第2章 遥感平台及运行特点2.3

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1、第2章 遥感平台及运行特点2.3 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。本章主要就这些卫星的发展、轨道参数及探测器技术性能作一些介绍。2.3.1 陆地卫星类包括Landsat系列（美）、SPOT系列（法）、IRS（1P）（印度）、ALOS系列（日）、RESURSO1系列（俄）等。这类卫星的特点是多波段扫描、地面分辨率为530m，在现阶段，这类卫星仍然是陆地卫星的主体。一、Landsat系列卫星1972年7月23日美国发射了第一颗气象卫星TI

2、ROS-1，后来又发射了Nimbus（雨云号），在此基础上设计了第一颗地球资源技术卫星（ERTS-1），后改名为Landsat-1。从1972年至今美国共发射了7颗Landsat系列卫星，已连续观测地球达29年。最后一颗卫星Landsat-7于1999年4月15日发射，预计寿命为5年，后续卫星Landsat-8不再单独发射，探测器ETM+将装载在EOS-AMZ上发射。这样Landsat系列卫星寿命预计可维持到2010年。Landsat系列卫星发射时间如表2-3。（一）Landsat1-3Landsat1-3三颗卫星的星体形状和结构基本相同，形假蝴蝶状，如图2-7所示。卫星分服务舱和仪器舱两大类

3、。表2-3：Lands系列卫星发射时间表LANDSAT-1-2-3-4-5-6-7发射日期1972.7.231975.1.221978.3.51982.7.161985.3.11993101999.4.15终止日期1978.1.61982.2.51983.3.311987.7运行失败运行探测器RBV，MSSRBV，MSSRBV，MSSMSS，TMMSS，TMETMETM+图2-7 地球资源卫星1-3仪器舱内安装有反束光导管摄像机（RBV）、多光谱扫描仪（MSS）、宽带视频记录机（WBVTR）和数据收集系统（DCS）等四种有效负载。有关这些仪器的详细介绍见第三章。卫星轨道及其运行特点卫星轨道平均

4、高度H设计在915km上，依据式（2212）计算其运行周期为103.267min。每天绕地13.944圈，倾角I=99.125，每天修正卫星轨道进动角为0.986。这样的设计产生以下几个特点：1、近圆形轨道实际轨道高度变化在905918km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

5、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、与太阳同步轨道所谓卫星轨道与太阳同步，是指卫星轨道面与太阳地球连线之间在黄道面内的夹角，不随地球绕太阳公转而改变。如图2-8所示。对于一般轨道（除了与黄道面重合的轨道外），地球绕太阳作公转时，这个角会随之改变，如图2-8中虚线所示。由于这个角与传感器观测地面时的太阳光照角度有关，因此称为光照角。图2-8卫星轨道与太阳同步任一时刻的光照角等于起始光照角加上地球对太阳的进动角。地球对太阳的进动一年为360。因此平均每天的进动角为0.9856。为了使光照角保持固定不变，必须对卫星轨道加以修正

6、，平均每圈的修正量为：（2-19）式中，n为一天中卫星运行的轨道数。从图2-8中可以看出，实现卫星轨道与太阳同步，只要轨道面绕地轴旋转，也就是修正轨道参数。Landsat-15的光照角都为3730。卫星与太阳同步，使卫星以同一地方时通过地面上空。由于光照角为3730，所以降轨运行时为当地时间9:42通过赤道上空。由于全世界按24个离散时区划分地方时，上述9:42是一个平均太阳时，它并不意味着对于在给定相同纬度上所有各点的当地时间保持不变，图2-9示出了两条轨道上各纬度处的当地时间。图 2-9 在给定的纬度上卫星经过当地的时间变化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。但是由于

7、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。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、可重复轨道上一节中已讲到轨道的重复周期可由式（2-18）计算。与卫星的运行周期关系密切。陆地卫星运行周期为103.267min，卫星每绕地面一圈，地球赤道由西往东旋转了约2874km，去掉卫星进动修正，为2866km，也即第二条运行轨迹相对前一条运行轨迹在地面上西移2866km。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。图2-10示

