世界各国高分辨率对地观测卫星实力对比剖析
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国外几种高分辨率遥感卫星对比摘要:通过高分辨率遥感卫星应用这门课程的学习,我对高分辨率遥感卫星产生了很大的兴趣,其重要的两个影响因素就是大气辐射和波段选择。
各国送上太空的高分辨率遥感卫星也是不计其数,我想搜集一下现在世界上流行的高分辨率遥感卫星对我们的学习和提升自身水平是很有帮助的。
以下就是我所搜集到有关各种高分辨率遥感卫星的详细信息。
关键词:高分辨率卫星大气辐射波段选择GeoEyeGeoEye-1 高分辨率卫星世界上规模最大的商业卫星遥感公司美国GeoEye,已于2008 年9 月6 日成功发射了迄今技术最先进、分辨率最高的商业对地成像卫星——GeoEye-1。
该卫星具有分辨率最高、测图能力极强、重访周期极短的特点,已为全球广大用户所关注。
GeoEye-1 高分辨率卫星影像应用前景广阔,在实现大面积成图项目、细微地物的解译与判读等方面优势突出。
GeoEyeGeoEye-1 卫星特点•真正的半米卫星:全色影像分辨率0.41 米,多光谱影像分辨率1.65 米,定位精度达到3 米•大规模测图能力:每天采集近70 万平方公里的全色影像数据或近35 万平方公里的全色融合影像数据•重访周期短:3 天(或更短)时间内重访地球任一点进行观测GeoEye-1 影像参数eoEye全色和多光谱同时(全色融合)相机模式单全色单多光谱分辨率星下点全色:0.41 m ;侧视28°全色:0.5m;星下点多光谱:1.65 m 全色:450 nm---800 nm 蓝:450 nm ---510 nm 波长多光谱红:655 nm ---690 nm 近红外:780 nm ---920 nm 立体CE90: 4m;LE90:6m 定位精度(无控制点)定位精度(无控制点)单片CE90:5m 幅宽成像角度重访周期星下点15.2 km ;单景225 k ㎡(15×15 km) 可任意角度成像2-3 天绿:510 nm ---580 nm全色:近700,000 k ㎡/ 天(相当于青海省的面积) 单片影像日获取能力全色融合:近350,000 k ㎡/ 天(相当于湖南、湖北两个省的面积) GeoEyeGeoEye-1 技术参数运载火箭发射地点卫星重量星载存储器数据下传速度运行寿命Delta II 加利福尼亚范登堡空军基地1955 kg 1T bit X-band 下载,740 mb/sec 设计寿命7 年,燃料充足可达15 年储存并转送数据传输模式实时下传直接上传和实时下传轨道高度轨道速度轨道倾角/ 轨道倾角/过境时间轨道类型/ 轨道类型/轨道周期684 km 约7.5 km/sec 98°/10:30am 太阳同步/98minCartosatCartosat-1 号卫星又名IRS-P5 ,是印度政府于2005 年5 月5 日发射的遥感制图卫星,它搭载有两个分辨率为2.5 米的全色传感器,连续推扫,形成同轨立体像对,数据主要用于地形图制图、高程建模、地籍制图以及资源调查等。
卫星导航原理与网络介绍•卫星导航是以人造卫星作为导航台的星基无线电导航,是一种利用人造地球卫星进行用户点位测量的技术,是以用导航卫星发送的导航定位信号确定载体位置和运动状态、引导运动载体安全有效到达目的地。
•目前卫星导航采用“四星定位”原理,通过3颗卫星,了解目前所处地球地理位置情况,之后引入第4颗卫星作为时间零点,专门用来计算时间误差,以精确解算出位置信息。
•中国北斗导航系统主要以北斗兼容型芯片及其相关模块(板卡、天线及地理信息系统等)、终端集成、系统集成以及相关服务为主。
卫星导航系统构成示意图卫星导航网络原理示意图全球四大卫星导航系统:中国北斗卫星优势凸显•目前全球有四大主要的卫星导航系统:美国(GPS)、中国(BDS)、俄罗斯(GLONASS)、欧盟(GALILEO)。
其中,美国的GPS是目前唯一全面运行的卫星导航系统,占据全球定位市场95%的份额,在系统的成熟性、服务精度等方面都处于全球最领先水平。
•中国北斗不断发展,系统优势凸显。
和其他三大卫星导航系统相比较,北斗作为自主研发设计的系统,除了具有安全、可靠、稳定、保密性强以及适合涉及国家安全的重要部门和行业应用这些优势以外,单纯从技术的角度来看仍然具备两大优势:三频系统、短报文通信。
