地球资源卫星(勘测和研究地球自然资源的人造地球卫星)

生活几何 — Sun, 27 Nov 2022 19:46:39 +0000

地球资源卫星是勘测和研究地球自然资源的人造地球卫星。通过卫星上的多光谱遥感设备获取地物目标辐射和反射的多种波段的电磁波信息，地面接收站对这个信息的处理的判读，得到各类资源的特征、分布和状态。地球资源卫星选用太阳同步兼回归轨道。高度在500千米-900千米，倾角为97度-99度。它可分为陆地资源卫星和海洋资源卫星。能全面、迅速提供有关地球资源情况，对开发资源和发展国民经济有重要的作用。

简介

地球资源卫星是勘测和研究地球自然资源的人造地球卫星。通过卫星上的多光谱遥感设备获取地物目标辐射和反射的多种波段的电磁波信息，地面接收站对这个信息的处理的判读，得到各类资源的特征、分布和状态。

地球资源卫星选用太阳同步兼回归轨道。高度在500千米-900千米，倾角为97度-99度。它可分为陆地资源卫星和海洋资源卫星。能全面、迅速提供有关地球资源情况，对开发资源和发展国民经济有重要的作用。

历史

地球资源卫星是20世纪60年代在气象卫星的基础上发展而来的。

1972年 7月23日，美国发射了世界上第一颗地球资源卫星──ERTS-1，后改名为“陆地卫星”1号，为地球资源卫星的早期应用试验卫星。

1980年前共接收到陆地卫星1、2、3号发送的图片44万幅，资源卫星遥感数据的实用价值得到了充分的验证和广大用户的积极支持。

20世纪80年代美国又发射了陆地卫星4号、5号。

1986年2月法国发射SPOT1号，均采用可见光多光谱遥感器（陆地卫星还采用红外多光谱遥感器），代表了第二代地球资源卫星。

1991年7月欧洲空间局发射了ERS-1地球资源卫星。

1992年2月日本发射了JERS-1地球资源卫星。均采用合成孔径雷达和光学遥感器相结合的方式，具有全天候、全天时、高精度的特点，代表了第三代地球资源卫星。

1999年10月，中国和巴西合资研究开发的中巴“地球资源卫星1号”星发射升空，这开始了中国正式拥有适合于现代信息战的侦察卫星。

2003年10月21日，资源卫星02在中国太原卫星发射中心成功发射，经在轨测试后于2004年2月12日投入应用运行。资源卫星02星同资源卫星01星都是中国第一代传输型地球资源遥感卫星。

2004年11月6日上午，中国自行研制的“中国资源二号”03星在太原卫星发射中心由“长征”四号乙运载火箭送入太空。

2013年2月11日，美国航天局成功发射了第八颗地球资源卫星，是美国截至2013年建造的最先进的地球资源卫星，将在距地球705公里的高度运行，借助以反射光和电磁波谱为物理观测基础的两个感应器，对地球表面进行观测。该卫星由美国轨道科学公司制造，耗资8.55亿美元。

原理

地球资源卫星利用所载多光谱遥感设备获取地物目标辐射和反射的多种波段的电磁波信息，将这些信息发送给地面接收站。

地面接收站根据事先掌握的各类物质的波谱特性，对这些信息处理和判读，从而得到各类资源的特征、分布和状态等资料。

在地面站接收范围以外时有两种办法：

1、电信号存入卫星上数据存贮器、在卫星飞经地面站时发送。

2、由数据传输系统将无线电信息发送给中继卫星，再由中继卫星将信息送回地面站。

遥感数据处理中心根据事先掌握的不同地物目标的波谱特性，对地面接收站所收到的数据进行处理和判读。

运行轨道

为了保证卫星在基本相同的光照条件下获取地面目标的图像，卫星通过同一纬度时太阳高度角应大致相同，须采用太阳同步轨道；为了对同一地点周期性地重复摄影，应选取回归轨道，因此地球资源卫星选用太阳同步兼回归轨道。

降交点时间一般选取星下点当地时间上午 9时30分到10时30分。轨道高度500～900公里，倾角97°～99°。

卫星运行中因受到大气阻力和地球摄动而逐渐偏离设计轨道，因此需要对轨道进行调整，一般采用肼喷气发动机作为动力，自动定期或由地面遥控调整轨道。

系统构成

姿态控制

采用对地定向的三轴稳定控制方式。姿态敏感器以红外地平仪为主，陀螺和星敏感器为辅。执行机构大多用飞轮，而以喷气或喷气加磁力矩器作为飞轮的卸载装置。姿态控制精度依要求的图像地面分辨率而定。“陆地卫星” 1号的多光谱扫描仪的地面分辨率为80米，定向精度0.7°；“陆地卫星”4号的专题绘图仪的地面分辨率为30米，定向精度为0.01°。