8、出了一天内卫星运行轨迹在地面上的分布。第一天第一圈编号为，则第二天第一圈编号为。图2-11示出了在第一天第一圈和第一天第二圈之间18天的轨迹分布，上面注的圈号顺序编排的圈号，下面是以天号编的圈号。第一天第二圈和第一天第三圈之间亦如此，以此类推。图2-10第一天典型的陆地卫星地面轨迹但第一天第十四圈与第一天第一圈之间只分布了17条轨迹，因为只有0.944圈。18天总共绕地251圈，第252圈即第19天第一圈与第一天第一圈重合。圈间的距离为159km，但图像的宽度为185km，在赤道处相邻轨道间的图像尚有26km（占14%）的重叠。从图2-11中还可以看出偏移系数为-1，即下一天轨迹比当天轨迹西移

9、一条轨道。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。图2-11 18天的轨迹分布（赤道处）（二）Landsat4/51982年美国在Landsat-13的基础上，改进设计了Landsat-4卫星，并发射成功。1984年又发射了Landsat-5卫星，与Landsat-4完全一样。Landsat-4/5卫星的形状如图2-12所示。卫星主体由NASA的标准多用途飞行器组合体和陆地卫星仪器舱组成。多用途飞行器组合体包括姿态控制，通信及数据处理，电源和推进器等子系统。仪器舱装有TM传感器，MSS多光谱扫描仪，宽带波段通信子系统，高增益TDRSS（数据中继卫星系统）天线和其它天线，以及一个

10、能产生2KW功率的太阳能帆板。这种卫星可设计成由航天飞机进行修复。图2-12 Landsat-4/5 外形图Landsat-4/5卫星也近圆形、近极地、与太阳同步和可重复的轨道。它的轨道高度下降为705km，对于地面分辨力为30m的TM专题制图仪而言是必要的，为此运行周期也减为98.9s，重复周期为16天，偏移系数为-7，它与Landsat-13参数比较如表2-4。Landsat-3与Landsat-4/5轨道参数表2-4Landsat13Landsat-4/5轨道高度H915km705km轨道倾角I99.12598.22运行周期性T103.267min98.9min长半轴a7285.438k

11、m7083.465km降交点时间（过赤道平均太阳时） t9:42am9:45am重复周期性D18天（251圈）16天（233圈）偏移系数d-1-7在赤道上两相邻轨迹间距离159km172km图像幅宽185km185km相邻轨道间赤道处重叠度26km(14%)13km(7%)(三)Landsat-7图2-13是Landsat-7的外形图。其轨道参数与Landsat4/5基本相同（见表2-4），只是传感器改型为ETM+（增强型专题制图仪）。Landsat系列卫星轨道参数表表2-5卫星Landsat4-5Landsat-7类型太阳同步极轨高度705km倾角98.2降交点时9:30a.m.10:00a

12、.m.周期99min覆盖天数16d姿控3轴（0.01精度）刈幅185km二、SPOT系列卫星法国于1986年2月发射了第一颗陆地卫星，主要用于地球资源遥感，其外形如图2-14所示。其轨道参数如表2-6所示。至今已发射了4颗，即SPOT1-4，SPOT5计划有两个型号，SPOT-5A和SPOT-5B，SPOT5A已于12002年发射。SPOT卫星装载了2台相同探测器HRV（high resolution visible）或HRVLR(high resolution visible and infrared)成像仪，HRV的平面反射可绕卫星前进方向滚动轴（X轴）旋转，平面向左右两侧偏离垂直方向最大

13、可达27，从天底点间轨道任意一侧可观测到450km附近的景物，这样在邻近的许多轨道间都可以获取立体影像。在赤道附近，分别在第七条轨道间可进行立体观测，立体图像的基高比在0.51.0之间。SPOT系列卫星发射时间如表2-7。表2-8列出了HRV（HRVIR）和VI的技术指标。图2-14SPOT卫星SPOT卫星轨道参数表2-6轨道高度H运行周期T轨道倾角i重复周期D偏移系数d卫星过降交点时刻轨迹间间隔（赤道处）所载仪器单台HRV图像幅宽两台HRV图像幅宽832km101.4min98.726天（369圈）+510:30am108km2台HRV推扫描仪（多光谱和全色）60km117km（重叠3km）