全球四大卫星导航系统对比北斗卫星优势介绍中国美国俄罗斯欧洲系统名称北斗GPS GLONASS GALILEO频段采用频分多址体制,卫星按频率不同区分(占据次优频段)固定频段(占据最优频段)采用频分多址体制,卫星按频率不同区分(占据最优频段)采用频分多址体制,卫星按频率不同区分开发历程2000年建成北斗一代,2012年北斗二代投入运营70年代开发,1994年全面建成,目前研制第三代GPS80年代开发,1995年投入使用90年代提出,2002年批准,2008年开始建设,2013年,4颗全面运行的伽利略卫星组网成功卫星数量35(静止轨道,中低轨道等多轨道结合)28(其中4颗备份星)24(其中3颗备份星)30(其中3颗备份星)定位精度军用<1m,民用<1m 军用<1m,民用<10m军用<1m,民用<10m民用为主<1m计划覆盖亚洲-太平洋、全球全球全球全球全球卫星导航产值不断提升,产业地域集中度较高•全球卫星导航产业不断发展。
高分系列卫星详细参数1高分一号高分一号卫星是中国高分辨率对地观测系统的首发星,于2013年4月26日由长征二号丁运载火箭在酒泉卫星发射基地成功发射入轨。
该卫星突破了高空间分辨率、多光谱与宽覆盖相结合的光学遥感等关键技术,设计寿命5至8年。
高分辨率对地观测系统工程是《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006~2020年)》确定的16个重大专项之一,由国防科工局、总装备部牵头实施。
“高分一号”是我国高分辨率对地观测卫星系统重大专项(简称“高分专项”)的第一颗卫星。
“高分专项”于2010年5月全面启动,计划到2020年建成我国自主的陆地、大气和海洋观测系统。
尽管该“专项”主要是民用卫星,但外国专家认为,由于分辨率较高,也具备相当价值的军事用途,识别飞机、坦克已经不成问题。
GF-1卫星搭载了两台2m分辨率全色/8m分辨率多光谱相机,四台16m分辨率多光谱相机。
卫星工程突破了高空间分辨率、多光谱与高时间分辨率结合的光学遥感技术,多载荷图像拼接融合技术,高精度高稳定度姿态控制技术,5年至8年寿命高可靠卫星技术,高分辨率数据处理与应用等关键技术,对于推动我国卫星工程水平的提升,提高我国高分辨率数据自给率,具有重大战略意义。
“高分一号”的全色分辨率是2米,多光谱分辨率为8米。
它的特点是增加了高分辨率多光谱相机,该相机的性能在国内投入运行的对地观测卫星中最强。
此外,“高分一号”的宽幅多光谱相机幅宽达到了800公里,而法国发射的SPOT6卫星幅宽仅有60公里。
“高分一号”在具有类似空间分辨率的同时,可以在更短的时间内对一个地区重复拍照,其重复周期只有4天,而世界上同类卫星的重复周期大多为10余天。
可以说,“高分一号”实现了高空间分辨率和高时间分辨率的完美结合。
实际上,“高分专项”是一个非常庞大的遥感技术项目,包含至少7颗卫星和其他观测平台,分别编号为“高分一号”到“高分七号”,它们都将在2020年前发射并投入使用。
史上最全的⾼分辨率卫星介绍)史上最全的⾼分辨率卫星介绍[转帖]Worldview-I―WorldView‖卫星系统Digitalglobe的下⼀代商业成像卫星系统由两颗(WorldView-I和WorldView-II)卫星组成,其中WorldView-I于2007年7⽉发射,WorldView-II于2008年发射。
WorldView-I运⾏在⾼度450公⾥、倾⾓980、周期93.4min的太阳同步轨道上,平均重访周期为1.7天,星载⼤容量全⾊成像系统每天能够拍摄多达50万平⽅公⾥的0.5⽶分辨率图像。
卫星还将具备现代化的地理定位精度能⼒和极佳的响应能⼒,能够快速瞄准要拍摄的⽬标和有效地进⾏同轨⽴体成像。
WorldView-II卫星预计2009年-2010年发射,运⾏在770km⾼的太阳同步轨道上,能够提供0.5⽶全⾊图像和1.8⽶分辨率的多光谱图像。
该卫星使Digitalglobe公司能够为世界各地的商业⽤户提供满⾜其需要的⾼性能图像产品。
星载多光谱遥感器不仅将具有4个业内标准谱段(红、绿、蓝、近红外),还将包括四个额外(海岸、黄、红边和近红外2)。
多样性的谱段将为⽤户提供进⾏精确变化检测和制图的能⼒,由于WorldView卫星对指令的响应速度更快,因此图像的周转时间(从下达成像指令到接收到图像所需的时间)仅为⼏个⼩时⽽不是⼏天WorldView-I设计指标Radarsat-2卫星介绍Radarsat-2卫星于2007年12⽉14⽇在哈萨克斯坦的拜科努尔航天发射基地成功发射,是⽬前世界上最先进的商业卫星。
1995年11⽉发射的加拿⼤雷达卫星(Radarsat)是⼀个兼顾商⽤及科学试验⽤途的雷达系统,其主要探测⽬标为海冰,同时还考虑到陆地成像,以便应⽤于农业、地质等领域。
