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[集市推荐] 实力扫盲!5分钟看懂卫星参数表

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发表于 2016-3-4 16:24:56 | 显示全部楼层 |阅读模式
实力扫盲!5分钟看懂卫星参数表


hello

大家好

欢迎来到5min喵学堂

趣味遥感

趣味你的生活




选男票选老婆你可以看脸







​但选卫星遥感数据你得先看卫星参数表

因为↓↓↓




看脸你确定看得出来?!

卫星参数表就像产品说明书,瞄一看就知道卫星的大概性能和用途。通常卫星参数表都分两栏,据说没看过【5min喵学堂】的人都是这样看过去的↓↓

○轨道参数○




这一栏通常瞄瞄就过去了,不知道有什么用

○有效载荷参数○




​这一栏通常眼睛就聚焦在空间分辨率,ok,也差不多过去了。有些连标题都看不懂大喊说人话的也不少。

然后告诉喵叫兽5秒就看完了。注意!下面5分钟喵不仅要让你看完,而且要你看懂!让你从这两张让人看得性冷淡的表格中发现一片星空!!

以高分一号为例




轨道参数我们可以理解成卫星是怎么转的,当然是绕着地球转罗,但是怎么绕呢,轨道类型、轨道高度、轨道倾角这三个参数我们只要理解了太阳同步轨道这个概念就能拿下。




先看看下面这张GF1的运行轨迹图




从这张图你能脑补出3d的太阳同步轨道吗

太阳同步轨道

卫星的轨道面和太阳的取向一致,每天转动1°,轨道倾角大于90°(<100°)且在两极附近通过,又称为近极地太阳同步卫星轨道,高度在500-1000公里之间。




太阳同步轨道类似下图的极轨轨道,太阳同步轨道卫星每次都在同一时间飞越当地上空,也就是太阳都是从同一角度照射该地,因此每次拍摄的照片都是在同一照度下取得的,这样对比可以获得更多信息,这对照相侦察卫星、气象卫星、资源卫星都很有利。卫星以相同方向经过同一纬度的地方时总是相同的。地球观测卫星通常都在太阳同步轨道上定期监测地球。




图上另外一条静止卫星所在的轨道是另一种常见的卫星轨道--地球同步轨道,静止卫星将始终位于赤道某地的上空,相对于地球表面是静止的,所以这条轨道也称为静止轨道,高度3万6千公里,最近大火的遥感最佳卫星高分四号就是在这条轨道上(可参考高分四号凭什么拿遥感卫星最高成就奖(附GF4首发影像))。它的覆盖范围很广,利用分布在地球赤道上的3颗这样的卫星就可以实现全球覆盖。气象卫星、通讯卫星通常都在静止轨道上定点监测地球。




太阳同步轨道属于低轨道,自然空间分辨率更高,离得越近看得越清;静止轨道属于高轨道,站得高看得远,自然覆盖范围更广。两种轨道可以互补达到最佳的监测效果,所以很多卫星星座采用这样的组合方式,比如风云卫星、比如高分系列,以此取得更高的时空分辨率。

回归周期

星下点轨迹周期性出现重叠现象的人造地球卫星轨道。星下点指的是人造地球卫星在地面的投影点(或卫星和地心连线与地面的交点),用地理经、纬度表示。当卫星在星下点进行摄像时,影像的几何畸变最小。重叠现象出现的周期称为回归周期。




回归轨道和回归周期的概念其实可以跟上面说的太阳同步轨道串联着说,比如说在太阳同步轨道上运行的高分一号卫星按照预设定的轨迹运行41天后,就会再次重复之前的轨迹,依次回到各地上空,这样的轨道叫做太阳同步回归轨道。现在问题来了高分一号的回归周期是41天,那卫星绕地球转的速度会很慢吗?




物理届的苹果达人--牛顿你们肯定不陌生吧,他老早就提出物体要达到绕地球飞行作圆周运动必须达到第一宇宙速度,咱们中学时期老师就教我们了,不过我猜你们肯定忘记了。




所以我们还是从结果推导一下,下图是2016年1月18日当天的高分一号中国覆盖图,点这里可以看今天的覆盖情况





看看其中两景,注意经纬度和成像时间




两景影像纬度相同,可以近似看作卫星刚好绕地球一圈,时间用了97分钟




这样可以推算出高分一号卫星每天会绕地球转15圈




大家或许就有疑问了,卫星一天就绕地球15圈,回归周期却要41天,是41天后才能重新拍到同一个地方吗?非也非也,这里跟重返周期的概念容易混淆。

重返周期

重返周期指利用卫星的侧摆快速拍摄同一地点时所需要的最短时间。回归周期指卫星拍摄某地后,经过x天将再次回到此地上空拍摄此地的时间。




高分一号16m多光谱相机重返周期是2天,就是说卫星飞到北京上空某一点时拍摄的16m影像最快2天后就能重新覆盖了,但是卫星重新飞回这个位置却要经历41天,这都多亏了卫星的侧摆能力。

