遥感原理与应用_第3章_1遥感平台与遥感传感器-遥感平台及运行特点

1、遥感原理与应用 Remote Sensing Principle and Application,遥感物理基础,遥感平台特点,遥感传感器,影像处理基础,影像几何处理,影像辐射处理,遥感影像判读,影像识别分类,遥感技术应用,遥感系统,影像处理,遥感应用,影像处理,遥感,遥感原理与应用课程框架,遥感平台与遥感传感器,遥感平台及运行特点 遥感传感器及成像原理,遥感平台及运行特点,遥感平台的分类 卫星轨道及其运行特点 遥感卫星轨道类型 主要卫星遥感系统,遥感平台 (platform) ：是用于安置各种遥感仪器，使其从一定高度或距离对地面目标进行探测，并为其提供技术保障和工作条件的运载工具。 按平台距离地面的高度大体上可以分为三类： 地面平台 航空平台 航天平台,遥感平台的分类,遥感平台的分类,地面平台,地面平台：高度在050m范围内，包括车、船、塔、 三脚架、遥感塔、遥感车等。,遥感平台的分类,遥感平台的分类,航空平台,航空平台：高度在百米10多公里，包括低、中、高空飞机，以及飞艇、气球等。 飞机： 高空：喷气式飞机 低空：无人小飞机，大比例尺航片 气球： 高空气球 航空平台历史悠久，主要是飞

2、机摄影。,遥感平台的分类,飞艇,无人飞机,飞机平台,气球平台,航空平台,遥感平台的分类,俯仰,滚动,偏航,飞机姿态角,遥感平台的分类,航空遥感及其特点,优点 空间分辨率高、信息容量大。 灵活，适用于一些专题遥感研究。 作为实验性技术系统，是各种星载遥感器的先行检验者。 信息获取方便。 不足 受天气等条件限制大； 观测范围受限； 数据的周期性和连续性差。,遥感平台的分类,航空遥感 高空（10000m-20000m）； 中空（5000m-10000m）； 低空（5000m）。,无人机遥感技术,无人机测绘,遥感平台的分类,飞行高度较低，可解决四川盆地的天气问题 具有明显的成本优势 具有很高的灵活性 空间分辨率高,遥感平台的分类,遥感平台的分类,飞行平台,遥感平台的分类,遥控设备,遥感平台的分类,地面站,遥感平台的分类,航飞准备阶段 收集实验区已有的地形地貌资料； 规划无人机航线。,遥感平台的分类,无人机航拍起飞,遥感平台的分类,无人机航拍拍摄,遥感平台的分类,无人机航拍降落,遥感平台的分类,刺点,刺点,刺点,野外测量,遥感平台的分类,遥感平台的分类,航天平台,航天平台：高度在150km以上（

3、36000km静止卫星，700900km陆地观测卫星） 航天飞机：240350km高度； 卫星： 低轨：150300km，大比例尺、高分辨率遥感 中轨：7001000km，资源与环境遥感 高轨：35860km，地球静止卫星，通信、气象 卫星航天平台目前发展最快、应用最广：气象卫星系列、海洋卫星系列、陆地卫星系列。,遥感平台的分类,航天飞机(Shuttle),空间站,人造卫星,遥感平台的分类,卫星在空间运行，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。,卫星轨道及其运行特点,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。,卫星轨道及其运行特点,开普勒第三定律 指绕以太阳为焦点的椭圆轨道运行的所有行星，其椭圆轨道长半轴的立方与周期的平方之比是一个常量。 T：运行周期； a：长半径； K：开普勒常数。,= GM / (42),卫星轨道及其运行特点,其他常用轨道参数,卫星速度V：当轨道为圆形时，其平均速度