该系统有5种波束⼯作模式,即:(1)标准波束模式,⼊射⾓20°~49°,成像宽度100公⾥,距离及⽅位分辨率为25⽶x28⽶;(2)宽辐射波束,⼊射⾓20°~40°,成像宽度及空间分辨率分别为150公⾥和28⽶x35⽶;(3)⾼分辨率波束,三种参数依此为37°~48°,45公⾥及10⽶x10⽶;(4)扫描雷达波束,该模式具有对全球快速成像能⼒,成像宽度⼤(300公⾥或500公⾥),分辨率较低(50⽶x50⽶或100⽶x100⽶),⼊射⾓为20°~49°;(5)试验波束,该模式最⼤特点为⼊射⾓⼤,且变化幅度⼩49°~59°,成像宽度及分辨率分别为75公⾥及28⽶x 30⽶。
高分卫星参数高分系列卫星详细参数1高分一号高分一号卫星是中国高分辨率对地观测系统的首发星,于2013年4月26日由长征二号丁运载火箭在酒泉卫星发射基地成功发射入轨。
该卫星突破了高空间分辨率、多光谱与宽覆盖相结合的光学遥感等关键技术,设计寿命5至8年。
高分辨率对地观测系统工程是《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006~2020年)》确定的16个重大专项之一,由国防科工局、总装备部牵头实施。
“高分一号”是我国高分辨率对地观测卫星系统重大专项(简称“高分专项”)的第一颗卫星。
“高分专项”于2010年5月全面启动,计划到2020年建成我国自主的陆地、大气和海洋观测系统。
尽管该“专项”主要是民用卫星,但外国专家认为,由于分辨率较高,也具备相当价值的军事用途,识别飞机、坦克已经不成问题。
GF-1卫星搭载了两台2m分辨率全色/8m分辨率多光谱相机,四台16m分辨率多光谱相机。
卫星工程突破了高空间分辨率、多光谱与高时间分辨率结合的光学遥感技术,多载荷图像拼接融合技术,高精度高稳定度姿态控制技术,5年至8年寿命高可靠卫星技术,高分辨率数据处理与应用等关键技术,对于推动我国卫星工程水平的提升,提高我国高分辨率数据自给率,具有重大战略意义。
“高分一号”的全色分辨率是2米,多光谱分辨率为8米。
它的特点是增加了高分辨率多光谱相机,该相机的性能在国内投入运行的对地观测卫星中最强。
此外,“高分一号”的宽幅多光谱相机幅宽达到了800公里,而法国发射的SPOT6卫星幅宽仅有60公里。
“高分一号”在具有类似空间分辨率的同时,可以在更短的时间内对一个地区重复拍照,其重复周期只有4天,而世界上同类卫星的重复周期大多为10余天。
可以说,“高分一号”实现了高空间分辨率和高时间分辨率的完美结合。
实际上,“高分专项”是一个非常庞大的遥感技术项目,包含至少7颗卫星和其他观测平台,分别编号为“高分一号”到“高分七号”,它们都将在2020年前发射并投入使用。
高分辨率对地观测的若干前沿科学问题高分辨率对地观测研究的前沿科学问题有:
1、能源资源的勘探、开发和利用:高分辨率对地观测技术可以帮助勘探更加复杂的能源资源,并更好地加以开发和利用。
2、气候变化监测:通过高分辨率对地观测技术,可以更加准确地观测气候变化,并通过综合分析研究不同地区的气候变化特征,进一步预测全球气候变化趋势。
3、环境监测:高分辨率对地观测可以用于获取环境质量的实时变化和大范围的变化特征,以综合分析研究不同地方的环境质量变化特征,进一步提出有针对性的治理建议。
4、城市环境管理:高分辨率对地观测可以用于监测城市建设、城市更新、灾害防治、土地利用及空间组织的变化,以提供针对性的城市管理意见。
5、资源管理:高分辨率对地观测可以用于监测土地利用、森林草场管理和水资源保护的变化,以提供有针对性的环境保护建议。
当中国第一颗探月卫星——“嫦娥”1号迈出深空探测第一步,抵达38万公里外的月球时,美国的“旅行者”1号已经飞出了4万个地月距离,已经到达太阳系的边缘。
而另一边厢,日本的“隼鸟”号探测器失而复得,在小行星上成功采样并返回地球,完成了美国也未做到过的壮举。
在比月球更遥远的深空探测领域,中国目前还是一片空白。
中国探测器数量远远落后于欧美及日本。
美国探测器的最远飞行距离大约是中国的4万倍。
世界主要航天国家深空探测数据对比数据说明:从上图数据中可以看出,美国深空探测器的最远飞行距离大约是中国的4万倍。
无论从探测器数量和探测过的天体数,中国都远远落后于美国、欧洲、前苏联以及日本,且未进行任何采样返回。
日本成功从小行星带回样本,美国亦不曾做到。
综合实力:★★美国四颗正在试图飞越太阳系的探测器:旅行者1号、2号,先驱者10号、11号。
我们知道“嫦娥”2号这颗探测器本身已经跻身世界先进月球卫星行列,但以“嫦娥”1号、2号为代表的中国深空探测第一步,是否也迈在了航天列强前列呢?非也——在深空探测的决心与实践上,中国目前严重落后于美国、苏联(俄罗斯)、欧洲、日本。