14、SPOT系列卫星发射时间表表2-7 SPOT-1-2-3-4-5A-5B发射日期1986.2.221990.1.221993.9.261998.3.242002.5.32004终止日期运行运行1996.11.14运行运行（计划中）探测器HRVHRVHRVHRVIR VIPoam3HRVIR+AVIHRVIR+AVI其中，VI为指被测量仪，Poam3是极地臭氧和气溶胶测量仪。SPOT5A已于2002年发射，目前已作了平台，平台与SPOT1-4相同，探测器地台分辨率见表2-9。SPOT卫星HRV和VI探测器技术指标表2-8探测器HRVHRVIRVI卫星SPOT1-3SPOT4SPOT4波段(m)0

15、.430.470.500.59PAN 0.510.730.610.680.790.891.581.75分辨率20m10m20m20m扫幅60km60km60km60km分辨率20m10m20m20m20m扫幅60km60km60km60km60km分辨率1km1km1km1km扫幅2250km2250km2250km2253km辐射灵敏度NEP0.050.050.03动态范围0.10.60.10.60.10.6绝对辐射精度9%9%5%覆盖天数26d26d1dSPOT-5A探测器地面分辨率表2-9波段HRVIR（SPOT-5）分辨率VI（SPOT-5）分辨率0.430.470.500.590.6

16、10.680.780.890.581.75PAN 0.510.07310m10m10m20m5m1km1km1km1km三、IRS系列卫星印度在1979年6月和1981年11月发射的Bhaskara1和Bhaskara2两颗实验性卫星的基础上，制订了IRS系列计划，并于1988年3月发射了第一颗。图2-15是IRS-1D外形示意图，IRS轨道参数见表2-10。IRS卫星轨道参数表2-10 卫星IRS-1AIRS-1BIRS-1CIRS-1DIRS-P2类型太阳同步极轨近圆形高度倾角降交点时周期覆盖天数905km98.810:30a.m.103min22d904km99.110:30a.m.10

17、3.1min24d817km98.710:30a.m.101.4min24d(下视)5d(侧视)736/82598.710：45a.m.101min24d(下视)5d(侧视)817km98.710:15a.m.102.3min24d姿控3轴说明：IRS卫星已成功发射的如表2-10所列，其中只有IRS-1D仍有运行。因发射初始轨道为300km823km，调整轨道的燃料不足，故维持在736km825km椭圆轨道上。IRS-1D上装有GPS接收机，用于测轨。图2-15 IRS-1D外形图示意图如表2-11所示IRS卫星主要探测器是LISS（Linear Imaging Self-Scanner）和P

18、AN（Panchromatic Camera）此外，还有WIFS（Wide Field Scanner）。LISS有三个型号：LISS-I、LISS-II（IRS-1A，1B，P2），LISS-III（IRS-1C，1D）。表2-11列出了LISS-III、PAN和WIFS的技术特性。印度遥感卫星（IRS）系列共有了4个系列，即IRS-1、IRS-P、IRS-2和IRS-3等，其中IRS-2是海洋和气象卫星系列，IRS-3是SAR卫星系列，分别于2002年和2005年陆续发射。目前正在实施的是IRS-1和IRS-P等两个系列，IRS-1系列共发射了5颗，即IRS-1AE，IRS-P系列共有6颗

19、（IRS P2P7），已发射了3颗，余下3颗将陆续发射，最后一颗IRS-P7计划在2002年发射。LISS-III、PAN和WIFS的技术指标表2-11PANLISS-IIIWIFSVNIRSWIRVNIR结构CCDCCDCCDCCD波段(m)B1:0.50.75B2:0.520.59B3:0.620.68B4:0.770.86B5:1.551.700.620.680.770.86覆盖天数24d/5d*24d24d/5d*空间分辨率5.8m23m70M189m刈幅70km142km148KM810km量化6bit7bit7bit7bitMTF0.20B2:0.40B3:0.40B4:0.350

