第 第 5章 章 航天遥感和卫星图像 航天遥感和卫星图像 z5.1 Landsat 系列 z5.2 Spot系列 z5.3 气象卫星系列 z5.4 海洋卫星系列 航天遥感 航天遥感 航天遥感 ——以人造地球卫星、航天飞机或宇 宙飞船及运行于太空的飞行器作为遥感平台的 遥感，即通过安装在这类飞行器上的传感器 来获取地面电磁波信息的遥感。 目前主要用于对地观测、地学应用的航天遥 感有：陆地卫星系列、斯波特卫星系列、海洋卫 星系列、气象卫星系列。 z 5.1.1 概述 z 5.1.2 运行特征 z 5.1.3 Landsat系列卫星的传感器 z 5.1.4 Landsat系列卫星的数据产品 z 5.1.5 Landsat系列卫星的影像特征 5.1.5.1 陆地卫星的物理特征 5.1.5.2 陆地卫星的几何特征 5.1.5.3 陆地卫星图像的符号及注记 陆地卫星发射历史 陆地卫星发射历史 卫星名称 改名 发射时间 传感器 地球资源技术卫星 (ERTS1) 地球资源技术卫星 (ERTS2) 陆地卫星 3( Landsat 3) 陆地卫星 4( Landsat 4) 陆地卫星 5(Landsat 5) 陆地卫星 6( Landsat 6) 陆地卫星 7 (Landsat 7) 陆地卫星 1号（ Landsat 1） 陆地卫星 2号（ Landsat 2） 陆地卫星 3号（ Landsat 3 ） Landsat 4 Landsat 5 Landsat 6 Landsat 7 1972.7.23 1975.1.22 1973.3.5 1982.7.16 1984.3.1 1993 1999.4.15 RBV, MSS RBV,MSS RBV,MSS MSS,TM MSS， TM ETM ETM+ 5.1.2 运行特征 z 旋转周期：卫星绕地球一圈的时间 z 日绕周期：每日绕地球的圈数 z 回归周期：卫星从某地上空开始运行直 到又回到该地上空所经历的天数 运行特征 可归纳为 : 中等 高度、近圆形、 近极地、太阳同步、可重复轨道。 z 多光谱扫描仪 ( Multispectral Scanner, MSS) z 专题制图仪 (Thematic Mapper,TM) z 增强型专题制图仪 ( Enhenced Thematic Mapper Plus,ETM+) z 反束光导摄像机 (RBV) 5.1.3 传感器 陆地卫星的物理特征 z 灰阶 z 光谱效应 z 空间分辨率 z 不同季节对图像的影响 z 陆地卫星图象的投影性质 z 陆地卫星图象的经纬度 z 陆地卫星图象的重叠 地面上各种地物的辐射强度不同表现在卫 星图像上是色调的深浅不同，色调深浅 的分级称为灰阶。灰阶是区分地物辐射 强度和影像色调深浅的标准。 陆地卫星图像的符号及注记 z 24MAY85 z TM3 z SUN EL42 z AZ128 z 卫屋图象的经纬度数据 是根据成象时间、 卫星姿态数据和前进方向等因素 ,通过计 算机求得的。它是由地面接收处理机构 完成的 , 记录在胶片 ( 或图像 ) 上的文字 注记中。 5.2.1 概述 概述 5.2.2 运行特征 运行特征 5.2.3 Spot系列卫星的传感器 系列卫星的传感器 5.2.4 Spot系列卫星图像特征 系列卫星图像特征 5.2.5 Spot系列卫星的数据产品 系列卫星的数据产品 法国法国 SPOT卫星卫星 Spot系列卫星发射时间表 系列卫星发射时间表 SPOT 5 2002年 4月发射 SPOT 4 1998年 3月 24日 SPOT 3 1993年 9月 26日 SPOT 2 1990年 1月 22日 SPOT 1 1986年 2月 22日 Spot 1,2,3号卫星星载设 号卫星星载设 备 备 Spot 4号卫星星载设备 号卫星星载设备 z SPOT-5号卫星于 2002年 4 月发射。 星上搭载有三种成像装置，高分辨率 几何装置 (HRG)和植被探测器 (VEGETATION)外，高分辨率立体成像 (HRS)装置。 