理论教育 GF系列卫星在近岸/内陆水环境定量遥感中的时空谱研究与应用

GF系列卫星在近岸/内陆水环境定量遥感中的时空谱研究与应用

时间:2023-11-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:2010年5月“高分专项”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。下面对高分系列中的高分一号和高分二号卫星作出详细的描述。高分二号卫星主要用户是国土资源部、住建部、交通运输部、林业部,于2015年3月6日正式投入使用。

GF系列卫星在近岸/内陆水环境定量遥感中的时空谱研究与应用

2010年5月“高分专项”(GF)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,但国外专家认为,由于其分辨率较高,也具备相当价值的军事用途,识别飞机、坦克已经不成问题。“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。

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比“高分一号”提高一倍,分别达到了1 m全色和4 m多光谱;“高分三号”为1 m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 m;“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。“高分”系列卫星覆盖了从全色、多光谱到高光谱,从光学到雷达,从太阳同步轨道到地球同步轨道等多种类型,构成了一个具有高空间分辨率、高时间分辨率和高光谱分辨率能力的对地观测系统。下面对高分系列中的高分一号和高分二号卫星作出详细的描述。

1.高分一号

2013年4月26日发射的高分一号卫星采用成熟的CAST2000小卫星平台,有效载荷配置有2台分辨率为2 m全色/8 m多光谱的高分辨率相机和4台分辨率为16 m的多光谱宽幅相机,从而在同一颗卫星上实现了高分辨率和宽幅的成像能力,配合整星侧摆可以实现对全球小于4 d的重访。其整星质量约为1060 kg,采用降交点地方时为10:30 a.m.、高度为645 km的太阳同步轨道(白照广,2013),参见表2-10。

表2-10 高分一号的轨道参数

表2-11 高分一号的有效载荷指标

高分一号卫星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,5~8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(中国资源卫星应用中心)。

高分一号卫星发射成功后,能够为国土资源部门、农业部门、气象部门、环境保护部门提供高精度、宽范围的空间观测服务,在地理测绘、海洋和气候气象观测、水利林业资源监测、城市和交通精细化管理、疫情评估与公共卫生应急、地球系统科学研究等领域发挥重要作用。

高分一号卫星主要技术特点如下:

(1)单星上同时实现高分辨率与大幅宽的结合,2 m高分辨率实现大于60 km成像幅宽,16 m分辨率实现大于800 km成像幅宽,适应多种空间分辨率、多种光谱分辨率、多源遥感数据综合需求,满足不同应用要求;

(2)实现无地面控制点50 m图像定位精度

(3)在小卫星上实现2×450 Mbps数据传输能力;

(4)具备高的姿态指向精度和稳定度,姿态稳定度优于5×10-4 °/s,并具有35 °侧摆成像能力,满足在轨遥感的灵活应用。(www.daowen.com)

2.高分二号

2014年8月19日发射的高分二号卫星采用的资源卫星平台,运行于高631 km的太空。高分二号卫星是2014年8月19日11时15分,在太原卫星发射中心用长征四号乙运载火箭成功发射的遥感卫星,卫星顺利进入预定轨道,分辨率优于1 m,卫星影像可在遥感集市平台中查询到,同时还具有高辐射精度、高定位精度和快速姿态机动能力等特点(表2-12)。高分二号的成功发射标志着中国遥感卫星进入亚米级“高分时代”。高分二号卫星主要用户是国土资源部、住建部、交通运输部、林业部,于2015年3月6日正式投入使用。

高分二号装有两台1 m分辨率全色/4 m分辨率多光谱、幅宽26 km的对地成像相机,通过拼接可实现45 km大幅宽图像;图像平面定位精度优于50 m;卫星具备180 s内35 °侧摆的能力;设计寿命5~8年。它具有亚米级空间分辨率、高辐射精度、高定位精度和快速姿态机动能力等特点(东方星,2015),参见表2-13。

表2-12 高分二号轨道参数

表2-13 高分二号有效载荷指标

高分二号卫星的研制在诸多方面有所突破:

(1)高分二号卫星的空间分辨率优于1 m,同时还具有高辐射精度、高定位精度和快速姿态机动能力等特点。

(2)实现了亚米级空间分辨率、多光谱综合光学遥感数据获取,攻克了长焦距、大口径、轻型相机及卫星系统设计难题,提升了低轨道遥感卫星长寿命可靠性能,对于推动中国卫星工程水平提升、提高中国高分辨率对地观测数据自给率具有重要意义。

高分二号的用途:

高分二号卫星是高分辨率对地观测系统重大专项首批启动立项的重要项目之一,是目前我国分辨率最高的光学对地观测卫星。

高分二号卫星投入使用后,将与在轨运行的高分一号卫星相互配合,推动高分辨率卫星数据应用,为土地利用动态监测、矿产资源调查、城乡规划监测评价、交通路网规划、森林资源调查、荒漠化监测等行业和首都圈等区域应用提供服务支撑。

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