20、.30B3:0.34B2:0.20CCD线阵4096600021002048IRS-1和IRS-P系列的11颗卫星中有8颗是陆地卫星，3颗是海洋卫星。IRS-1C和IRS-1D是陆地卫星，全色波段地面分辨率为5.8m,比Landsat-7(15m)和SPOT-4（10m）都要高得多。IRS-1和IRS-P系列卫星发射时间表如表2-12和表2-13。IRS-1系列卫星发射时间表表2-12IRS-1A1B1C1D1E发射日期1988.3.171991.8.291995.12.281997.9.301993.9.20终止日期n.d1998.8.311998.12.31运行（失败）探测器LISS-1L

21、ISS-IILISS-1LISS-IILISS-IIIPANWIFSLISS-IVPANWIFS卫星类型陆地陆地陆地陆地IRS-P系列卫星发射时间表表2-13IRS-P2P3P4P5P6P7发射日期1994.10.151996.3.211999.5.251999（计划中）2003.52000（计划中）终止日期1995.10运行运行运行探测器LISS-II(2台)X-rayMOSWIFSX-rayOCMMSMRLISS-IVLISS-IVWIFSOCMTIRRadar ALTScatterometerPMR卫星/类型陆地海洋海洋oceansat-1陆地上cartosat-1陆Resourcesa

22、t-1海洋oceansat-2由表2-12和表2-13可知，印度陆地卫星型号有IRS-1A，1B，1C，1D，ISR-P2，IRS-P5及IRS-P6等7颗。主要探测器是线性自扫CCD成像仪的4个型号，即LISS-I、LISS-II、LISS-III和LISS-IV，其中LISS-IV为高分辨率（2.5m）。四、中国资源一号卫星系列中国与巴西合作1999.10月发射了ZY-1（CBERS-1），图2-16是其外形图，表2-14是轨道参数，表2-15是其主要技术指标。2.3.2 高分辨率陆地卫星自1994年克林顿总统签署总统令，允许私人公司发射高分辨率卫星和销售产品，使民用高分辨率卫星得到发展，

23、但高分辨率卫星通常多于军事侦察。这类卫星的主要特点是地面分辨率高， 全色波段为15m，有些还小于1m。表2-16列出了这类卫星。表2-17是美国三个系列卫星轨道参数和探测器指标。图2-16 ZY-1卫星外形图ZY-1卫星轨道参数表2-14卫星ZY-1（CBERS-1）类型标称圆形太阳同步轨道高度778km倾角98.5降交点时上午10时30分周期100.26min重复周期26d/相邻地面轨迹间隔时间3d姿控三轴资源一号卫星01、02星主要技术指标表2-15探测器波段(m)空间分辨率（m）扫幅km象元素其他CCDB1：0.450.52B2:0.520.59B3:0.630.69B4:0.770.8

24、9B5:0.510.7319.51135812具有侧视功能-32+32IRMSSB6:0.511.1B7:1.551.75B8:2.082.3577.8119.51536红外扫描仪B9:10.412.5156768噪声等效温度1.2KWFI成像仪B10:0.630.69B11:0.770.89下行频道X数据率113.23Mb/s高分辨率卫星表2-16 国家卫星分辨率（全色/多色/高色）拥有者发射时间美国IKONOS-1IKONOS-2Eowly 1Quick BirdQrbview3Qrbview41m/4m1m/4m3m/15m0.61m/2.44m1m/4m1m/4m1m/4m/8mSpa

25、ce ImagingSpace ImagingEarth WatchDigital Globe Orbital ImagingOrbital Imaging1999.4.27失败，同年9月24日发射成功20021997.12.242001.10.18发射成功1999计划中南非Greensat-011.8m1998失败以色列Techsat-IiaEROSDAVID（1-1.5）m/12m(1-2)m/15m5mIIIIAIISA+DLR计划中1999计划中美国三系列卫星轨道参数表2-17卫星IKONOSQuick Bird2Orbview-3公司Space ImagingEarth watchO