它是目前国际上最优秀的对地观测卫 星之一。 5.2.3 Spot系列卫星的传感器 系列卫星的传感器 z 高分辨率可见光扫描仪 (High resolution Visible range instrument,HRV) z 高分辨率可见光红外传感器 (High resolution Visible and infrared,HRVIR) 5.2.4 Spot系列卫星图像特征 系列卫星图像特征 垂直投影，比例尺相同，像幅面积为 60× 60km,可获得立体像对，地面分辨率 高。 5.2.5 Spot系列卫星的数据产品 系列卫星的数据产品 SPOT图像处理级别 图像处理级别 SPOT提供自 1986年以来的卫星图像及相关处理产 品，根据预处理级别，它们可分为： ：加入了标准地图投影。 ：地理校正，加入大地控制点和平均高度改正。 ：完全地理校正，经数字高程模型 1A级 ： 图像仅做辐射校正，无几何校正处理，消除了因地 形起伏而导致的投影误差。 1B级 ：在 1A级基础上，做部分几何校正，校正了全景变形 和地球自转及曲率，轨高变化等带来的变形。 2A级 2B级 正射级 1A级处理 级处理 此处理级是针对对影像处理十分有经验的用户，因 为它是最基础的处理级，用户借助相关的影像处理软件 ，在这个处理级往上可以做很多高级别的处理。 它是什么 1A处理级只做过了探测器的均衡化： 用线性模型补偿了 CCD阵列单元探测 器光敏感性间的差异。其绝对检校系 数存放在辅助数据文件中以便将像素 值转为相应的亮度值。 1A处理级没有做过几何校正，但其给 出的影像中心和四角座标点能将影像 定位，定位精度在 500米内。其它一 些信息如星历参数、姿态、视向等等 记录在辅助文件中，可供用户做进一 步的精确几何校正。 它做什么 1A处理级影像适合那些自己做几何 校正如正射校正和数字高程模型生 成的用户。尤其在制图领域，需要 精确几何校正和立体测图，也需要 做详细的辐射研究，因而选择 1A处 理级产品，从最底层按自己的方式 来做，是比较合适的。 1A级处理 级处理 一些技术描述： 一些技术描述： 文件大小 全色： 6000行， 6000列 36兆 多光谱： 3000行， 3000 列； 4个波段 36兆 SPOT4星上全色、多光 谱融合产品 6000行， 6000列； 4个波段 144兆 2A处理 处理 此处理级的影像是初级的制图产品，影像 加入了标准的制图投影，利用了 "系统参 数 "而不是外部的信息如大地控制点。其 大地定位精度同 1B级一样也是 500米。 它是什么 和 1A处理级一样， 2A处理级做了探测器的均衡化： 用线性模型补偿了 CCD阵列单元探测器光敏感性间的差异 。 其绝对检校系数存放在辅助数据文件中以便将像素值 转为相应的亮度值。 2A处理级几何校正的重采样模型考 虑了成像条件引起的影像内部几何变形，同时考虑了影像 的投影系统（如 UTM）。此模型基于先验的 "系统数据 "如 卫星星历参数、姿态等等，但没有使用外部数据如大地控 制点等，因此影像的定位误差（精度）还是 500米。 这个 误差主要是转换偏差，用户用一个大地控制点便能将结果 大大改善。一般说来，经过处理的 SPOT图像显示时，是 旋转过的平行四边形，且是指北的。 它做什么 2A处理级影像经过 一个控制点处理后，便 能大大提高精度到 50米 左右，这种产品适合在 这个精度下，与其它同 一制图系下的数据如矢 量数据、扫描图和其它 卫星影像一起进行叠合 分析，或者在它上面再 提取相关的信息。 2A处理 处理 一些技术描述： 一些技术描述： 全色： 7500至 0200行， 7500至 0200列 100兆 多光谱： 3750至 5100行， 3750至 5100列 100兆 SPOT4星上全色、多光谱融合产 品 7500至 10200行， 7500至 10200列 4个波段 100兆 文件大小 1B处理 处理 此处理级补偿了影像的内部几何变形。 