第8章卫星遥感及其影像.ppt

,第8章 卫星遥感及其影像,内容提要：介绍卫星遥感技术系统，Landsat、SPOT 和CBERS等陆地遥感卫星，气象卫星，以及卫星遥感技术新发展。重点和难点:各种卫星的运行特征、传感器成像方式、影像的空间信息与光谱特性，高空间分辨率和光谱分辨率遥感影像的特点。,第 8 章卫星遥感及其影像,8.1 卫星遥感技术系统简介,第8章 卫星遥感及其影像,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系统的基础，主要进行地物波谱和传感器波段的研究，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。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系统的核心，负责监测卫星的工作状况，及时向卫星发射各种指令，指挥星体和传感器的工作，并负责数据的接受和处理。,8.1 卫星遥感技术系统简介,第8章 卫星遥感及其影像,8.1 卫星遥感技术系统简介 遥感测试系统,遥感测试系统主要进行基础理论、观测试验和应用研究工作：进行卫星和航空遥感的模拟试验；试验遥感仪器设备的性能；测试研究地物波谱特性；标定、校准试验研究；试验和改进遥感图像分析处理技术，进行解译理论和方法研究。,第8章 卫星遥感及其影像,8.1 卫星遥感技术系统简介 遥感测试系统,遥感试验区 定标校准站 用于对传感器和遥感数据进行定标校准，分为几何校准站和辐射校准站两类。普通观测站和遥测数据收集站 人工或自动观测收集温度、湿度、雨量、风速等环境数据，直接或通过卫星发送给地面站，为遥感图像的分析处理和校正提供参考和依据。,第8章 卫星遥感及其影像,8.1 卫星遥感技术系统简介 星载系统,星载系统是卫星遥感的核心部件，按照控制中心的指令进行工作，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。,第8章 卫星遥感及其影像,8.1 卫星遥感技术系统简介 星载系统,平台服务分系统 由各种控制和服务性仪器组成，以保障星体正常运行和工作。控制星体姿态 通讯联系和数据管理 调整轨道 监测仪器工作状态 电源供应,第8章 卫星遥感及其影像,8.1 卫星遥感技术系统简介 星载系统,有效载荷分系统 有效载荷分系统包括传感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。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。,第8章 卫星遥感及其影像,8.1 卫星遥感技术系统简介 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。,第8章 卫星遥感及其影像,8.1 卫星遥感技术系统简介 地面控制处理系统,站网 跟踪站 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。分为固定型和流动型两种。接收站 主要指挥和控制星体工作和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）。,第8章 卫星遥感及其影像,8.1 卫星遥感技术系统简介 地面控制处理系统,站网 跟踪和数据中继卫星TDRS 为了利用有限的地面接收站，保证卫星数据的实时发送，启用两颗跟踪和数据中继卫星TDRS（Tracking and Data Relay Satellite）。,第8章 卫星遥感及其影像,8.1 卫星遥感技术系统简介 地面控制处理系统,空间控制中心 空间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，制定卫星及传感器的日程，控制和协调全系统的正常工作。,第8章 卫星遥感及其影像,8.1 卫星遥感技术系统简介 地面控制处理系统,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。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。,第8章 卫星遥感及其影像,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 Technology Satellite)，是由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7颗卫星，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。,第8章 卫星遥感及其影像,8.2 Landsat卫星及其影像,第8章 卫星遥感及其影像,8.2 Landsat卫星及其影像 Landsat的运行特征,准圆形、近极地轨道 Landsat的轨道为近圆形轨道，与地面保持距离相等。使卫星图像比例尺基本一致，有利于控制卫星姿态，使图像处理简化。Landsat13轨道倾角99.125，Landsat 4/5、7轨道倾角98.22，为近极地轨道。能保证全球绝大部分地区都在卫星覆盖之下。,第8章 卫星遥感及其影像,8.2 Landsat卫星及其影像 Landsat的运行特征,卫星运行与太阳同步 为了保证传感器在不变条件下进行探测，并保证卫星运行周期，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与该运行时段内太阳由东向西移动的距离相等。