26、rbital Imaging发射时间1999.9.2419991999轨道高度680km600km470km类型太阳同步非太阳同步太阳同步倾角98.198最大重访周期14d16d3d降交点时10:30am10:30am10:30am波段PAN 0.450.90PAN 0.450.90PAN 0.450.900.450.520.520.600.600.690.760.900.450.520.520.600.630.890.760.890.450.520.520.600.6250.6950.760.90地面分辨率0.82m(PAN)1m(PAN)1m(PAN)4m(MS)4m(MS)4m(MS)刈

27、幅11km22KM8km量化11bit11bit星上存贮64GB137gbits4GB测轨GPSGPS注：由于1KONOS是三线阵CCD推帚成像，具有同轨立体的特点，可以构成准核线的立体图像，而且中间图像与前或后图像组成不同立体，提供三维同时测量的可能性。2.3.3 高光谱类卫星这类卫星的主要特点是采用高分辨率成像光谱仪，波段数为36256个，光谱分辨率为510nm，地面分辨率为301000m。目前这类卫星只有军方发射的，民用高光谱类卫星还没有，这类卫星主要用于大气、海洋和陆地探测。表2-18列出了近年来发射的高光谱类卫星。高光谱类卫星表2-18 卫星国家探测器光谱分辨率发射时间（计划）EOS

28、-AM1EOS-PM1美国MODIS0.4214.24mmin510nm36Bands1998.6(延期)2000.12EOS-AM1美国ASTER0.5211.65mmin 60nm14Bands2000.12EO-1美国Hyperion0.42.5mmin 10nm233309Bands2000ARIES-1澳大利亚ARIES0.42.5mmin 10nm64Bands2000Orbview4美国HS 0.452.50m(200Bands)MS0.452.50m(4Bands)2000MODISMODIS是EQS-AM1系列卫星的主要探测仪器，它属于波段不连续，（光谱范围0.414.5m）

29、，数量少（波段36个），地面分辨率较低（星下点离间分辨率为250m,500m,1000m）的一类高光谱类传感器，图2-17是其外形。表2-19和表2-20列出了其主要技术指标。它是美国于2000年初发射成功的，每12天可覆盖全球一遍。每一个HODIS仪器使用寿命为5年，将计划发射四颗卫星。图2-17 MODIS卫星外形图MODIS主要技术指标表2-19探测器MODIS卫星EOS-AM1（1999）EOS-PM1（2000）降交点时10:30a.m1:30pm空间分辨率250m(Bands1-2)500m(Bands3-7)1000m(Bands8-36)刈幅2330km(变轨)覆盖天数12d量

30、化12bit波段36（含陆地波段13个）陆地波段波宽（m）辐射值（Wm2m-1sr-1）信噪比S/N10.6200.67021.812820.8410.817624.720130.4590.47935.324340.5450.56529.022851.2301.2505.47461.6281.6527.327572.1052.1551.0110203.6603.8400.450.05(NEt)213.9293.9892.382.00(NEt)223.9293.9890.670.07(NEt)234.0204.0800.790.07(NEt)314.78011.2809.550.05(NEt)3

31、211.77012.2708.940.05(NEt)MODIS仪器特性和主要用途表2-20 通道光谱范围119mm通道，2036m通道信噪比(NEt)主要用途分辨率/M1620670128陆地、云边界25028418762012503459479243陆地、云特性5004545565228500512301250745006162816522755007210521351105008405420880海洋水色、浮游植物、生物地理、化学100094384488380100010483493802100011526536754100012546556750100013662672910100014

32、6736831087100015743753586100016862877516100017890920167大气水汽100018931941571000199159652501000203.6603.8400.05地球表面和云顶温度1000213.9293.9892.001000223.9293.9890.071000234.0204.0800.071000244.4334.4980.25大气温度1000254.4824.5490.251000261.3601.3901504卷云、水汽1000276.5356.8950.251000287.1757.4750.251000298.4008.7

33、000.051000309.5809.8800.2510003110.78011.2800.05臭氧10003211.77012.2700.05地球表面和云顶温度10003313.18513.4850.2510003413.48513.7850.25云顶高度10003513.78514.0850.2510003614.08514.3850.3510002.3.4 SAR（合成孔径雷达）类卫星合成孔径雷达是(syn the tic Aperture Radar,SAR)是一种高分辨率、二维成像雷达，特别适于大面积的地表成像。自1978年6月美国发射了第一颗载有SAR的卫星Seasat以后，加拿大