它是什么 和 1A处理级一样， 1B处理级做了探测器的均衡化：用线性模 型补偿了 CCD阵列单元探测器光敏感性间的差异。 其绝对检校系数存放在辅助数据文件中以便将像素值转为相 应的亮度值。 1B处理级的几何校正补偿了由于成像条件引起的 影像内部几何变形，成像条件如卫星高度的变化、全景变形、地 球曲率及成像间地球的自转等等。 1B级包含的转换模型能将同轨道带相连的影像完美的匹配 起来（相临的两幅影像有重叠部分）。影像定位精度在 00米内 。平原地带的影像长度的变形小于 2 x 10?3。其它一些信息如 星历参数、姿态、视向等等记录在辅助文件中，可供用户做进 一步的精确几何校正。 它做什么 1B处理级影像适合几何测量如距离、角度或面积等值。 适合那些需要做过初步几何校正的用户。 1B处理 处理 一些技术描述： 一些技术描述： 全色： 6400至 8500行， 6000列 52兆 多光谱： 3200至 4250行， 3000列 52兆 SPOT4星上全色、多光谱融合产 品 6400至 8500行， 6000列； 4个波段 208兆 文件大小 2B处理 处理 此处理级的影像是影像地图级产品的基础，影像 除了加入了制图投影外，还利用了大地控制点配准提 高了影像上每一点的定位精度。 它是什么 和 1A处理级一样， 2B处理级做了探测器的均衡化：用线性模型补偿了 CCD阵列单元 探测器光敏感性间的差异。其绝对检校系数存放在辅助数据文件中以便将像素值转为相 应的亮度值。 2B处理级几何校正的重采样模型考虑了成像条件引起的影像内部几何变形，同时考 虑了影像的投影系统（如 UTM）。此模型考虑了先验的 “系统数据 ”如卫星星历参数、姿 态等等，也使用外部数据即大地控制点。大地控制点来源于地图或 GPS点。影像的定位 误差（精度）视乎控制点的精度，一般来说能到 10米至 30米（地面平坦情况下）。 2B 级产品按标准的制图图幅输出，加入图例等元素，便是影像地图。这种产品需要客户提 供纸图或 GPS点以提取大地控制点。 它做什么 2B处理级影像提供全球的准确和最新的 "数字地图 "，在地形起伏不大的 区域，它可以作为地理信息系统的底图，在其上提取信息或者与其它的信息 叠合分析。 2B处理 处理 一些技术描述： 一些技术描述： 全色： 7500至 10200行， 7500至 10200列； 100兆 多光谱： 3750至 5100行， 3750至 5100列 100兆 SPOT4星上全色、多光谱融合产 品 7500至 10200行， 7500至 10200列 4个波段 400兆 文件大小 § § 5.3 气象卫星系列 气象卫星系列 5.3.1 概述 概述 5.3.2 轨道类型 轨道类型 5.3.3 低轨气象卫星 低轨气象卫星 5.3.4 高轨气象卫星 高轨气象卫星 气象卫星系列 气象卫星系列 20世纪 60年代 ——第一代气象卫星 ① TIROS： Television and Infrared Observation Satellite ② ESSA： Environmental Science Service Administration Satellite ③ Nimus：雨云 ④ ATS： Application Technology Satellite 发展历史 1970~1977——第二代气象卫星 ITOS-1： Improved TIROS Operational System SMS（ Synchronous Meteorological Satellite） 地球同步气象卫星 GOES（ Geostationary Operational Environmental Satellite） 静止同步环境应用卫星 NOAA系列 Meteosat系列 NOAA卫星的技术参数 像幅宽度： 2700km 1978年以后 ——第三个发展阶段 NOAA系列 为代表 FY-1 FY-1： 1988年 9月 7日 FY-1-B： 1990年 9月 3日 FY-2： 1997年 6月 10日 卫星特点 轨道特点 短周期重复观测 成像面积大，利于获得宏观同步信息，减少数据处理容量 资料来源连续、实时性强、成本低 气象卫星资料的应用领域 天气分析和气象预报 气候研究和气候变迁的研究 资源环境其他领域 海洋卫星系列 海洋卫星系列 发展历史 海洋遥感的特点 需要高空和空间的遥感平台 以微波为主 电磁波与激光、声波的结合 ——扩大探测的途径 海面实测资料的校正 主要海洋卫星 Seasat 1： 1978年发射 Nimbus-7： 1978年 10月 24日发射 MOSI（日本海洋观测卫星） ERS（欧空局） RADARSAT（加拿大雷达卫星 ） z 美国的泰罗斯卫星系列 (Television and Infrared observation Satellite,TIROS) z美国的雨云卫星系列 z 美国的艾萨卫星系列 z美国的诺阿卫星系列 z风云一号卫星系列 诺阿卫星上搭载的主要传 诺阿卫星上搭载的主要传 感器有 感器有 高级 高级 甚高分辨率辐射计 甚高分辨率辐射计 AVHRR 和泰罗斯垂直分布探 和泰罗斯垂直分布探 测仪 测仪 (TIROS Operationd Vertical Sounder,TOVS) 。 。 z 中国的风云 -2卫星 § § 5.4 其他卫星系列 其他卫星系列 5.4.1 海洋卫星系列 海洋卫星系列 5.4.2 地球资源卫星 地球资源卫星 z 2002年 5月 15日 , 中国海洋１号卫星成功发射。 HY-1A卫星技术指标 1. 卫星轨道 类型：太阳准同步圆形轨道 高度： 798km 倾角： 98.8° 2 传感器： z 十波段海洋水色扫描仪 (COCTS) z 四波段 CCD成像仪 ◆ ◆ IKONOS卫星 卫星 ◆ ◆ 中巴地球资源卫星 中巴地球资源卫星 ◆地球观测卫星 ◆地球观测卫星 中国和巴西联合研制的中巴地球资 源卫星即资源一号卫星，于1999年 10月14日发射成功。 经过在轨测试后转入应用运行阶 段。由北京、广州和乌鲁木齐三 个地面接收站接收该卫星获取的 我国境内的遥感数据。所接收影 像的地面分辨率分别有19.5m、 78m、256m等三种。资源二号卫星 现已在轨运行，这将会为我国遥 感事业的发展以及在国民生活中 的应用提供地面分辨率更高的卫 星影像。 中巴资源卫星 中巴资源卫星 中巴资源卫星 中巴资源卫星 CBERS-1 Oct 14 1999 与赤道平面倾角为 98.5度 ; 卫星轨道高度为 778公里 平均降交点地方时为：上午 10： 30; 重复周期为 26天 相邻地面轨道间隔时间为 4天 ; CCD相机 波段数： 5 波谱范围 : B1: 0.45~0.52(μm) B2: 0.52~0.59(μm) B3: 0.63~0.69(μm) B4: 0.77~0.89(μm) B5: 0.51~0.73(μm) 覆盖宽度： 113公里 空间分辨率： 19.5米（天底点） 侧视能力：－ 32 ~ +32 广角成像仪 波段数： 2 波谱范围： B10： 0.63－ 069(μm) B11： 0.77－ 0.89(μm) 覆盖宽度： 890公里 空间分辨率： 256米 红外多光谱扫描仪 波段数： 4 波谱范围： B6： 0.50－ 1.10(μm) B7： 1.55－ 1.75(μm) B8： 2.08－ 2.35(μm) B9： 10.4－ 12.5(μm) 覆盖宽度： 119.5公里 空间分辨率： B6~B8： 77.8米 B9： 156米 三台成像传感器为 ： ? 广角成像仪 (WFI) ? 高分辨率 CCD相机 (CCD) ? 红外多光谱扫描仪 (IR-MSS) 运行特征可归纳为 : 中等高度、近圆 形、近极地、太阳同步、可重复轨道。 回归周期： 26天