前苏联:火星探索屡败屡试苏联第一个发射人造地球卫星之后,美国和苏联都认识到了太空竞赛注定要蔓延到航天的方方面面:人造地球卫星需要竞赛,探月需要竞赛,载人航天需要竞赛,火星金星需要竞赛,寻找外星人也需要竞赛……除了探测月球,第一个将火箭瞄向更远天体、更深宇宙的,就是自恃火箭技术拥有巨大优势的苏联。
1960年10月1日,苏联为了抢夺“率先探测火星”的纪录,试图向火星发射一颗探测器——“战神”1号,但是发射失败,随后的“战神”2号也发射失败。
接下来,准备飞往火星的“人造卫星”22号也失败,“火星”1号失败,“人造卫星”24号失败……2010年4月天文学家发现了苏联时代“月球车”1号留在月球的反光镜。
从此以后,苏联的深空探测开始和“失败”二字紧密相联,怎么也甩不掉。
高分系列卫星详细参数1高分一号高分一号卫星是中国高分辨率对地观测系统的首发星,于2013年4月26日由长征二号丁运载火箭在酒泉卫星发射基地成功发射入轨。
该卫星突破了高空间分辨率、多光谱与宽覆盖相结合的光学遥感等关键技术,设计寿命5至8年。
高分辨率对地观测系统工程是《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006~2020年)》确定的16个重大专项之一,由国防科工局、总装备部牵头实施。
“高分一号”是我国高分辨率对地观测卫星系统重大专项(简称“高分专项”)的第一颗卫星。
“高分专项”于2010年5月全面启动,计划到2020年建成我国自主的陆地、大气和海洋观测系统。
尽管该“专项”主要是民用卫星,但外国专家认为,由于分辨率较高,也具备相当价值的军事用途,识别飞机、坦克已经不成问题。
GF-1卫星搭载了两台2m分辨率全色/8m分辨率多光谱相机,四台16m分辨率多光谱相机。
卫星工程突破了高空间分辨率、多光谱与高时间分辨率结合的光学遥感技术,多载荷图像拼接融合技术,高精度高稳定度姿态控制技术,5年至8年寿命高可靠卫星技术,高分辨率数据处理与应用等关键技术,对于推动我国卫星工程水平的提升,提高我国高分辨率数据自给率,具有重大战略意义。
“高分一号”的全色分辨率是2米,多光谱分辨率为8米。
它的特点是增加了高分辨率多光谱相机,该相机的性能在国内投入运行的对地观测卫星中最强。
此外,“高分一号”的宽幅多光谱相机幅宽达到了800公里,而法国发射的SPOT6卫星幅宽仅有60公里。
“高分一号”在具有类似空间分辨率的同时,可以在更短的时间内对一个地区重复拍照,其重复周期只有4天,而世界上同类卫星的重复周期大多为10余天。
可以说,“高分一号”实现了高空间分辨率和高时间分辨率的完美结合。
实际上,“高分专项”是一个非常庞大的遥感技术项目,包含至少7颗卫星和其他观测平台,分别编号为“高分一号”到“高分七号”,它们都将在2020年前发射并投入使用。
1高分一号高分一号卫星是中国高分辨率对地观测系统的首发星,突破了高空间分辨率、多光谱与宽覆盖相结合的光学遥感等关键技术,设计寿命5至8年。
高分辨率对地观测系统工程是《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006~2020年)》确定的16个重大专项之一,由国防科工局、总装备部牵头实施。
“高分一号”是我国高分辨率对地观测卫星系统重大专项(简称“高分专项”)的第一颗卫星。
“高分专项”于2010年5月全面启动,计划到2020年建成我国自主的陆地、大气和海洋观测系统。
尽管该“专项”主要是民用卫星,但外国专家认为,由于分辨率较高,也具备相当价值的军事用途,识别飞机、坦克已经不成问题。
GF-1卫星搭载了两台2m分辨率全色/8m分辨率多光谱相机,四台16m分辨率多光谱相机。
卫星工程突破了高空间分辨率、多光谱与高时间分辨率结合的光学遥感技术,多载荷图像拼接融合技术,高精度高稳定度姿态控制技术,5年至8年寿命高可靠卫星技术,高分辨率数据处理与应用等关键技术,对于推动我国卫星工程水平的提升,提高我国高分辨率数据自给率,具有重大战略意义。
“高分一号”的全色分辨率是2米,多光谱分辨率为8米。
它的特点是增加了高分辨率多光谱相机,该相机的性能在国内投入运行的对地观测卫星中最强。
此外,“高分一号”的宽幅多光谱相机幅宽达到了800公里,而法国发射的SPOT6卫星幅宽仅有60公里。
“高分一号”在具有类似空间分辨率的同时,可以在更短的时间内对一个地区重复拍照,其重复周期只有4天,而世界上同类卫星的重复周期大多为10余天。
可以说,“高分一号”实现了高空间分辨率和高时间分辨率的完美结合。
实际上,“高分专项”是一个非常庞大的遥感技术项目,包含至少7颗卫星和其他观测平台,分别编号为“高分一号”到“高分七号”,它们都将在2020年前发射并投入使用。