34、、日本、俄罗斯等都分别发射了许多SAR卫星，用于海洋）和陆地探测，用于军事的高分辨率SAR卫星（例如美国的Lacrosse长曲棍球卫星地面分辨率1m。一般民用星载SAR卫星地面分辨率为1030m，大多为单参数，也有多参数，即多频、多视角和多极化的SAR。表2-21是已发射和2002年将发射的SAR类卫星。表2-22是正发射SAR类卫星的主要性能。已发射和将发射的民用SAR卫星表2-21国家星载SAR发射时间美国SeasatSIR-ASIR-BSIR-CLight SAR1978.61981.11（航天飞机）1984.10（航天飞机）1994.9（航天飞机）20012002（计划）俄罗斯KOSM

35、OS1870A1maz-1A1maz-1APRIRODA SARA1maz-1BA1maz-219871991.319931996.4（失败）19971999（计划）ESA（欧空局）ERS-1ERS-2Envisat-11991.71995.42005.5（计划）日本JERS-1ALOS(Hiros)1992.22002（计划）加拿大Radarsat-1Radarsat-21995.112003(计划)印度IRS-P72002（计划）已发射的SAR卫星的主要技术性能表2-22 卫星型号海洋卫星1SIR-ASIR-BSIR-C/XIF SAR长曲辊球雷达卫星1国家美国美国美国美国美国加拿大运行时

36、间（年、月）1978.6101981.12-1982.31984.101994.4.9-201994.9-10200.2.11-281998.121995.11轨道高度（km）805259225225235（IFSAR）670680798工作频率（GHz）L（1.2795）L(1.275)L(1.275)L(1.275)C(5.1)X(9.65)CXC(5.3)工作波长(cm)23.523.523.523.5、5.8、3.15.66极化HHHHHHHH、HV、VH、VVHH视角数1144/84视角()204715602055(L、C)1555（X）2050观测带宽（km）10050306050

37、/100（L、C）50/100（X）225（IFSAR）50/100/150/500空间分辨率（m）25254040(2050)252512.5(L、C)10/25（X）616（IFSAR）0.3（精扫）1（标准）3（宽扫）2528995050/100100（3045）28量化级(bit)54364（L、C）46（X）4数据速率（Mb/s）1104090（L、C）45（X）65010585（回放）备注哥伦比亚号航天飞机挑战者号航天飞机奋进号航天飞机(IFSAR)SAR有8种模式已发射3颗SAR有4种模式有8种模式卫星型号钻石1钻石1B钻石2ERS-1/2Envisat-1JERS-1国家俄罗斯

38、俄罗斯俄罗斯欧空局欧空局日本运行时间（年、月）1991.51997.11991.71995.41992.21998.10轨道高度(km)300370405600785/824800568工频频率（CHz）S(3.1)S(3.1)X(8.59)S(3.1)X(8.59)C(5.30)C（5.30）L(1.275)工作波长（cm）9.663.49(X)9.58(S)3.49(X)9.58(S)5.665.6623.5极化HHHHHHVVHH、HV、VH、VVHH视角数1(S)3(X)1(S)3(X)171视角（）2065305030502335观测带宽(km)20402030(S、X)6070（X

39、）120170（X）2030(S、X)6070（X）120170（X）100100（标准）75空间分辨率（m）1530771573040771573040303030（标准）1818量化级（bit）53数据速率（Mb/s）80100122.810510060一、Radarsat系列卫星加拿大的Radarsat-1是世界上第一个商业化的SAR运行系统，由加拿大太空署、美国政府、加拿大私有企业于1995年11月4日合作发射。其地面分辨率8.5m，卫星高度790800km，倾角98.5,重复周期24天，与太阳同步，SAR在C波段（波长5.6cm），采用HH极化，波长入射角在060范围可调。主要探测目

