HJ-1-A、B卫星介绍

HJ星：
环境与灾害监测预报小卫星星座A、B星(HJ-1A /1B星)于2008年9月6日上午11点25分成功发射，HJ-1-A星搭载了CCD相机和超光谱成像仪（HSI），HJ-1-B星搭载了CCD相机和红外相机（IRS）。

在HJ-1-A卫星和HJ-1-B卫星上均装载的两台CCD相机设计原理完全相同，以星下点对称放置，平分视场、并行观测，联合完成对地刈幅宽度为700公里、地面像元分辨率为30米、4个谱段的推扫成像。

此外，在HJ-1-A卫星装载有一台超光谱成像仪，完成对地刈宽为50公里、地面像元分辨率为100米、110～128个光谱谱段的推扫成像，具有±30°侧视能力和星上定标功能。

在HJ-1-B卫星上还装载有一台红外相机，完成对地幅宽为720公里、地面像元分辨率为150米/300米、近短中长4个光谱谱段的成像。

各载荷的主要参数如表1所示。

HJ-1-A卫星和HJ-1-B卫星的轨道完全相同，相位相差180°。

两台CCD相机组网后重访周期仅为2天。

其轨道参数如表2所示。

表2 HJ-1-A、B卫星轨道参数。

2009年HJ-1A/B星绝对辐射定标系数1、HJ-1A/B星绝对辐射定标系数见表1、表2、表3和表4
表1 HJ-1A/B星CCD相机定标系数
表2 HJ-1B星IRS相机Band5、Band6定标系数
表3 HJ-1B星IRS相机Band8定标系数
表4 HJ-1A 星HSI （增益2）相机定标系数
2、使用绝对定标系数时注意传感器的增益状态，HJ-1A-CCD1、HJ-1B-CCD1、HJ-1B-IRS 在增益状态1下的定标系数和HJ-1A-CCD2、HJ-1B-CCD1？？、HJ-1B-CCD2、HI-1A-HSI 在增益状态2下为场地定标获取，传感器其余增益状态的定标系数是通过实验室定标系数得到的增益1和增益2定标系数转换关系所得。

利用绝对定标系数将CCD 图像DN 值转换为辐亮度图像的公式为：
0DN
L L A
=
+ 式中A 为绝对定标系数增益，0L 为绝对定标系数偏移量，转换后辐亮度单位为W ⋅m -2⋅sr -1⋅μm -1。

对于IRS-Band5、IRS-Band6近红外波段图像和HSI 图像，由于没有偏移量，其辐亮度图像的公式为：
对于IRS-Band8热红外波段图像，其辐亮度图像的公式为：
DN b
L g
-=
，其中g 为绝对定标系数增益，b 为偏移量 注：对于HJ-1B 星IRS 相机Band7中红外波段绝对定标系数后续给出。

4主要技术指标
4.1 轨道
表1-轨道主要技术指标
4.3 有效载荷
4.3.1宽覆盖多光谱可见光相机
HJ-1-A，HJ-1-B星上均装载有宽覆盖多光谱可见光相机，主要技术指标如表3。

表3-覆盖多光谱可见光相机主要技术指标
4.3.2超光谱成像仪
超光谱成像仪装载在HJ-1-A卫星上，主要技术指标见表4。

观
测模式：星下点垂直观测、左右侧摆倾斜观测。

表4-超光谱成像仪主要技术指标
4.3.3红外相机
观测模式：星下点垂直观测。

红外相机装载在HJ-1-B卫星上，主要指标见表5。

表5-红外相机主要技术指标
4.3.5 S-波段合成孔径雷达
S-波段合成孔径雷达装载在HJ-1-C卫星上，主要指标见表7。

表7-S-波段合成孔径雷达主要技术指标
4.6 工作模式
表9-有效载荷工作模式主要技术指标
4.7卫星寿命
卫星寿命：≥3年
HJ-1-A 卫星Ka通信试验寿命：≥1年。

基于HJ-1ACCD数据的湖泊叶绿素a浓度反演湖泊是重要的淡水资源和生态环境，叶绿素a是湖泊水体中重要的生物地球化学指标之一，对湖泊水质和生态环境拥有重要的指示作用。

