第六章航天遥感2

航天遥感中国农业大学信息与电气工程学院张超地理信息工程系主要内容航空遥感及成像姿态遥感卫星的姿态与轨道参数1航空遥感航空遥感平台一般是指高度在80KM以下的遥感平台飞机和气球两种平台航空平台的飞行高度较低，机动灵活，而且不受地面条件限制，调查周期短，因此应用十分广泛航空遥感成像及内外方位元素摄影瞬间摄影中心与像片在地面设定的空间坐标系的位置与姿态？方位元素：描述这些位置和姿态的参数称为像片的方位元素。内方位元素：表示摄影中心与像片之间相关位置的参数称为内方位元素；外方位元素：表示摄影中心和像片在地面坐标系中的位置和姿态的参数称为外方位元素。定义了相机内的几何特征，即描述摄影中心与像片之间相关位置的三个参数：YXSfOxy摄影中心S到像片的垂距f，像主点o在像框标坐标系中的坐标x0,y0内方位元素（内定向）三个线元素：描述摄影中心的空间坐标值（X0,Y0,Z0）三个角元素：表达成像时像片面的空间姿态外方位元素定义了影像与地面坐标系的关系的六个参数：7航天遥感特点：观察范围大、宏观；对于用户，获取同样数量的数据时，费用较低；适于定期的动态监测；分辨率一般低于航空遥感，但已大大改善航天遥感：利用搭载在人造卫星、探测火箭、宇宙飞船、航天飞机平台上的传感器对地表进行的遥感2遥感卫星的姿态与轨道参数8遥感卫星的姿态与轨道参数姿态描述：1.三轴倾斜：滚动：横向摇摆；俯仰：纵向摇摆；偏航：偏移运行轨道2.振动：非系统性的不稳定振动影响数据质量，使用数据前需进行几何纠正9卫星空间轨道及其运行特征（一）开普勒定律卫星在空间绕地球运行，这种运动和太阳系的其他星体一样，遵循天体运动的开普勒三定律。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。轨道离地最近的点称近地点，反之为远地点。10开普勒第一定律2eaa远日点太阳b近日点地球轨道11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（面积速度守恒）。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。12开普勒定律（2）a远地点近地点MinoraxisMajoraxisvpvaRpra13开普勒第三定律行星的公转周期的平方与它的轨道平均半径的立方成正比。卫星绕地球的运行周期的平方与它的轨道平均半径的立方成正比。T2/（R+H）3=CT：运行周期，R：地球半径；H：离地高度；C：开普勒常数141、赤道坐标系赤道坐标系是取赤道面为基准面，以地球自转轴、以及从地心指向春分点的直线为坐标轴所构成的坐标系。虽然由于地轴的进动，该坐标系相对于恒星其位置是变动的，但是，对于轨道寿命有限的卫星运动来说，影响很小。卫星轨道参数Thevernalequinox（春分）fromtwoperspectivesThesummerandwintersolstices(冬至)黄道Ecliptic：地球运行轨道与天球的交界面，在地球上看，太阳似乎沿着黄道运行。地球围绕太阳一年的变化。图中黄点为北极，红圈为北极圈(北纬66.5度)。夏至，由于北极朝向太阳23.5度，北极圈内24小时白天。冬至，北极背向太阳23.5度，北极圈内24小时黑夜。在昼夜平分点，被太阳照耀的区域刚好以极轴为分界线，地球所有区域日夜均为12小时。星下点卫星与地心连线经过地球表面的点为星下点。当人们在星下点位置观看卫星，卫星在人们头顶。升交点与降交点卫星轨道由北向南（下行）穿过赤道平面的星下点为降交点，反之由南向北（上行）穿过赤道平面的星下点为升交点。192、六个基本轨道参数（1）轨道倾角轨道平面与地球赤道平面的夹角。是由赤道平面逆时针旋转到轨道平面的夹角。当0i90时，卫星运动方向与地球自转方向一致，因此叫“正方向卫星”；当90i180时，叫“反方向卫星”，即卫星运动与地球自转方向相反；当i=90时，卫星绕过两极运行，叫“极轨”或“两极”卫星；当i=0或180时，卫星绕赤道上空运行，叫“赤道卫星”。卫星轨道参数20（2）升交点赤经升交点离春分点的经度值Ω轨道倾角和升交点赤经共同决定卫星轨道平面相对于地球的空间位置21（3）近地点幅角地心与升交点连线和地心与近地点连线之间的夹角ω。由于入轨后其升交点和近地点是相对稳定的，所以近地点幅角通常是不变的，它可以决定轨道长轴在轨道平面内的方位。22（4）椭圆半长轴近地点和远地点连线的一半，它标志卫星轨道的大小。它确定了卫星距地面的高度按照卫星高度的不同又将卫星分为低轨卫星（150—300公里）、中轨卫星（约1000公里左右）和高轨卫星（36000公里处）。（5）椭圆偏心率椭圆轨道两个焦点间距离之半与半长轴的比值，用以表示轨道的形状。（6）卫星过近地点时刻卫星通过近地点的当前时间23其它一些常用的遥感卫星参数卫星高度：卫星距离地面的高程运行周期：卫星绕地球一圈所需的时间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，回到该地上空时所需的天数降交点时刻：卫星经过降交点时的地方太阳时的平均值扫描宽度：传感器所观测的地面带的横向宽度，推扫式和摆扫式RCTH32cHRT32)(3)(HRcT24遥感卫星的轨道类型地球同步轨道太阳同步轨道25地球同步轨道又称为地球静止卫星轨道卫星运行周期与地球自转周期(23小时56分4秒)相同的轨道称为地球同步卫星轨道卫星轨道平面与地球赤道平面重合的地球同步轨道，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35800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27太阳同步轨道(sunsynchronousorbit)卫星的轨道面与太阳-地球连线之间在黄道面上的夹角，不随地球绕太阳公转而改变。卫星的轨道平面与赤道平面的夹角一般是不变的,绕地球自转轴旋转。太阳同步轨道上卫星轨道平面的调整卫星轨道面与地心和日心的连线永远保持固定的角度37.5度太阳地球（极地观）12:00午夜6:00a.m.6:00p.m.轨道飞行器12:00中午10:30a.m.=22.5°地球旋转太阳时地球轨道0.9856°/dayEarthSun太阳同步轨道遥感卫星轨道平面绕地球自转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,即0.9856度/日或360度/年,这样的轨道称为太阳同步轨道。在太阳同步轨道上，在同一纬度的地点，卫星每天在同一地方时同一方向通过Anear-polarsunsynchronousorbit