫星轨道的形状•3、升交点赤经Ω:卫星轨道与地球赤道面有两个交点，卫星由南向北飞行时与地球赤道面的交点称为升交点，卫星由北向南飞行时与地球赤道面的交点称为降交点；升交点与春分点之间的角距为Ω．••4、近地点角距w:升交点向径与轨道近地点向径之间的夹角；升交点：卫星由南向北运行时，与地球赤道面的交点降交点：卫星由北向南运行时，与地球赤道面的交点从地球上看，太阳沿黄道逆时针运动，黄道和赤道在天球上存在相距180°的两个交点，其中太阳沿黄道从天赤道以南向北通过天赤道的那一点，称为春分点。•5、轨道面倾角i:•地球赤道平面与卫星轨道平面间的夹角；•6、卫星过近地点的时刻T•这四个参数决定了卫星轨道面与赤道面的相对位置一些常用参数1、卫星速度：其中：M—地球质量G—万有引力常数r—卫星距地心高度（R+h）rGMv3、卫星高度：卫星在太空绕地球运行的轨道距地球表面的高度。GMrT322、卫星运行周期：卫星在轨道上绕地球运行一周所需要的时间，公式为：23THRC4、同一天相邻轨道间在赤道处的距离5、每天卫星绕地圈数：6、重复周期：卫星从某地上空开始运行，经过若干时间的运行后，回到该地上空所需要的天数。22460aTLR22460aRnLTintdDnn三、卫星姿态角滚动俯仰航偏以卫星质心为坐标原点，沿轨道前进的切线方向为X轴，垂直轨道面的方向为Y轴，垂直XY面的为Z轴。四、遥感卫星的轨道类型地球同步轨道（Geosynchronoussatelliteorbit）卫星运行周期与地球自转周期相同的轨道称为地球同步卫星轨道，当地球同步轨道面与赤道面重合时，称该轨道为静止轨道。太阳同步轨道（sun-synchronoussatelliteorbit）轨道平面绕地轴旋转的方向与地球公转的方向相同,旋转的角速度等于地球公转的平均角速度。地球静止卫星轨道(geostationarysatelliteorbit)在无数条同步轨道中，有一条圆形轨道，它的轨道平面与地球赤道平面重合，在这个轨道上的所有卫星，从地面上看都像是悬在赤道上空静止不动，这样的卫星称为地球静止轨道卫星，简称静止卫星，这条轨道就称为地球静止卫星轨道，简称静止卫星轨道，高度大约是35786公里。能够长时间观测特定地区，卫星高度高，能将大范围的区域同时收入视野，应用于气象和通讯领域人们通常简称的同步轨道卫星一般指的是静止卫星。太阳同步轨道（Sun-synchronousorbit或Heliosynchronousorbit）•指的就是卫星的轨道平面和太阳始终保持相对固定的取向，轨道的倾角（轨道平面与赤道平面的夹角）接近90度，卫星要在两极附近通过，因此又称之为近极地太阳同步卫星轨道。•为使轨道平面始终与太阳保持固定的取向，因此轨道平面每天平均向地球公转方向（自西向东）转动0.9856度（即360度／年）•在这种轨道上的卫星以固定的地方时观测地球大气，有较固定的光照条件。对获取可用的资料、资料的接收、轨道的计算等都十分方便。Sun-synchronousorbit太阳同步卫星运行轨道与太阳的入射光线总保持一个固定角度的飞行模式，称为太阳同步。以相同的方向经过同一纬度的当地时间是相同的。白天飞过地球上绝大部分的陆地，上午9︰00－10︰30最佳入射角，保证太阳光强度和地物阴影。第三节陆地卫星及轨道特征•用于陆地资源和环境探测的卫星称为陆地卫星，依不同的指标和方法，陆地卫星有多种分类方法，按综合分类为陆地卫星（Landsat）类、高分辨陆地卫星、高光谱卫星和合成孔径雷达等四类。☆美国陆地卫星系列Landsat☆法国资源卫星系列SPOT☆印度资源卫星系列IRS等☆中国资源一号卫星——中巴地球资源卫星（CBERS)☆JERS卫星☆高分辨率陆地卫星系列☆SAR类卫星陆地卫星Landsat，1972年发射第一颗，随后陆续发射了7颗，已连续三十多年为人类提供陆地卫星图像，产品主要有MSS,TM,ETM，属于中高度、长寿命的卫星。陆地卫星的运行特点：（1）近圆形轨道；（2）近极地轨道；（3）轨道与太阳同步；（4）可重复轨道。