,第8章 卫星遥感及其影像,8.2 Landsat卫星及其影像 Landsat的运行特征,采用可重复中高度回归轨道 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。Landsat的运行周期98103.26分，每天围绕地球14圈，形成14条间隔2875km、宽度185km的条带。Landsat13的重复周期为18天，Landsat47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。,第8章 卫星遥感及其影像,8.2 Landsat卫星及其影像 Landsat的运行特征,采用可重复中高度回归轨道 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，所以采取中高度轨道（5001000km）。,第8章 卫星遥感及其影像,8.2 Landsat卫星及其影像 Landsat的运行特征,第8章 卫星遥感及其影像,Landsat系列卫星运行参数,8.2 Landsat卫星及其影像 Landsat图像的空间信息,图像经纬度 卫星图像地理坐标的经纬度根据成像时间、卫星姿态和运行方向等因素，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，间隔为30，纬度60以上地区，采用1间隔。粗制图像：用图像中心点的经纬度推算，概略坐标精制图像：在概略坐标用控制点经纠正计算后得到,第8章 卫星遥感及其影像,8.2 Landsat卫星及其影像 Landsat图像的空间信息,图像经纬度 卫星图像经纬度受卫星轨道倾角及运行速度控制。由于卫星轨道倾角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。,第8章 卫星遥感及其影像,赤道地区,中纬地区,北极圈地区,N,N,N,W,E,S,W,E,S,W,E,S,8.2 Landsat卫星及其影像 Landsat图像的空间信息,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，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910时左右。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。,第8章 卫星遥感及其影像,8.2 Landsat卫星及其影像 Landsat图像的空间信息,图像的重叠 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（14%）的航向重叠区域。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。MSS航向重叠9%，TM为5%。,第8章 卫星遥感及其影像,8.2 Landsat卫星及其影像 Landsat图像的空间信息,图像的重叠 旁向重叠 旁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。Landsat13在赤道上的旁向重叠度14%；Landsat4/5，7在赤道上的旁向重叠约占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。,第8章 卫星遥感及其影像,8.2 Landsat卫星及其影像 Landsat图像的空间信息,图像的投影 RBV RBV是透镜成像，属于中心投影。MSS、TM和ETM+扫描成像，属多中心投影，且投影中心是动态的。因卫星高度很大，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。,第8章 卫星遥感及其影像,8.2 Landsat卫星及其影像 Landsat图像的空间信息,图像的分辨率 Mss：航高920km，瞬时视场角0.086m弧度，分辨率79.12m，RBV：孔径45mm，分辨率21m。,第8章 卫星遥感及其影像,8.2 Landsat卫星及其影像 Landsat图像的空间信息,图像的像框扭动,第8章 卫星遥感及其影像,8.2 Landsat卫星及其影像 Landsat图像的光谱特性,RBV Landsat1、2上的RBV由3台同类型的电视摄像机组成，分3个波段，波长分别为0.475 0.575m，0.58-0.68m，0.69-0.83m，覆盖地面185*185km2的区域。RBV由于发生技术故障，所获图像很少。Landsat3的RBV用2台宽波段(0.5050.750m）摄像机，提供分辨率40m的全色图像。两台仪器并列，同时获取98*98km2的相邻区域，其旁向重叠13km。,第8章 卫星遥感及其影像,8.2 Landsat卫星及其影像 Landsat图像的光谱特性,MSS MSS扫描宽度185km，地面分辨率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，扫描一张图像需390次，包含2340行扫描线，每行扫描线为3240个像元（相邻像元有1213m重叠），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（MSS46）级。,第8章 卫星遥感及其影像,8.2 Landsat卫星及其影像 Landsat图像的光谱特性,MSS Landsat15、7都有MSS传感器，其中Landsat3有5个波段，其余均为可见光近红外4个波段。MSS4：0.50.6m，蓝绿、黄色景物一般呈浅色调，随着红色成分的增加而变暗。水体色调较浅，有一定的穿透能力，可测定水深（约10-20m）及水下地形，有利于识别水体混浊度、沿岸流、沙地、沙洲等。