4、为 G万有引力常熟；M地球质量； R平均地球半径；H卫星平均离地高度 卫星运行周期 T：指卫星绕地一圈所需要时间，即从升交点开始运行到下次过升交点时的时间间隔。,卫星轨道及其运行特点,卫星高度H：依据开普勒第三定律同样可解求卫星的平均高度 同一天相邻轨道间在赤道处的距离L R地球长轴半径 每天卫星绕地圈数n,卫星轨道及其运行特点,重复周期 D(覆盖周期)：指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要的天数。对比运行周期。 其他相关概念： 星下点：卫星在地球表面的投影； 节点：卫星星下点轨迹与赤道的交点； 升轨：卫星由南向北运行； 降轨：卫星由北向南运行； 升轨（交）点：升轨时的节点； 降轨（交）点：降轨时的节点。,卫星轨道及其运行特点,人造卫星与地球,遥感卫星轨道类型,地球同步轨道与地球静止轨道,地球同步轨道：又称24小时轨道，卫星的轨道周期等于地球的自转周期，且方向亦与之一致，卫星在每天同一时间的星下点轨迹相同。 地球静止轨道：当地球同步轨道是倾角为零（轨道与赤道平面重合）的圆形轨道时，称为地球静止轨道。在这样的轨道上运行的卫星将始终位于赤道某地的上空，相对于

5、地球表面是静止的。,遥感卫星轨道类型,太阳同步轨道,太阳同步轨道：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）。,卫星轨道面永远与当时的“地心日心连线”保持恒定角度,遥感卫星轨道类型,相对于地球西向逆行； 多数卫星高度约700km800km； 轨道周期90100min； 每天绕地球旋转1416圈。,Landsat-1, -2, -3在单天内的轨道覆盖,太阳同步轨道特点,遥感卫星轨道类型,不同轨道下陆地卫星遥感特点,近圆形轨道：不同地区获取的影像比例尺一致。固定扫描频率对地面扫描成像，扫描行之间无缝衔接。 近极地轨道：有利于增大卫星对地面的总体观测范围。 太阳同步轨道：太阳光的入射角几乎是固定的，在不同时相对同一地区遥感时，太阳高度角大致相等；有利于卫星在相近的光照条件下对地面进行观测（但是由于季节和地理位置的变化，太阳高度角并不是任何时间都一致的）。有利于卫

6、星在固定的时间飞越地面接收站上空，并使卫星上的太阳电池得到稳定的太阳照度。 可重复轨道：有利于对地面地物或自然现象的变化作动态监测。,遥感卫星轨道类型,38,中等分辨率陆地卫星 高分辨率陆地卫星 高光谱卫星 气象卫星 小卫星,主要卫星遥感卫系统,中等分辨率陆地卫星类,Landsat卫星系列； SPOT卫星系列； 中巴资源卫星CBERS； IRS卫星系列； 台湾福卫2号； 日本陆地观测卫星ALOS ,主要卫星遥感卫系统,Landsat卫星系列,1972年7月23日，美国发射了第一颗地球资源卫星，后改名为Landsat-1，19721999年，美国共发射了7颗Landsat系列卫星。 卫星 发射日期 终止日期 携带传感器 Landsat-1 1972.7.23 1978.1.6 RBV, MSS Landsat-2 1975.1.22 1982.2.5 RBV, MSS Landsat-3 1978.3.5 1983.3.31 RBV, MSS Landsat-4 1982.7.16 1993 MSS, TM Landsat-5 1985.3.1 （运行） TM Landsat-6 199

7、3.10.5 （发射失败） ETM Landsat-7 1999.4.15 （运行） ETM Plus,主要卫星遥感卫系统,Landsat-5 简介,Landsat-5设计寿命为3年，但却成功在轨运行27年，是目前在轨运行时间最长的光学遥感卫星，成为全球应用最为广泛、成效最为显著的地球资源卫星遥感信息源。 2011年11月18日，美国地质调查局（USGS）发布消息称由于卫星上的放大器迅速老化，目前已停止获取Landsat-5的卫星遥感影像，意味着Landsat-5极有可能结束其使命。目前，Landsat-5已进入90天的卫星初始状态，USGS工程师们试图采取各种办法恢复卫星与地面间的影像传输能力。,主要卫星遥感卫系统,Landsat-5 卫星主要轨道参数,主要卫星遥感卫系统,Spacing Between Adjacent Landsat 5 Orbit Tracks at the Equator,主要卫星遥感卫系统,Timing of Adjacent Landsat 5 Coverage Tracks,Adjacent swaths are imaged 7 days apart,