40、标对海洋是海冰、海浪和海风等，对陆地是地质和农业。图2-18，图2-19 分别是其卫星形状图和其工作模式图。图2-18 Radarsat-1 卫星示意图图2-19 Radarsat-1卫星工作模式图其特点为：1、具有50km、75km、100km、150km、300km和500km多种扫描宽度和从10100m的不同分辨率。2、带宽分别为11.6MHz、17.3MHz和30MHz，使分辨率可调。3、每天可覆盖73N至北极全部地区，三天可覆盖加拿大及北欧地区，24天覆盖全球一次；Radarsat-1星载雷达工作模式表2-23工作模式分辨率距离向方位向(m)扫描宽度（km）入射角范围()标准波束25

41、281002050宽幅波束25351502040精细波束810503748窄幅Scan SAR50503002040宽幅Scan SAR1001005002050超高入射角波束2528755060超低入射角波束2528751023Radarsat-2的主要工作性能表2-24 波束模式观测带宽度(km)入射角（）分辨率距离(m)方位(m)标准10020502528宽波束15020452528低入射角17010204028高入射角7050602028精细模式503748109扫描模式（宽）5002050100100扫描模式（窄）30020465050标准四级化2520412528精细四级化2530

42、41119三倍四级化503050119超精细（宽）20304033超精细（窄）10304033表2-23为Radarsat-1星载雷达的工作模式。表2-24为Radarsat-1的主要工作性能，Radarat-2计划20012005年发射，其地面分辨率为3m，多波段、多极化的Radarsat-3计划于20062010年发射。二、ERS系列ERS-1与ERS-2是欧洲空间局分别于1991的1994年发射的，ERS-2与ERS-1基本一致，但增加了ATSR的可视通道，以及GOME，高度增加到824km可获得臭氧层变化的资料，主要性能参数见表。ERS系列卫星主要用于海洋、极地冰层、陆地生态、地区学、

43、森林学、大气物理、气象学等研究。ERS-1外形如图2-20，轨道倾角98.52，高785km，辐照宽度80km（100km）。星上载有的传感器有源微波仪（AMI）、雷达高度计（RA）、沿轨扫描辐射计/微波探测器（ATSR/M）、激光测距设备（LRR）、精确测距测速设备（PRARE）。图2-20 ERS-1卫星示意图AMI上有两部独立的雷达，一个用来“成像和监视海浪”，另一个用来计量“风的状态”。AMI能以三种模式工作：成像模式。采用C波段（频率5.3GHz，带宽15.55MHz），极化方式s；海浪监测模式。图像大小5km5km，可显示海浪的方向和长度，本模式工作频段也是C波段(频率5.3GHz

44、)，极化方式HV，入射角23,监测海浪角度范围为0-180，分辨率30m，数据传输率370kbit/s；风监测模式。本模式使用三个独立的天线来测量海平面的风速和风向，测量风向范围0360，精度20，风速424m/s，空间分辨率50km，辐射宽度500km，AMI工作频率5.3GHz（C波段），极化方式HV，数据传输速率500kbit/s。雷达高度计（RA-1）工作在K波段，是一种低重复频率雷达（nadir-pointing pulse radar）,用来对海洋和冰面进行精确测量，工作频率13.8GHz，脉宽20m，脉冲重复频率1020Hz，调频带宽330MHz（海洋）和82.5MHz（冰面），

45、提供海面高度、浪高、洋面风速、不同的冰的参数。ATSR（Along-Track Scanning Radiometer and Microware Sounder）用来测量云层温度，大气中水汽含量，海洋表现温度。ERS-1上精密的测高设备，可在成像的同时，获取相应区域高精度的高度值及精密的卫星轨道测量值。ERS-1和ERS-2可构成相干雷达影像，其双星串联式成像模式可以将时间基线缩短为1天，能消除相干雷达(INSAR)中的去相关(decorrelation)现象。2.3.5 小卫星小卫星指目前设计质量小于500kg的小型近地轨道卫星，其空间分辨为13m（全色）和415m（多波段），为满足制图的