,第8章 卫星遥感及其影像,8.2 Landsat卫星及其影像 Landsat图像的光谱特性,MSS MSS5：0.60.7m，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。,第8章 卫星遥感及其影像,8.2 Landsat卫星及其影像 Landsat图像的光谱特性,MSS MSS6：0.70.8m；MSS7：0.81.1m；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、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。,第8章 卫星遥感及其影像,8.2 Landsat卫星及其影像 Landsat图像的光谱特性,TM Landsat4/5采用了TM传感器，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，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的扫描镜在往返两个方向进行扫描和获取数据(MSS只能单方向扫描)，降低了扫描速率，缩短停顿时间，提高测量精度，TM的辐射分辨率提高到256个量级；定位精度高于0.01(MSS0.7)；稳定性104度/秒（0.01度/秒）。,第8章 卫星遥感及其影像,8.2 Landsat卫星及其影像 Landsat图像的光谱特性,TM,第8章 卫星遥感及其影像,8.2 Landsat卫星及其影像 Landsat图像的光谱特性,ETM+Landsat7卫星携带的传感器ETM+是TM的增强型，与TM的波段、光谱特性和分辨率基本相似，主要变化有3点：1）增加了分辨率为15m的全色波段PAN（0.520.90m）。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。,第8章 卫星遥感及其影像,8.2 Landsat卫星及其影像 Landsat图像的符号和注记,Landsat图像的周边有一些符号和注记，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。文字和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。,第8章 卫星遥感及其影像,8.2 Landsat卫星及其影像 Landsat图像的符号和注记,配准符号：在图像四角分别有“+”符号，是图像重叠符号，在多波段图像彩色合成时的重叠标志。对角相连两“+”，其交点就是像主点。重叠符号：左右两侧的上部和下部，有“T”和“”形符号，是表示航向重叠的位置。经纬度注记：经纬度注记在图像的四边。灰标：在图幅下部注记处有一条横列的灰标。成像时间、条件的注记：在图幅下面有一行注记，说明成像时间、条件。,第8章 卫星遥感及其影像,第8章 卫星遥感及其影像,图像的符号和注记,8.3 SPOT卫星及其影像,地球观测卫星SPOT（Systme Probatoired 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，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，SPOT-4、5搭载的是HRVIR和“植被”（VEGETATION）探测器，以及立体成像装置。具有高空间分辨率和偏离天底点（即倾斜观测）作业的特点。,第8章 卫星遥感及其影像,8.3 SPOT卫星及其影像 SPOT的轨道特征,SPOT卫星轨道特征与Landsat近似，为近极地、准圆形、太阳同步、可重复、中高度的轨道。,第8章 卫星遥感及其影像,8.3 SPOT卫星及其影像 SPOT的成像方式,SPOT-13卫星上装载HRV仪器，为CCD器件制作的线阵列推扫式扫描仪。,第8章 卫星遥感及其影像,HRV的主要光学特性：视场角4.13，焦距1.082m，孔径33cm。在瞬间同时得到垂直于航线的一条影像线；随着平台的向前移动，以“推扫”的方式获取沿轨道的连续影像条带。,8.3 SPOT卫星及其影像 SPOT的成像方式,SPOT卫星上并排安装两台HRV仪器，每台仪器视场宽度60km，垂直成像时两者之间有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。,第8章 卫星遥感及其影像,8.3 SPOT卫星及其影像 SPOT的成像方式,HRV可绕卫星前进方向侧视成像，实现不同轨道间的立体观测。侧视偏离垂直方向可达27，对应地面轨道左,第8章 卫星遥感及其影像,右两侧450 km的范围。侧视角度间隔为0.6，这样在邻近的许多轨道间都可以获取立体影像，进行立体量测。,8.3 SPOT卫星及其影像 SPOT的成像方式,在赤道附近，7条轨道间可进行立体观测。由于轨道的偏移系数为5，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，重复观测的机会增多。不同纬度区域任意点获取立体像对的理论值,第8章 卫星遥感及其影像,8.3 SPOT卫星及其影像 SPOT的影像特征,SPOT13 SPOT13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，每个像元相对地面上20m*20m，灰度量化等级8bit；全色HRV用6000个CCD元件组成一行，每个像元对应地面大小10m*10m，灰度量化等级6bit。,第8章 卫星遥感及其影像,8.3 SPOT卫星及其影像 SPOT的影像特征,SPOT13卫星的空间、光谱特性,第8章 卫星遥感及其影像,8.3 SPOT卫星及其影像 SPOT的影像特征,SPOT13 XS1：为绿波段。