“高分一号”为光学成像遥感卫星;“高分二号”也是光学遥感卫星,但全色和多光谱分辨率都提高一倍,分别达到了1米全色和4米多光谱;“高分三号”为1米分辨率;“高分四号”为地球同步轨道上的光学卫星,全色分辨率为50米;“高分五号”不仅装有高光谱相机,而且拥有多部大气环境和成分探测设备,如可以间接测定PM2.5的气溶胶探测仪;“高分六号”的载荷性能与“高分一号”相似;“高分七号”则属于高分辨率空间立体测绘卫星。
各国卫星定位系统有多精确俄1 2米美仅0 1米中国呢
据了解,我国北斗卫星的定位精度为0.4米,这个精度放眼世界都是十分先进的。
我国的北斗系统虽然"年龄"不大,但是成长速度非常快,目前为止,我国已经发射了43颗北斗卫星,而且,从去年年底开始,北斗系统的服务对象从亚洲区拓展到全球。
美国的GPS是最先诞生且应用最广泛的卫星定位系统。
而且,由于美国抢占了先机,所以目前一般的近地面卫星轨道都被GPS卫星占据。
近年来,美军不断在世界各地发动战争,而卫星定位系统可以说发挥了非常重要的作用。
如今,经过多年的发展,美国的卫星定位系统已经发展到第三代,定位精确度更是领先各国,据了解,美国军用GPS的精确度大约是0.1米。
俄罗斯的格洛纳斯卫星系统也是挺先进的,该卫星刚问世的时候引起世界各国的极大关注。
据了解,该系统的定位精度为1.2米,跟美国相比,还是有一定距离的。
不过,这个精度对于作战来说,也是完全够用的。
不过,近年来,由于俄罗斯的经费问题,导致格洛纳斯卫星的数量不断减少,有传言声称,该系统或将并入中国北斗系统。
国外空间对地观测系统最新发展原民辉;刘韬【期刊名称】《国际太空》【年(卷),期】2017(000)001【总页数】8页(P22-29)【作者】原民辉;刘韬【作者单位】北京空间科技信息研究所;北京空间科技信息研究所【正文语种】中文近年来,空间对地观测系统快速发展,系统性能不断提升,遥感应用向深度化、综合化方向发展,产业发展初具规模。
在通信、导航和对地观测三类应用卫星中,对地观测卫星是发射数量最多的卫星,近年发射数量快速跃升,特别是近3年的年发射数量维持在近百颗规模,近3年与前3年的发射数量环比增长近240%,增幅大幅超过其他类型应用卫星。
数量跃升主要源于小型对地观测星座发展成熟并大量应用,特别是低于100kg的微纳卫星。
根据欧洲咨询公司(Euroconsult)报告,2016-2025年,全球预计还将发射419颗对地观测卫星,对地观测卫星规模将保持快速发展势头。
截至2016年底,国外在轨对地观测卫星319颗。
从国别角度看,美国对地观测卫星数量最多,约占48%;从类型角度看,光学成像卫星数量最多,约占53%。
目前,全球超过50个国家拥有对地观测卫星,近20个国家拥有高分辨率对地观测卫星(本文对高分辨率的限定为光学1m、雷达3m)。
国外共计81颗高分辨率卫星在轨运行,其中美国、欧洲数量最多。
全球空间对地观测卫星企业数量呈井喷式增长态势。
在卫星制造和卫星运营服务领域已经发展出数十家全球性企业。
一方面,美国数字地球公司(DigitalGlobe)、欧洲空客防务与航天公司(ADS)、加拿大麦德公司(MDA)和意大利对地观测公司(e-GEOS)等传统大型企业,不断兼并、整合中小型企业,商业对地观测市场份额已占全球份额的87.2%。
另一方面,在数据增值服务、地理信息融合服务等领域发展出的全球性或地区性企业,如雨后春笋般不断涌现。
同时,美国特拉贝拉公司(Terra Bella)、行星公司(Planet)、黑天全球公司(BSG)和加拿大地球直播公司(UrtheCast)等大量初创公司,也开始争相进入对地观测卫星市场,通过创新产品和创新服务,既争夺、也扩大了全球商业对地观测市场。
高分辨率光学遥感卫星平台技术综述编者按:2 0 13 年4 月 2 6 日 , 我国用长征 -2 D 运载火箭成功发射了高分辨率对地观测系统的首发星 ? 高分 -1 卫星 , 热点焦点开启了我国对地观测的新里程。
高分辨率对地观测系统重大专项( 简称高分专项)工程是《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》所确定的16个重大专项之一,由天基观测系统、临近空间观测系统、航空观测系统、地面系统和应用系统等组成,于2010年经过国务院批准启动实施。
计划在“十二五”期间发射5~ 6颗高分辨率对地观测卫星,目标是建成高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率对地观测卫星系统,加快我国空间信息与应用技术的发展。
为此, 本刊特别推出了“高分辨率对地观测卫星专题”, 介绍了我国高分-1卫星及其相关系统,以飨读者,促进我国高分专项的实施。