46、需要，均采用在轨道GPS定位系统，水平精度为12m，高程精度为8m，若提供地面控制点，水平精度可达2m，高程精度可达3m，能满足1:24000甚至1:10000比例尺的制图精度要求。卫星可在3045范围内，任意方向多角度成像，可获得较大的基/高比，能进行立体测图。一、小卫星的主要特点（一）重量轻、体积小由于采用了轻型材料和新器件，尤其是应用了超大规模的集成电路。采用有效载荷与卫星平台一体化的设计技术等，使卫星的结构产生了根本变化，大多数小卫星的体积不超过1m3,重量最轻的仅几十公斤，最重的在500kg以下，非常便于储运和发射。（二）研制同期短，成本低由于采用成熟的先进技术，对以小卫星二座编队飞

47、行，还有批量生产的条件。廉价的运载工具（如搭载或一箭多星等），使小卫星的研制同期大大缩短（仅2年左右），成本下降。通常小卫星每千克成本只有大卫星的1/21/10。这样偶然失败的风险压力相对于大卫星要小得多。（三）发射灵活，启用速度快，抗毁性强现代小卫星可采用多种形式的运载和发射工具，从准备到发射乃至启用仅需短短的几天时间，而且组成星座的小卫星可以以备份的形式，代替被损坏的某颗小卫星，抗毁性大大增强。（四）技术性能高这主要体现在卫星各分系统本身和有效载荷两方面。二、国内外同类技术发展现状和水平国际上，高分辨率的对地观测小卫星，已进入了蓬勃发展的时期，预计20002005年小卫星发射将占卫星总量的

48、70%，现代小卫星的典型代表clemencies月球探测器装载了紫光/可见光相机，红外相机、激光雷达和辐射探测器等，已成功向地球发回了80万张月球图像。目前美国正在加紧研制1m分辨率的光学遥感小卫星。Space Imaging公司研制的第一颗高分辨率（1m）商业卫星1KONOS已于1999年9月发射成功，并已开始出售数据。俄罗斯正在研制2m分辨率的小卫星。目前，除了英、美、俄之外，意大利、以色列、德国、法国、韩国、南非、日本、阿根廷、巴西、智利、马来西亚、巴基斯坦、泰国、中国及台湾地区已正在独立或合作研制和发射小卫星。以色列1995年发射1.8m的分辨率的“地平线-3”小卫星后，又在研制分辨率

49、为1m的“地平线-4”小卫星。意大利ALENT公司推出了COSMS/SKYMED星座系统，用于地中海地区的环境监测，其空中分辨率分别为25m（全色），35m（红外）和100m（成像光谱仪）。泰国1998年发射的TMSAT，空间分辨率为100m，其遥感数据已经得到了广泛的应用。1999年发射的小卫星有南非的SUNSAT，意大利的Megsat-0，MUBLCOM，丹麦的ORSTED，巴西的SACI-2，法国的Clementine。其中，1999年2月23日发射的南非SUNSAT，重量为60kg，轨道高度800km，携带高分辨率相机，能够对绿、红和红处3个波段立体成像、图像地面分辨率为15m。表2-

50、25是国外已经或将要发射的部分对地观测小卫星。国外已经或将要发射的部分对地观测小卫星表2-25 名称质量（kg）主要有效载荷名称质量（kg）主要有效载荷LOSAT-X美国75多光谱成像仪MightySatII-1美国140成像MSTI-1美国150红外遥感OFFEQ-3以色列189成像MSTI-2169红外遥感IBRD美国85三线阵CCD相机MSTI-3212红外遥感CRSS美国830线阵CCD相机REX-II美国110辐射遥感SUNSAT南非60三色CCD相机FORTE美国215无线电遥感DAVID加拿大180线阵CCD相机OrbView-3美国400全色成像KITSAT-3韩国100遥感国内在“九五”期间已开始了“实践5号”(SJ-5)和海洋水色小卫星计划，其中“实践5号”已与2001.5.10在太原发射成功。清华大学与英国萨瑞(Surrey)大学合作研制的“航天清华一号”实验500kg重三轴稳定微小卫星也于2000.6.28号发射成功，台湾委托美国TRW公司研制发射了“中华一号” 小卫星。