•一、Landsat系列卫星（1）近圆形轨道；•实际轨道高度变化在905—918km之间，偏心率为0.0006。因此为近圆形轨道。•轨道趋于圆形的主要目的是使在不同地区获取的图像比例尺一致。•此外近圆形轨道使得卫星的速度也近于匀速。•便于扫描仪用固定扫描频率对地面扫描成像，避免造成扫描行之间不衔接的现象。（2）近极地轨道；•这颗卫星的轨道倾角设计为99.125°，因此是近极地轨道。•轨道近极地有利于增大卫星对地面总的观测范围。这颗卫星最北和最南分别能到达北纬81°和南纬81°，利用地球自转并结合轨道运行周期和图像刈幅宽度的设计，可以观测到南北纬81°之间的广大地区。（3）轨道与太阳同步；•卫星与太阳同步，使卫星以同一地方时通过地面上空。•与太阳同步轨道有利于卫星在相近的光照条件下对地面进行观测。•与太阳同步还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。（4）可重复轨道与卫星的运行周期关系密切，陆地卫星运行周期为103.267min，一天24小时绕地13.944圈，第14圈时已进入第二天，称为第二天第一条轨道，这一条轨道与前一天第一条轨道之间差0.056圈，在地面上赤道处为159km。轨道的重复性有利于对地面地物或自然现象的变化作动态监测。卫星系列Landsat1Landsat2Landsat3Landsat4Landsat5Landsat6Landsat7发射时间1972.7.231975.1.221978.3.51982.7.161984.3.11993.10.51999.4.15结束运行时间1978.1.61982.2.51983.3.311987.7运行失败运行轨道高度915km705km运行周期10399轨道特征与倾角近极地太阳同步轨道；99.1º近极地太阳同步轨道；98.2º回归周期18天16天扫描宽度185公里搭载的传感器反束光导管摄象机RBV;多光谱扫描仪MSS多光谱扫描仪MSS；专题制图仪TM增强型专题制图仪ETM再增强型专题制图仪ETM+美国陆地卫星系列的基本特征Landsat4、5卫星Landsat系列卫星最高空间分辨率：全色15米（传感器ETM+）多光谱30米（传感器TM）波段号波段频谱范围μ分辨率mB1Blue-Green0.45–0.5230B2Green0.52-0.6030B3Red0.63-0.6930B4NearIR0.76-0.9030B5SWIR1.55–1.7530B6LWIR10.40–12.5120B7SWIR2.08-2.3530波段号类型波谱范围地面分辨率1Blue-Green0.450-0.51530m2Green0.525-0.60530m3Red0.630-0.6930m4NearIR0.775-0.9030m5SWIR1.550-1.7530m6LWIR10.40-12.560m7SWIR2.090-2.3530m8Pan0.520-0.9015mLandSat30米TM多光谱卫星影像LandSat15米ETM全色卫星影像二、SPOT系列卫星1978年起，以法国为主，联合比利时、瑞典等欧共体某些国家，设计、研制了一颗名为“地球观测实验系统”(SPOT)的卫星，也叫做“地球观测实验卫星”。SPOT1，1986年2月发射，至今还在运行。SPOT2，1990年1月发射，至今还在运行。SPOT3，1993年9月发射，1997年11月14日停止运行。SPOT4，1998年3月发射，至今还在运行。SPOT5,2002年5月4日发射。中等高度（832km)圆形近极地太阳同步轨道。主要成像系统:高分辨率可见光扫描仪（HRV，HRG），VEGETATION，HRS。轨道高度：832公里轨道倾角：98.721o轨道周期：101.469分/圈重复周期：26天/369圈降交点时间：上午10：30分扫描带宽度：60公里两侧侧视：+/-27o扫描带宽：950公里SPOT传感器卫星的运行SPOTSPOT卫星群的组合ObservationBandVisible:2bandsN