高分辨率光学遥感卫星平台技术综述葛玉君赵键杨芳(航天东方红卫星有限公司)随着遥感应用在各个领域的不断深入,以及我国经济社会的高速发展和航天技术的进步,卫星遥感图像数据已经在各行各业取得了广泛的应用,发挥着越来越重要的作用。
而随着遥感应用的逐渐深入,用户对图像数据信息提取的要求越来越高,需要分辨率更高的图像质量和更快、更灵活的图像生成模式。
高分辨率卫星图像的需求不断增大,有力地推动了高分辨率光学遥感卫星的发展。
近20年来,国际上各主要航天公司陆续研制并发射了多种类型的高分辨率光学遥感卫星。
与20世纪八九十年代的中等分辨率光学遥感卫星相比,高分辨率光学遥感卫星对平台技术的需求发生了本质的改变。
国际太空2 Space International / 2013.5热点焦点1 对地光学成像空间分辨率的发展趋势2 典型的高分辨率光学遥感卫星及其卫星平台的发展趋势在军事领域,以美国“锁眼”(KH)系列卫星为代表,其空间分辨率已经优于0.1m。
在民用和商典型的高分辨率光学遥感卫星用领域,近年来也出现了如艾科诺斯-2(Ikonos- 国际上光学遥感卫星已经形成了有代表性的几2)、快鸟-2(QuickBird-2)等优于1m分辨率的个系列。
“高分二号”分辨率精确到1米可监测非法采矿高分二号发射前夕,中国官方公开了部分高分一号拍摄的照片据新华社电19日11时15分,我国在太原卫星发射中心用长征四号乙运载火箭成功发射“高分二号”卫星,卫星顺利进入预定轨道。
据了解,这颗卫星系目前我国分辨率最高的光学对地观测卫星,使国产光学遥感卫星空间分辨率首次精确到1米。
[解密]国产化率达98%光学遥感卫星的分辨率优于1米为达到亚米级,是现在国际上遥感卫星最高分辨率等级。
“高分二号”卫星具有亚米级空间分辨率、高定位精度和快速姿态机动能力。
“高分二号”卫星国产化率达到了98%,是我国高分专项(我国16个科技重大专项之一)的第二颗卫星。
“高分一号”于去年4月26日发射。
据悉,此次任务还搭载发射了一颗波兰小卫星。
60万米高空看轿车扫描幅宽45公里“1米分辨率意味着卫星从600多公里的太空向地面观察,能看见1米大小物体的轮廓,绝对能分辨出地面汽车的大小。
”航天科技集团五院研究员、“高分二号”任务工程总师马世俊说。
航天科技集团五院研究员、高分二号卫星系统总师潘腾说,卫星扫描的幅宽达到了45公里,在全球同类卫星中幅宽也是最大的。
卫星的分辨率是越高越好吗?潘腾认为,并不是所有卫星都要追求高分辨率,主要看用户需求。
比如,农业部门需要观察庄稼长势对农作物估产,国土部门要查看矿产资源,只要达到一定的分辨率就行。
相机焦距达7米卫星寿命至少5年潘腾介绍,卫星上的照相机是新研制的相机,体积小、重量轻,焦距长达7米。
相机分系统主任设计师姜海滨说,“高分二号”卫星相机焦距是国内卫星中焦距最长的。
该卫星上装有两台相机,与全世界同等级分辨率的卫星相比,是成像幅宽最大的。
此外,“高分二号”卫星的寿命将比我国其他卫星有大幅度提高。
马世俊说:“这颗星寿命5年我们是有把握的,努力目标是8年。
”[功能]应急救灾功劳不小“高分一号”卫星在云南鲁甸地震抗震救灾中功劳不小。
它和国内外其他17颗遥感卫星“合作”,获取大量震区卫星影像数据,发现多处滑坡、崩塌、崩滑体和泥石流。
北斗卫星导航系统简介卫星导航系统是重要的空间基础设施,为人类带来了巨大的社会经济效益。
中国作为发展中国家,拥有广阔的领土和海域,高度重视卫星导航系统的建设,努力探索和发展拥有自主知识产权的卫星导航定位系统。
2000年以来,中国已成功发射了4颗“北斗导航试验卫星”,建成北斗导航试验系统(第一代系统)。
这个系统具备在中国及其周边地区范围内的定位、授时、报文和GPS广域差分功能,并已在测绘、电信、水利、交通运输、渔业、勘探、森林防火和国家安全等诸多领域逐步发挥重要作用。
中国正在建设的北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成,提供两种服务方式,即开放服务和授权服务(属于第二代系统)。
开放服务是在服务区免费提供定位、测速和授时服务,定位精度为10米,授时精度为50纳秒,测速精度0.2米/秒。
授权服务是向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。
中国计划2007年初发射两颗北斗导航卫星,2008年左右满足中国及周边地区用户对卫星导航系统的需求,并进行系统组网和试验,逐步扩展为全球卫星导航系统。