波段中心位于叶绿素反射曲线最大值，即0.55m处；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：为红波段。位于叶绿素吸收带，受大气散射的影像较小，用于识别裸露的地表、植被、土壤、岩性、地层、地貌现象等。,第8章 卫星遥感及其影像,8.3 SPOT卫星及其影像 SPOT的影像特征,SPOT13 XS3：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。PA：全色波段。地面分辨率较高，为10m。,第8章 卫星遥感及其影像,8.3 SPOT卫星及其影像 SPOT的影像特征,SPOT4 HRVIR是HRV的改进型：1）增加了1个波长1.581.75m,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 0.68m的红色通道。,第8章 卫星遥感及其影像,8.3 SPOT卫星及其影像 SPOT的影像特征,SPOT4“植被”（VEGETATION）传感器是一个高辐射分辨率、1km的低空间分辨率和扫描宽度约2250km的宽视场扫描仪，其中有3个波段与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，红和近红外波段的综合使用对植被和生物的研究相当有利的；此外，它还有1个B0（0.43-0.47m）波段，主要用于海洋制图和大气校正。,第8章 卫星遥感及其影像,8.3 SPOT卫星及其影像 SPOT的影像特征,SPOT4,第8章 卫星遥感及其影像,8.3 SPOT卫星及其影像 SPOT的影像特征,SPOT5 SPOT5有3种传感器：HRVIR、VI和立体成像(HRS)装置。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，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。,第8章 卫星遥感及其影像,8.3 SPOT卫星及其影像 SPOT的影像特征,SPOT5,第8章 卫星遥感及其影像,高分辨率立体成像装置,8.3 SPOT卫星及其影像 SPOT的影像特征,SPOT5,第8章 卫星遥感及其影像,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（ChinaBrazil Earth Resource Satellite），我国又称为ZY1。1999年10月14日，CBERS1进入预定的太阳同步轨道，2000年9月，CBERS2卫星成功发射进入轨道。,第8章 卫星遥感及其影像,8.4 CBERS卫星及其影像,CBERS卫星在我国国民经济的主要用途是：监测国土资源变化，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。,第8章 卫星遥感及其影像,8.4 CBERS卫星及其影像 CBERS的遥感系统,形状及工作系统 CBERS1号卫星总质量为1.45t，卫星本体外形尺寸为200018002250mm3，飞行状态尺寸200084403215mm3。,第8章 卫星遥感及其影像,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。,8.4 CBERS卫星及其影像 CBERS的遥感系统,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。,第8章 卫星遥感及其影像,8.4 CBERS卫星及其影像 CBERS的遥感系统,地面应用系统 资源卫星应用中心负责地面应用的总体工作。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。,第8章 卫星遥感及其影像,8.4 CBERS卫星及其影像 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；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。,第8章 卫星遥感及其影像,8.4 CBERS卫星及其影像 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；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。,第8章 卫星遥感及其影像,第8章 卫星遥感及其影像,8.4 CBERS卫星及其影像 CBERS的传感器,CCD相机 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。,第8章 卫星遥感及其影像,8.4 CBERS卫星及其影像 CBERS的传感器,红外扫描仪 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 宽视场相机具有红光和近红外谱段，扫描辐宽890km，五天内可对地球覆盖一遍。,第8章 卫星遥感及其影像,8.4 CBERS卫星及其影像 CBERS的图像特点,CBERS以法国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。对地观察范围大，数据信息收集快，而且宏观、直观。特别有利于动态和快速观察地球表面信息。