监测湖泊叶绿素a浓度可以有效评估湖泊的营养状态和生态环境，为湖泊管理和保护提供重要的科学依据。

遥感技术已经成为湖泊水质监测的重要手段，可以在较大范围内快速获取湖泊的叶绿素a浓度分布信息。

本文旨在利用HJ-1A/B卫星CCD数据反演湖泊叶绿素a浓度，并分析其时空变化规律，为湖泊水质监测和管理提供科学依据。

一、HJ-1A/B卫星CCD数据HJ-1A/B是我国自主研制的一对环境监测卫星，搭载有CCD等多种传感器，能够获取高分辨率的遥感影像数据。

CCD传感器具有高空间分辨率和较高的动态范围，适用于湖泊水质参数反演。

本文选取HJ-1A/B卫星CCD数据作为研究数据源，利用其多光谱信息反演湖泊叶绿素a浓度。

二、叶绿素a浓度反演方法1. 反演模型本文采用经验模型和统计模型相结合的方法进行叶绿素a浓度反演。

首先利用地面采样数据和遥感影像数据建立经验模型，然后利用统计模型对经验模型进行优化，得到湖泊叶绿素a浓度的空间分布图。

2. 数据预处理对HJ-1A/B卫星CCD数据进行预处理，包括大气校正、辐射定标、噪声去除等步骤，以提高数据的质量和可用性。

3. 特征参数提取从HJ-1A/B卫星CCD数据中提取反演叶绿素a浓度所需的特征参数，包括叶绿素吸收峰位置、叶绿素荧光峰位置、水体颜色指数等。

4. 建立经验模型利用地面采样数据和遥感影像数据建立叶绿素a浓度与特征参数之间的经验关系模型，包括线性模型、非线性模型等。

5. 统计模型优化利用统计方法对经验模型进行优化，修正模型参数，提高模型的适用性和精度。

6. 反演叶绿素a浓度利用经过优化的模型对湖泊遥感影像数据进行反演，得到叶绿素a浓度的空间分布图。

三、叶绿素a浓度反演结果分析利用上述方法对某湖泊的HJ-1A/B卫星CCD数据进行处理和分析，得到湖泊叶绿素a浓度的空间分布图。

基于HJ-1ACCD数据的湖泊叶绿素a浓度反演湖泊叶绿素a浓度是湖泊水质的重要指标，对于湖泊的生态环境和水体健康状态评估具有重要意义。

传统的湖泊叶绿素a浓度测定方法需要采集水样进行实验室分析，费时费力，且无法实时监测。

而遥感技术能够通过卫星遥感数据获取湖泊叶绿素a浓度分布情况，具有快速、准确、全面的优势。

HJ-1A星和HJ-1B星是我国自主研发的一对小型环境遥感卫星，搭载了多种传感器，包括HJ-1A星携带的环境监测成像仪（CCD）传感器。

该传感器工作在可见光波段，具有较高的空间分辨率和时间分辨率，适合用于湖泊叶绿素a浓度的反演。

湖泊叶绿素a浓度反演的基本原理是利用湖泊水体对太阳辐射的吸收和散射特性，推算出水体中叶绿素a的浓度。

HJ-1ACCD数据可以提供湖泊水体的表观反射率，进而反演出叶绿素a浓度的空间分布。

具体而言，湖泊叶绿素a浓度反演主要包括以下几个步骤：1. 数据预处理：包括大气校正、水体辐射校正等。

大气校正是将HJ-1ACCD数据中的大气影响去除，获得水体的表观反射率。

水体辐射校正是排除湖泊水体中各种非叶绿素色素的干扰，提取出叶绿素a对辐射的贡献。

2. 模型建立：根据已有的湖泊叶绿素a浓度测量数据和HJ-1ACCD数据，建立叶绿素a 浓度与表观反射率之间的关系模型。

常用的模型有线性回归模型、非线性回归模型等。

3. 反演计算：利用建立的模型，将水体的表观反射率代入模型进行计算，得到湖泊叶绿素a浓度的估计值。

根据需要可以进行插值和平滑处理，得到叶绿素a浓度的空间分布图像。

4. 验证和误差分析：将反演结果与实测数据进行对比，评估反演方法的准确性和可靠性。

分析误差来源，进一步优化反演方法和模型。

湖泊叶绿素a浓度反演基于HJ-1ACCD数据可提供湖泊水体叶绿素a浓度的空间分布情况，帮助提前发现和监测水体富营养化、蓝藻水华等问题，为湖泊水质管理和保护提供科学依据。