伽利略卫星导航系统简介数量:30颗中高度圆轨道卫星组成,27颗为工作卫星,3颗为候补;轨道:高度为24126公里,位于3个倾角为56度的轨道平面内;精度:最高精度小于1米;用途:主要为民用;1999年2月10日,欧盟执行机构欧洲委员会(EC)公布了欧洲导航卫星系统“伽利略”计划,该系统是与美国全球导航定位系统(GPS)和俄罗斯的GLONASS系统兼容的民用全球定位卫星系统。
欧盟之所以进行“伽利略”计划,主要是为了摆脱对美国GPS系统的依赖,打破美国对全球卫星导航定位产业的垄断,在使欧洲获得工业和商业效益的同时,赢得建立欧洲共同安全防务体系的条件。
其实,欧空局(ESA)早在1990年就决定研制“全球导航卫星系统(GNSS)”,GNSS分为两个阶段,第一阶段是建立一个与美国GPS系统、俄罗斯GLONASS系统、以及三种区域增强系统均能相容的第一代全球导航卫星系统(GNSS-1),第二阶段是建立一个完全独立于GPS系统和GLONASS系统之外的第二代全球导航卫星系统(GNSS-2)。
世界各国高分辨率对地观测卫星实力对比剖析
美国“长曲棍球”雷达成像侦察卫星
高分卫星之间的实力较量
——全球高分辨率对地观测卫星对比剖析
□本报记者刘斐特约撰稿人庞之浩
随着认识地球、研究地球的深入,人类逐渐将视点从地面、低空扩展到太空,对地球的观测也越来越对连续性、快速性、精确性等提出了更高要求。
高分辨率对地观测卫星随之进入了人类的视野,它们个个“身怀绝技”,以便更全面、更清楚、更深刻地了解地球及其周围环境,成为人类在太空安装的高效“监控眼”。
高分市场军用领跑
简单来讲,高分辨率对地观测卫星可以划分为军用和民用两类用途,而且二者都有广阔的应用市场。
军用遥感卫星和民用遥感卫星在原理上并无二致,主要区别体现在卫星所使用的谱段和对地面分辨率要求上的差异。
军用遥感卫星主要在可见光或近红外谱段成像,分辨率优于1米。
也正因此,军用遥感卫星大部分都属于高分辨率对地观测卫星,只有少数用于普查的军用遥感卫星为了提高时间分辨率,而选择较高的运行轨道,从而使得卫星的空间分辨率有所减弱。
与之相比,民用遥感卫星则主要在多光谱成像,以便识别地面各种特征,其分辨率高低差异参差不齐,但其总体水平普遍在军用卫星之下。
在军用高分辨率光学成像遥感卫星领域,美国锁眼12号卫星最为突出。
它采用了大面阵探测器、大型反射望远镜系统、数字成像系统、自适应光学成像技术、实时图像传输技术等,镜头口径3米,焦距27米,分辨率达0.1米。
世界各国高分辨率对地观测卫星实力对比剖析
随着认识地球、研究地球的深入,人类逐渐将视点从地面、低空扩展到太空,对地球的观测也越来越对连续性、快速性、精确性等提出了更高要求。
高分辨率对地观测卫星随之进入了人类的视野,它们个个“身怀绝技”,以便更全面、更清楚、更深刻地了解地球及其周围环境,成为人类在太空安装的高效“监控眼”。
高分市场军用领跑
简单来讲,高分辨率对地观测卫星可以划分为军用和民用两类用途,而且二者都有广阔的应用市场。
军用遥感卫星和民用遥感卫星在原理上并无二致,主要区别体现在卫星所使用的谱段和对地面分辨率要求上的差异。
军用遥感卫星主要在可见光或近红外谱段成像,分辨率优于1米。
也正因此,军用遥感卫星大部分都属于高分辨率对地观测卫星,只有少数用于普查的军用遥感卫星为了提高时间分辨率,而选择较高的运行轨道,从而使得卫星的空间分辨率有所减弱。
与之相比,民用遥感卫星则主要在多光谱成像,以便识别地面各种特征,其分辨率高低差异参差不齐,但其总体水平普遍在军用卫星之下。
在军用高分辨率光学成像遥感卫星领域,美国锁眼12号卫星最为突出。
它采用了大面阵探测器、大型反射望远镜系统、数字成像系统、自适应光学成像技术、实时图像传输技术等,镜头口径3米,焦距27米,分辨率达0.1米。
而法国太阳神2号A、B卫星分辨率达0.5米,其军民两用光学成像遥感卫星“昴宿星”的分辨率达0.7米。
以色列最先进的地平线9号小型光学成像遥感卫星分辨率达0.5米。
日本现役的第二代光学成像“情报收集卫星”分辨率则为0.6米。
在军用高分辨率雷达成像遥感卫星领域,美国“长曲棍球”卫星堪称“老大”,其分辨率达0.3米。
该卫星的设计特点是装有巨大的合成孔径雷达天线和太阳能电池帆板,卫星装载的高分辨率合成孔径雷达能以多种波束模式对地面目标成像,使“长曲棍球”不仅能全天
候、全天时工作,还可以发现伪装的武器和识别假目标,甚至能穿透干燥的地表,发现藏在地下一定深度的设施,并对活动目标有一定跟踪能力。
德国的军用卫星“合成孔径雷达-放大镜”和意大利的军民两用卫星“宇宙-地中海”,分辨率分别能达到0.5米和1米。
此外,分辨率达1米的还有日本现役的第二代雷达成像“情报收集卫星”、以色列的“技术合成孔径雷达”卫星、印度军民两用的雷达成像卫星1号、2号等。