,第8章 卫星遥感及其影像,8.4 CBERS卫星及其影像 CBERS的图像特点,CCD相机 CCD图像的地面分辨率19.5m，在地物细节的空间特征表达及其可分性方面优于美国的Landsat TM；图像对植被反映明显，能基本准确划分出植被的分布；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作物、不同盐碱化的盐碱地；对空气烟尘污染、水体污染图像反映均比TM图像明显突出。,第8章 卫星遥感及其影像,8.4 CBERS卫星及其影像 CBERS的图像特点,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1100000比例尺的制图要求。可为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 150000。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。,第8章 卫星遥感及其影像,8.4 CBERS卫星及其影像 CBERS的图像特点,图像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)、抗大气干扰能力较差，因此在综合图像质量上与TM相比仍有一定差距，有待于改进和提高。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。,第8章 卫星遥感及其影像,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，它由气象观测专用系统和保障系统两部分组成。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，用于观测下面的云和地表状况；垂直探测仪选用的光谱波段位于大气吸收带及其边缘，反推大气物质组成及温度的垂直分布。,第8章 卫星遥感及其影像,气象卫星分布,8.5 气象卫星,气象卫星类型 气象卫星按所在轨道可分成两类：地球同步轨道气象卫星（Geostationary Meteorological Satellite简称GMS）和太阳同步轨道气象卫星，其中前者又称静止轨道气象卫星，后者称极地轨道气象卫星（Polar-Orbiting Meteorological Satellite简称POMS）。,第8章 卫星遥感及其影像,8.5 气象卫星,气象卫星作用 静止轨道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。,第8章 卫星遥感及其影像,8.5 气象卫星,全球气象监测网计划 联合国世界气象组织(WMO)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天气观测网(World Weather WatchW.W.W)，可得到完整的全球气象资料。,第8章 卫星遥感及其影像,8.5 气象卫星 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，位于赤道上空近36000km高度处，轨道倾角为0，卫星公转角速度和地球自转角速度相等，绕地球一周需24小时，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。,第8章 卫星遥感及其影像,8.5 气象卫星 静止轨道气象卫星,静止轨道气象卫星特点 覆盖范围大，能观测地球表面1/41/3面积，34颗此类卫星就能形成空间监测网，对中、低纬地区进行观测；重复周期极短，2030min可获得一次观测资料，具有很高的时间分辨率，有利于获得宏观同步信息，进行动态遥感研究。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；高纬度地区图像几何失真过大，观测效果很差。,第8章 卫星遥感及其影像,8.5 气象卫星 静止轨道气象卫星,美国GOES卫星欧盟METEOSAT卫星日本GMS/MTSAT卫星俄罗斯GOMS卫星印度INSAT卫星,第8章 卫星遥感及其影像,8.5 气象卫星 静止轨道气象卫星,第8章 卫星遥感及其影像,8.5 气象卫星 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8001600km，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，可获得全球观测资料，提供中长期数值天气预报所需的信息。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。,第8章 卫星遥感及其影像,8.5 气象卫星 极地轨道气象卫星,极轨气象卫星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。每天对全球表面进行两次观测，观测间隔12h左右。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。,第8章 卫星遥感及其影像,8.5 气象卫星 极地轨道气象卫星,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。,第8章 卫星遥感及其影像,8.5 气象卫星 极地轨道气象卫星,美国NOAA卫星欧盟METOP卫星苏联/俄罗斯Meteor卫星,第8章 卫星遥感及其影像,8.5 气象卫星 极地轨道气象卫星,第8章 卫星遥感及其影像,8.5 气象卫星 中国气象卫星,中国气象卫星包括两个主要系列：极轨卫星系列和静止卫星系列，是国际气象卫星网络的重要组成部分。第1代极轨气象卫星风云1号（FY1）和第1代静止气象卫星风云2号（FY2）成功发射运行。