该方法还能够实现湖泊水质的实时监测和预警，为及时采取应对措施提供技术支持。

★专题1 环境减灾卫星运行情况环境与灾害监测预报小卫星星座包括2颗光学卫星环境减灾一号A、B（HJ －1A/B）卫星和1颗雷达卫星环境减灾一号C（HJ －1C）卫星，可以实现对生态环境与灾害的大范围、全天候、全天时的动态监测，光学卫星可实现30m 空间分辨率每2天对国土进行全覆盖观测，红外探测在中等分辨率下每4天对国土进行全覆盖观测，超光谱探测在中等分辨率下每4天对国土进行重复观测。

HJ －1A/B 于2008年9月6日成功发射，设计寿命3年，于2009年4月在轨交付使用，至今已经在轨运行10年，超期服役7年，围绕地球运转53819圈。

HJ －1C 于2012年11月19日成功发射，设计寿命3年，围绕地球运转32178圈。

卫星运行期间，为我国生态环境监测和环境遥感科研等工作提供了大量遥感数据。

2 环境减灾卫星数据接收情况环境减灾卫星配置了宽覆盖CCD 相机、红外多光谱扫描仪（IRS）、高光谱成像仪（HIS）、合成孔径雷达（SAR）等四种遥感器，组成了一个具有中高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率和宽覆盖的比较完备的对地观测遥感系列。

截至2018年8月16日，生态环境部卫星环境应用中心已累计提供CCD 数据493930景，数据量154251.451GB；HIS 数据690429景，数据量32361.713GB；IRS 数据67365景，数据量4451.179GB；SAR 数据112011景，数据量10189.572GB。

环境减灾卫星Application of HJ -1 in China's Ecological Environment王桥1、2 杨一鹏1、2 赵少华1、2 刘思含1、2（1生态环境部卫星环境应用中心 2国家环境保护卫星遥感重点实验室）环境与灾害监测预报小卫星星座A、B 卫星（简称HJ －1A/B）于2008年9月成功发射。

卫星在轨运行10年，为我国生态环境遥感监测提供了重要数据支撑，有力支撑了国家生态环境保护重点工作。

基于HJ-1ACCD数据的湖泊叶绿素a浓度反演湖泊是地球上重要的自然水体，叶绿素a是湖泊中浮游植物的主要色素，它不仅影响水体的颜色和透明度，还对湖泊水生态环境和生态系统的健康状况有着重要的影响。

因此，准确地反演湖泊叶绿素a浓度对于湖泊水质管理、生态环境保护和资源科学研究具有重要意义。

利用遥感技术从卫星获取的遥感数据可以有效地反演湖泊叶绿素a浓度。

我国自主研制的环境卫星HJ-1A/B是一对小型遥感卫星，其中HJ-1A/B卫星上搭载的环境监测传感器（CCD）能够获取高空间分辨率的多光谱遥感数据，广泛应用于陆地和水体等环境领域。

本文将介绍利用HJ-1A/B卫星CCD数据实现湖泊叶绿素a浓度反演的方法和一些常见的问题。

1. 数据获取和处理本文以鄱阳湖为例，利用HJ-1A/B CCD数据进行湖泊叶绿素a浓度反演。

首先，需要获取CCD 反射率数据，并进行预处理，去除大气、表面反射率等非水体效应，得到反演所需的水体反射率数据。

本文采用的是2009年9月16日的HJ-1A CCD数据，波段范围为520~900 nm，空间分辨率为30 m。

2. 预处理湖泊叶绿素a浓度反演需要先进行一些预处理，以确保反演精度和可靠性。

具体包括以下几个方面：（1）数据质量和去云处理CCD数据的质量直接影响到反演精度和可靠性，需要对数据进行质量评估，并对有云和阴影部分进行剔除和插值处理。

（2）水体反射率计算通过分别提取不同波段的反射率值，计算出不同光谱波段下的水体反射率。

需要对CCD数据进行大气校正，去除地表反射率，提取水体反射率，并进行合并处理，得到不同波段下的水体反射率数据。

（3）计算蓝绿波段比值利用HJ-1A CCD波段520~590 nm之间的数据计算蓝绿波段比值（Blue-Green Ratio, BGR），BGR=(R532-R491)/(R532+R491)。