8、主要卫星遥感卫系统,Landsat-5 的TM传感器,Landsat-5搭载专题绘图仪(Thematic Mapper, TM)传感器，共分为7个波段，各波段的参数如表所示,为什么LWIR波段空间分辨率相对较低？,主要卫星遥感卫系统,Landsat-7 简介,Landsat-7于1999年4月15日发射升空后，由于其优越的数据质量，以及与以前的Landsat系列卫星保持了在数据上的延续性，现在已成为中国遥感卫星地面站的主要产品之一。 2003年5月31日，Landsat-7 ETM+机载扫描行校正器(SLC) 故障，导致此后获取的图像出现了数据条带丢失，严重影响了Landsat ETM遥感影像的使用。此后Landsat 7 ETM SLC-on是指2003.5.31日Landsat 7SLC故障之前的数据产品，Landsat 7 ETM SLC-OFF则是故障之后的数据产品。部分学者开展了受损修复研究，使用插值方法修补缺失的条带部分。,主要卫星遥感卫系统,Landsat-7 卫星主要轨道参数,Landsat-5与Landsat-7卫星主要轨道参数基本相同。但降交点时间(过赤道平均太阳时

9、)约为10am。,主要卫星遥感卫系统,Landsat-7 的ETM传感器,搭载增强型专题绘图仪(Enhanced Thematic Mapper Plus, ETM+)传感器，同Landsat-5的最主要差别有：增加了分辨率为15米的全色波段（PAN波段）；波段6的数据分低增益和高增益数据，分辨率从120米提高到60米。,主要卫星遥感卫系统,Landsat-7 ETM+ 8个波段的影像 （圣地亚哥， 加利福利亚）,主要卫星遥感卫系统,Landsat-7 ETM+ 成都, 2002年获取,成都,都江堰,主要卫星遥感卫系统,Landsat-7 ETM+影像 （费城，美国）,主要卫星遥感卫系统,Landsat-8 简介,NASA和USGS（United States Geological Survey，美国地质调查局）联合执行的LDCM(Landsat Data Continuity Mission) 计划，发射Landsat 8 卫星，旨在长期对地进行观测。该计划主要对资源、水、森林、环境和城市规划等提供可靠数据。 2013年2月11日，成功发射了 Landsat 8 卫星，为走过了四十年

10、辉煌岁月的 Landsat 计划又注入了新鲜的血液。和之前的卫星相比，Landsat 8 的光线、热量感应器精准度更高，同时其视野也更广，有助于科学家们进行大气气胶、高空卷云、水质、耗水量等方面的研究。,主要卫星遥感卫系统,Landsat- 8上携带有两个主要载荷：OLI和TIRS。其中OLI（全称：Operational Land Imager ，运营性陆地成像仪）具有9个波段；TIRS（全称：Thermal Infrared Sensor，热红外传感器），是有史以来最先进，性能最好的TIRS，有2个波段。TIRS将收集地球两个热区地带的热量流失，目标是了解所观测地带水分消耗，特别是美国西部干旱地区。 Landsat-8与Landsat-7主要轨道参数基本相同、幅宽（南北向约170km，东西向183km）和分辨率相同。,主要卫星遥感卫系统,主要卫星遥感卫系统,Landsat卫星影像特征,宏观性覆盖范围大，可获得准同步、全球性的覆盖，为宏观研究各种自然现象和规律提供有利条件。 周期性重复覆盖，提供不同季节、不同照度条件的影像，可满足动态监测与预报分析的需要。 数量化对地物的波谱反射、辐

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