第2代极轨气象卫星风云3号（FY3）也已发射；第2代静止气象卫星风云4号（FY4）正在研制之中。,第8章 卫星遥感及其影像,8.5 气象卫星 中国气象卫星,第8章 卫星遥感及其影像,1、1988年9月7日 FY-1 A星发射 试验星,4、1999年5月10日 FY-1 C星发射 业务星,3、1997年6月10日 FY-2 A 星发射,2、1990年9月3日 FY-1 B星发射 试验星,5、2000年 6月25日 FY-2 B星发射,6、2002年5月15日 FY-1 D星发射 业务星,7、2004年10月19日 FY-2 C星发射 业务星,8.5 气象卫星 中国气象卫星,FY1气象卫星 FY1先后成功发射了2颗试验星(FY1A、1B)，完成了各项试验任务。1999年5月10日发射的第3颗星(FY1C)进入业务应用，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(FY1D)。,第8章 卫星遥感及其影像,8.5 气象卫星 中国气象卫星,FY1气象卫星 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高分辨率的数字云图；记录存储全球国外地区4个通道4km分辨率数字云图，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，周期102.30min，回归周期10.61天，降交点地方时834-930am，轨道降交点地方时2年后漂移量：23min15.84s（指标为1h）。,第8章 卫星遥感及其影像,8.5 气象卫星 中国气象卫星,FY1气象卫星 3)卫星本体。卫星重950kg，外形为1.42m1.42m1.2m六面体，太阳帆板伸展后总长10.556m，姿态控制采用三轴定向。4)有效载荷。10通道可见光和红外扫描辐射计（7个可见光通道，3个红外通道，地面分辨率1.1km，扫描带宽2800km，辐射分辨率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，以及结构、热控、电源、姿态控制、测控等服务分系统。,第8章 卫星遥感及其影像,中国气象卫星FY1气象卫星,第8章 卫星遥感及其影像,8.5 气象卫星 中国气象卫星,FY1气象卫星 5)图像传输特性。高分辨率图像传输(CHRPT)，全球任意地点实时接收。延时图像传输(DPT)，分GDPT和LDPT两种：GDPT用于星上存储4个通道(通道1,2,4,5)、4km分辨率均匀化全球资料，存储时间300min的观测资料，卫星过境时回放，每天获得一次全球资料；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20分钟，数据格式与NOAA的高分辨率图像传输格式相同。,第8章 卫星遥感及其影像,8.5 气象卫星 中国气象卫星,FY2气象卫星 概况：风云2号第1颗试验卫星意外事故未能发射。第2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3颗试验星B星，完成在轨测试后，于2001年1月1日正式投入应用。,第8章 卫星遥感及其影像,8.5 气象卫星 中国气象卫星,FY2气象卫星 结构：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。姿态控制采用双自旋稳定，卫星定点于东经105赤道上空，有效观测范围为东经45165，南北纬60之间。,第8章 卫星遥感及其影像,8.5 气象卫星 中国气象卫星,FY2气象卫星,第8章 卫星遥感及其影像,8.5 气象卫星 中国气象卫星,FY2气象卫星 有效载荷：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，UHFS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0.55m 1.05m，星下点分辨率1.25km；红外通道波长为10.5m12.5m，水汽通道波长6.3m 7.6m，星下点分辨率5km；每半小时可以获得1张全球1/3区域的圆盘图，也可以根据需要进行区域定点观测。,第8章 卫星遥感及其影像,8.5 气象卫星 中国气象卫星,FY2气象卫星 发送资料：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。,第8章 卫星遥感及其影像,8.5 气象卫星 中国气象卫星,FY2气象卫星 发送资料：播发资料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的传输特性与其它静止气象卫星的WEFAX传输特性兼容，采用国际标准。WEFAX带有网络地图，经过定标，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。,第8章 卫星遥感及其影像,8.5 气象卫星 中国气象卫星,FY2气象卫星 业务计划：风云2号02批业务星计划共3颗星。在A、B星VISSR基础上，将通道数增加到5个，即增加3.5m4.0m的红外通道，并将原红外通道分成2个，其波长分别为10.5m11.5m和11.5m12.5m。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。,第8章 卫星遥感及其影像,8.5 气象卫星,中国海洋卫星 功能：通过对海水光学特征、叶绿素、海表温度、悬浮泥沙、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，