蓝绿波段比值可有效地估算水中叶绿素a的浓度，对湖泊叶绿素a浓度反演具有重要的参考作用。

41 概述2008年9月6日，环境与灾害监测预报小卫星星座A、B（简称环境减灾一号A、B，HJ －1A/B）卫星在太原卫星发射中心由长征二号丙火箭发射升空，至2018年9月6日，已整整运行10年。

在民政部卫星减灾应用中心的精心运营管理下，目前双星仍在按业务需求开展遥感任务，成为我国寿命最长的遥感卫星。

环境减灾一号A 星（左图）、B 星（右图）在轨示意图2 在轨运行情况HJ －1A/B 卫星入轨后，于2008年10月13日完成双星轨道控制，形成180°相位星座布设。

为维持双星相位，2010年5月22日、2012年3月7日至3月10日对星座相位维持实施了二次轨控。

2014年，卫星降交点地方时已由标称值10∶30漂移到9∶20左右，整星发电能力受到较为严重的影响。

2014年3月11日开始对星座实施了卫星倾角的调整，增加0.3056°，使得卫星降交点地方时开始向正午漂移。

2016年以后，卫星相位差拉大，环境减灾一号A、B 卫星Retrospect and Prospect of HJ －1A/B over the Past Ten Years白照广（航天东方红卫星有限公司）在轨运行十周年回顾与展望Space International 国际太空 · 2018·9Ｒｅｖｉｅｗｓ★专题综述Space International 国际太空·总第477期5考虑到卫星处于寿命末期，卫星以保寿命运行为主，未再进一步进行轨道调整。

经过10年的运行，卫星太阳电池阵发电电流相对入轨初期衰减0.6～1.8A 左右。

目前卫星能源仍能满足负载运行要求。

卫星运行姿态稳定，整体工况良好。

姿态指向精度维持在0.1°以内，姿态稳定精度维持在0.01°/s 以内。

星上温度环境适宜，蓄电池组温度水平一直保持在3.3～8.8℃正常范围内,其他舱内设备保持在0～30℃以内，随运行时间整体上呈微微上涨趋势，平均每年增加0.5℃。

1 概述环境减灾卫星星座是中国第一个用于环境与灾害监测预报的小卫星星座，是中国继气象、海洋、资源卫星系列之后发射的又一新型的民用卫星系统。

环境减灾卫星由2颗光学卫星环境减灾一号A、B（HJ－1A/B）卫星和1颗雷达卫星环境减灾一号C（HJ－1C）卫星组成。

HJ－1A/B卫星于2008年9月6日以“一箭双星”方式成功发射，卫星由中国航天科技集团有限公司航天东方红卫星有限公司研制，中国科学院参加了有效载荷的研制任务。

运载火箭由中国航天科技集团有限公司运载火箭技术研究院研制，太原卫星发射中心负责星箭发射。

西安卫星测控中心负责测控任务，包括卫星测控任务和长期管理。

地面系统由数据接收系统、地面数据处理系统、分发服务系统组成，中国科学院遥感地面站负责卫星数据的接收，中国资源卫星应用中心（简称资源卫星中心）负责数据处理、分发。

应用系统由环境应用系统和减灾应用系统组成，应急管理部（原国家减灾委）和生态环境部（原环境保护部）共同负责卫星的业务运行管理。

资源卫星中心作为HJ－1A/B卫星的数据处理和分发服务负责单位，同时也是国家陆地观测卫星数据中心，肩负着我国陆地观测卫星数据集中处理中心、统一存档中心、统一分发中心的重要责任，为国家经济建设和社会发展提供宏观决策依据，为全国广大用户提供各类对地观测数据产品和技术服务。

迄今为止，资源卫星中心负责运行和数据处理、归档和分发包含“资源”、“环境”、“测绘”、“高分”等系列民用卫星共计22颗，我国民用陆地观测系列卫星被广泛应用于国土资源、城市规划、环境监测、防灾减灾、农业、林业、水利、气象、电子政务、统计、海洋、测绘、环境减灾一号A、B卫星Data Service and Application of HJ－1A/B数据服务及应用徐文 曾湧 陈卫荣（中国资源卫星应用中心）摘要：2008年9月，环境与灾害监测预报小卫星星座A、B（简称环境减灾一号A、B）卫星成功发射，迄今为止，2颗卫星已运行10周年，超期运行7年。