能源供应

以太阳电池为主要能源。由于卫星轨道面与太阳方向的夹角近似保持不变,轨道倾角又接近90°，可充分利用太阳能获得较大的功率，现代地球资源卫星多采用单翼斜装，对太阳定向的太阳电池阵功率可达1000瓦以上。

信息传输

地球资源卫星获取的遥感图像数据信息量较大，卫星上需要有专门的宽频带、高速率数据传输设备。因此常选用S和X波段，甚至Ku波段作为输出频率。卫星并不总是处在地面台站接收范围内，因此地球资源卫星上都带有数据存贮设备，待卫星飞越接收站上空时再将数据发回。“陆地卫星 ” 4号能通过数据中继卫星将所得数据实时传送到地面台站。

遥感仪器

卫星上的遥感器可按工作波段分为两类：

①可见光和红外遥感器：有机械式多谱段扫描仪（MSS）、电荷耦合器件阵列（CCD）、返束光导管摄像机(RBV)和专题绘图仪等。

②微波遥感器：如微波辐射计、微波散射计和合成孔径雷达等。地球资源卫星已广泛用于农业、林业、海洋、水文、地质、探矿和环境保护等各个方面。

效用

地球资源卫星可广泛用于：

1、地下矿藏、海洋资源和地下水源调查；土地资源调查，土地利用，区域规划；

2、调查农业、林业、畜牧业和水利资源合理规划管理；预报农作物长势和收成；

3、研究自然植物的生成和地貌；

4、考查和监视各种自然灾害如病虫害、森林火灾、洪水等；

5、环境污染、海洋污染；测量水源，雪源；

6、铁路，公路选线，港口建设，海岸利用和管理，城市规划。

7、地球资源卫星的应用范围已远远超出了“资源”这一范围。例如，利用遥感图像，可以进行考古研究、古迹普查等。据估计，地球资源卫星至少有40多种以上不相重复的用途。

代表卫星

在地球资源卫星的发展过程中，最具代表性的有美国的陆地卫星系列（Landsat），法国的斯波特卫星系列（SPOT），印度的遥感卫星系列（IRS）和加拿大的雷达卫星（Radarsat）等。

美国陆地卫星

美国的陆地卫星（Landsat）是世界上最早发射的地球资源卫星，Landsat-1于1972年发射。到21世纪初，它已经研制并发射了三代陆地卫星。虽然，其遥感有效载荷全部是光学遥感器，然而其空间分辨率和波谱分辨率有很大的提高。

法国SPOT卫星

法国的SPOT卫星研制起步较晚，但由于采用了具有特色的设计思想和技术，使得法国的SPOT卫星很快在民用对地观测领域占有一席之地。其特点是有斜向扫描，能立体成像。

印度IRS系列卫星

印度政府能将有限的资金投入到地球资源卫星的研制，确是一种明智的抉择。1988年印度发射第一颗IRS卫星，此后又发射了多颗IRS系列卫星。其特点是1994年发射的IRS-P2有一波谱的空间分辨率达到5.8m。

加拿大Radarsat系列卫星

加拿大在对地观测方面将目标瞄准在雷达卫星。1980年列入计划，1989年开始研制Radarsat-1，1995年发射入轨。Radarsat-1运行在太阳同步轨道上，其遥感器为合成孔径雷达（SAR），RadarsatSAR工作在C 波段（5.3GHz），发射和接收极化均为水平（HH）。RadarsatSAR工作非常灵活，用户可选择入射角、分辨率和幅宽。其入射角可选20°-50°，分辨率可选10-100m，幅宽可选45-500km。寿命设计为5年。

其特点是工作不受时间和气候条件的限制，能够全天时，全天候的工作。

中巴地球资源卫星

中巴地球资源卫星（CBERS）主要是立足于国内的技术基础研制的。它兼有SPOT-1和Landsat4的主要功能。

中国资源卫星系列

资源一号卫星（CBERS-1）于1999年升空，它是中国第一代传输型地球资源卫星，星上三种遥感相机可昼夜观测地球，利用高码速率数传系统将获取的数据传输回地球地面接收站，经加工、处理成各种所需的图片，供各类用户使用。

CBERS-02星是01星的接替星，其功能、组成、平台、有效载荷和性能指标的标称参数等与01星相同。资源二号卫星是传输型遥感卫星，主要用于国土资源勘查、环境监测与保护、城市规划、农作物估产、防灾减灾和空间科学试验等领域。卫星上CCD相机、红外相机以及宽视场CCD图像仪三种相机可昼夜观测地球，利用高码速率数传系统将所能获得的数据实时传回地球，卫星传输的遥感图像可覆盖中国全部陆地、海域和邻国的全部或部份领土，并可获得国外任一地域的图像信息。

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