侧摆能力

侧摆成像技术,使得星载设备可在垂直于星下点轨迹的方向进行侧摆观测,增大了非星下点处地面目标观测的可能。侧摆的角度越大,响应时间越短,侧摆能力越强。




为了扩大对地观测范围,通过预先上注合理的侧摆指令进行侧摆角度设置,可以使卫星在目标可见时段内延长观测时间、增大覆盖率,从而提高卫星对地观测效率。下图是在没有侧摆的情况下4天高分一号过境的覆盖图,从此可推断,如果加上侧摆,4天覆盖全国一遍在理论上是可操作的。




降交点地方时

太空飞行器轨道倾角大于0°时,轨道地迹线与地球赤道相交产生两个交点,飞行器由北向南飞越赤道的交点称为降交点。卫星抵达降交点时当地时间成为降交点地方时。




在前面提到太阳同步轨道卫星每次都在同一时间飞越当地上空,卫星以相同方向经过同一纬度的地方时总是相同的。下面我们重新看看这两景影像验证一下




纬度相同,可为什么时间不一样呢?




注意这里的时间是北京时间,上面我们说的是地方时相同。这个时候又要说说咱们的中学常识了--地方时,相信大家忘记得七七八八了,喵给大家重温一下哈,中国横跨东五区-东九区,统一使用北京时间,但地方时向西一个时区(15°),手表要拨慢1小时;向东则拨快1小时,这两景影像经度相差24.4°,所以两景影像虽然北京时间相差了97分钟,也就是卫星绕地球走了一圈的时间,但是其实地方时是相同的。




当高分一号卫星到达如上图所示位置即降交点时的地方时是上午10点30分,就是说卫星每次过境赤道都是上午10点30分,这样我们可以根据地理位置大概估计卫星过境各地的时间。

到此为止,轨道参数表ko!




下面再来攻克有效载荷参数,其中重返周期和侧摆能力上文已经说过了,下面把其他参数也各个击破。




当然说到这个表,有人看到有效载荷就晕了,大喊说人话,其实有效载荷通俗来说就像卫星的大脑,决定卫星的功能,通讯卫星、导航卫星还是遥感卫星。本课说的卫星参数表呢针对的是遥感卫星,所以这里的有效载荷就是卫星上的遥感器,可以简单理解为相机,这样就好懂多了吧。

遥感卫星

卫星上搭载的有效载荷是遥感器的卫星,也叫地球观测卫星,常用的高分系列、资源系列、Landsat系列、spot系列、worldview系列等都是遥感卫星。




遥感卫星是一种常用的遥感平台,当然遥感平台远远不仅是这些,还包含飞机、地面监测车、热气球等。




遥感器

用来远距离检测地物和环境所辐射或反射的电磁波的仪器。




说到这里遥感中一个很重要的概念--电磁波出现了。在这之前我抛出一个问题,遥感是什么?相信不止是外行人,就算是RSers们有时候也很难解析。本课我们试试从来从另一个角度认识遥感。

遥感

远离目标


通过非直接接触


而判定、测量并分析目标性质的技术。



所以这多人都说遥感是遥远的感知,既然不能接触,怎么感知呢?没错,靠的就是电磁波。电磁波啊,也是中学必学的东西,但我们这些大学毕业的人可能又还给老师了,感觉今天的课程是被中学生碾压的一堂课

你们还认得他吗




他叫麦克斯韦,如果你还没印象,想想刚刚提到的牛顿蜀黍,麦哥当时发表了《论电和磁》,被称为继牛顿之后的一部最重要的物理学经典 ,所以你知道了吧,他是一位大牛。遥感对目标进行信息采集主要就是利用了从目标反射或辐射的电磁波,所以可以说遥感是通过电磁波达到识别物体的技术。

一切物体,由于其种类及环境条件不同,因而具有反射或辐射不同波长的电磁波的特性。就是说每样物体都有自己独特的光谱特性,也称作光谱指纹。




​不要长按识别了,这只是比喻!!还记得之前很火的一则新闻吗




高分一号的的分辨率是2m,怎么看清罂粟呢?靠得就是光谱指纹,各种常见作物的反射光谱都会被遥感专家记录下来,形成如下图所绘制的的“光谱指纹”。




每种植物都有自己独特而唯一的“光谱指纹”,此后要对地面作物的种类和生长情况做出判断时就可以对照“指纹”配对了。同理“光谱指纹”也可以应用在发现罂粟上,帮助警察叔叔捉“坏人”不在话下,只要对照“光谱指纹”罂粟大军就无所遁形!这些都跟电磁波在各个波段的反射率有关系,所以遥感器获取的波段和光谱范围至关重要。