未来,高分辨率对地观测卫星的发展趋势之一就是要进一步提高空间分辨率,采用分布式星座缩短卫星的重访周期;其次,要继续扩大视场宽度,提高卫星的时间分辨率;再次,积极发展小型、低成本和可应急发射的军民两用高分辨率对地观测卫星,建造两用卫星混编星座,提高对地观测效率等等。
民用领域多国角逐
随着经济建设和社会发展的步伐不断加快,人类对遥感卫星的空间分辨率要求越来越高,所以高分辨率对地观测卫星的发射数量和研制国家正日益增多。
一般来讲,分辨率约2米的民用遥感卫星都可进入民用高分辨率对地观测卫星的范畴。
近年来,高分辨率对地观测卫星的发射数量已占遥感卫星发射总数的约41%,而且其有效占比有继续增加的趋势。
单从这一点,说人类对地观测已经进入高分卫星时代,一点都不夸张。
美国、德国、印度、以色列和俄罗斯等国都在积极发展民用高分辨率对地观测卫星。
美国高分辨率对地观测卫星大多是小型商用卫星,有多个型号:
艾科诺斯2号卫星的分辨率为0.82米,幅宽11.3千米;快鸟2号卫星的分辨率为0.61米,幅宽16.5千米;地球之眼1号卫星的分辨率为0.41米,幅宽15.2千米;世界观测2号卫星的分辨率为0.46米,幅宽16.4千米。
这些卫星在服务民用的同时,也都可以兼顾军事用途。
2012年9月9日,法国首颗第4代“斯波特”——斯波特6号卫星成功入轨。
作为光学成像卫星,斯波特6号卫星只有800千克,设计寿命长达10年,分辨率可达2.5米,幅宽60千米,并能同轨立体成像。
该星上有两台高分辨率相机,每天成像范围达250万平方千米。
虽然单从分辨率和幅宽来讲与第3代“斯波特”所差无几,但斯波特6号卫星更加敏捷,能执行快速反应任务,每天上传6个任务计划,获取无云图像。
它们与两颗已上天的法国“昴宿星”形成互补(“昴宿星”虽然分辨率高达0.7米,但幅宽只有20千米),满足多样化任务需求,保持系统的宽覆盖能力和图像数据的连续性。
“陆地合成孔径雷达-X”是德国民用和商用高分辨率雷达成像卫星,也是世界首个高精度干涉合成孔径雷达卫星系统,分辨率优于1米,现广泛用于农林管理、地质调查、海事监测等领域。
印度拥有4颗“制图”系列高分辨率对地观测卫星,分别是制图卫星1号、制图卫星2号和制图卫星2号A、B星,其最高分辨率达到1米。
同时,印度正在研制中的制图卫星3号的分辨率有望达到0.3米。
以色列地球资源观测系统-B卫星运行在距离地面540千米高的太阳同步轨道上,观测周期为4天,分辨率约为0.7米,设计寿命6年。
星上相机的观测角变化范围为±45°,正因为有较大的相机观测角变化范围,它才有能力获得较多的立体像对。
俄罗斯新一代民用高分辨率光学成像卫星——资源-DK的分辨率为1米,其正在研制的资源-P卫星的分辨率为0.4米。
2012年,韩国阿里郎3号多用途卫星升空。
它载有光学相机,能够拍摄0.7米高分辨率照片。
今年,韩国也在计划发射1米分辨率的雷达卫星。
不难发现,各国正你追我赶地发展高分辨率对地观测卫星,并希望在此领域有所斩获。
未来发展空间很大
目前,航空航天遥感正向高空间分辨率、高光谱分辨率、高时间分辨率、多极化、多角度的方向迅猛发展。
我国在发展高分辨率对地观测卫星方面起步晚了几十年。
作为高分辨率对地观测系统的首发星,高分一号卫星突破了高空间分辨率、多光谱与宽覆盖相结合的光学遥感等关键技术,分辨率可达2米,经过相机多角度视场拼接,优于16米分辨率的视场可达800多千米,4天即可完成一次重访,在分辨率和幅宽的综合指标上达到了目前国内外民用光学遥感卫星的领先水平。
虽然在高分辨率对地观测系统建设方面,我国较之国外一些国家起步晚,但较高的起点使我国在技术上掌握了主动权,为下一步实现跨越式发展奠定了基础。
首先是空间分辨率上的绝对差距。
目前全球民用高分辨率对地观测卫星中,空间分辨率最高的卫星当属美国的地球之眼1号卫星,可以达到0.41米,而高分一号存在一定差距,在技术突破和创新跨越等方面尚待提高。
其次,在图像质量上也有较大进步空间。
一方面在卫星设计上还需要进一步研究和深化,继续从相机本身和整星角度考虑如何继续提高相机的成像质量;另一方面,要大力提升地面短板,通过定标场的建设来提升图像的校准能力,从而进一步提升图像质量。
当然,卫星能力也还存在差距。
国外高分辨率对地观测卫星的重量更轻巧、寿命更长久,同时卫星的姿态敏捷能力非常高,工作更加灵活。
而这些连同星上关键产品的国产化和质量,都是我国高分辨率对地观测卫星在未来研制攻关中需要重点突破的一些难题。
从事高分辨率对地观测系统建设的专家们对此持乐观态度,他们认为,凭借当前我国航天的技术实力,缩小与国外在高分卫星方面的技术差距,指日可待。