上面是遥感上常用的波段及该波段的应用,再比对一下下表。





​可以看出高分一号的光谱范围对应的是可见光的红绿蓝波段和近红外波段, 对植被来说在可见光波段,植物看上去都是绿色的。但是在近红外波段,植物有比较强的反射,这个反射强度跟植物叶片的形状有关。其他地物也各有各的特点。

幅宽

每景影像的宽度,几台相机组合时则是组合宽度。




从参数上比对下图,观察一下2m全色/8m多光谱相机和16m多光谱相机分别有几台,对应的幅宽展示是左边还是右边。




​很明显,左侧是2台2m全色/8m多光谱相机组合拍摄的幅宽60km的影像,右侧是4台16m多光谱相机组合拍摄的幅宽800km的影像,所以高分一号的大幅宽是这样来的,而不是一台相机就有800km。

空间分辨率

遥感影像上能够识别的两个相邻地物的最小距离,也称为地面分辨率。




这是一幅高分一号的影像,当你在arcgis里把影像放大到马赛克大小时





量一下,你会发现一格马赛克的宽度是2m。空间分辨率数值越小,通常我们说空间分辨率越大空间分辨率越大,识别地物形状能力越好。另外你会发现说到空间分辨率经常会有全色和多光谱这两个概念,如下图,哪幅影像是全色哪幅影像是多光谱呢。




一个最简便的辨别方法,黑白的是全色,彩色的是多光谱。全色波段,因为是单波段,所以在图上显示是灰度图片。全色遥感影像一般空间分辨率高,但无法显示地物色彩。多光谱,是指对地物辐射中多个单波段的摄取。得到的影像数据中会有多个波段的光谱信息。对各个不同的波段分别赋予RGB颜色将得到彩色影象。多波段遥感影象可以得到地物的丰富光谱信息和色彩,但是空间分辨率较低。通常我们会通过影像融合既提高多光谱影像空间分辨率,又保留其多光谱特性。




完美通关






本期喵学堂到此为止

我们下期再见






课后延伸

猜猜这幅影像反映的区域是干什么的


知道的可以在评论中回答哟

答对的奖励遥感币50

特别感谢

遥感集市

文中的遥感影像及覆盖图来源于遥感集市每日最新


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发表于 2016-3-8 13:52:06 | 显示全部楼层
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发表于 2016-3-11 15:51:49 | 显示全部楼层
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 楼主| 发表于 2016-3-11 16:01:21 | 显示全部楼层
sunqiyao_ 发表于 2016-3-11 15:51
建议可以直接分享到QQ空间或者微信

文末这里可以分享到QQ空间哟,至于微信公众号有推送哟,可以关注我们官微

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发表于 2016-3-11 23:11:43 | 显示全部楼层
核试验别忘了,66年前
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RS学酥

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发表于 2016-3-28 11:13:56 | 显示全部楼层
做的很不错
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发表于 2016-3-29 15:55:18 | 显示全部楼层
果然出自一个女娃娃的手笔写得很好,辛苦了。
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发表于 2016-3-29 15:57:18 | 显示全部楼层
最后一张图反映的区域是褶皱构造,这个用于地质找矿和石油找油、有奖吗?
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发表于 2016-4-20 16:10:02 | 显示全部楼层
太棒了
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发表于 2016-7-21 10:48:58 | 显示全部楼层
精华
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发表于 2016-8-29 11:33:42 | 显示全部楼层
这个丫头了不得
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发表于 2016-9-1 10:50:54 | 显示全部楼层
这个文章做的漂亮
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发表于 2016-9-16 12:52:50 | 显示全部楼层
写的真棒。
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发表于 2016-9-26 19:31:38 | 显示全部楼层
不明觉厉
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发表于 2016-9-27 15:27:01 | 显示全部楼层
赞,很有用呀对我这种纯小白来说!
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发表于 2016-10-7 13:39:45 来自手机 | 显示全部楼层
写的不错!
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发表于 2016-12-13 20:13:06 | 显示全部楼层

不错

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发表于 2016-12-13 20:14:02 | 显示全部楼层
哈哈哈,挺好的
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发表于 2017-1-9 17:08:31 | 显示全部楼层
xiexie..............
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发表于 2017-1-11 11:45:00 | 显示全部楼层
感谢作者!
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