国外遥感卫星系列

4.2.3　国外遥感卫星系列

1.IKONOS卫星

IKONOS卫星是SpaceImaging公司于1999年发射的高分辨率商业遥感卫星系统，是世界上第一颗提供米级高分辨率卫星影像的商业遥感卫星。IKONOS卫星提供的全色影像分辨率达到1m，可以满足万分之一比例尺测图精度要求。IKONOS卫星提供用户使用的标准产品还包括4m分辨率的多光谱遥感影像数据和1m分辨率增强型彩色遥感影像数据(多光谱影像与全色遥感影像的融合影像)。IKONOS卫星影像的扫描幅宽为11～13km，所有的影像都具有11bit的量化等级，因而影像包含更加丰富的信息。

IKONOS卫星的传感器具有十分灵活的机械设计，可以通过CCD相机前后摆动获取同轨立体影像，同一像对中的两景影像采集间隔时间仅30～40s，辐射变化极小，便于匹配处理。SpaceImaging公司对IKONOS卫星的成像模型保密，提供有理多项式模型代替严格成像模型。IKONOS提供立体影像数据可分为3级:

(1)标准立体影像数据没有经过地面控制点纠正，其平面精度和高程精度分别为25m和22m。

(2)精纠正立体影像数据经过地面控制点纠正，其全色波段平面精度和高程精度分别为4m和5m，多光谱波段的平面精度和高程精度分别为6m和9m。

(3)增强型精纠正立体影像数据亦经过地面控制点纠正，其全色波段平面精度和高程精度分别达到2m和3m，主要用于测制相应比例尺地形图、影像地形图。

IKONOS同时还提供数字高程模型的数字产品，共有3级，其高程精度分别为30m、12m和3m(有地面控制点)。可以根据用户的要求提供多种遥感数据产品。目前各主要遥感影像处理软件都有处理IKONOS影像的专门模块，经过SpaceImaging认证并提供IKONOS影像处理模块的软件有:ERDAS、PCI、LHSystem、CarterraImagine、ZIImaging、ENVI。

IKONOS卫星上装载有高性能的GPS接收机、数字式恒星跟踪仪和激光陀螺，可以提供较高精度的卫星星历和姿态参数，保证了在没有地面控制点的情况下，IKONOS卫星影像也能达到较高的地理定位精度。

IKONOS具有灵活的侧摆能力，卫星可从星下点两边侧摆各50°，这使得它具有很短的重访周期，对目标具有很强的机动覆盖能力。粗略地说，以1m的分辨率，IKONOS的重访周期是3天，以1.5m的分辨率，IKONOS的重访周期是1.5天。从IKONOS的影像中能分辨出道路、管线、甚至卡车，被广泛应用于城市规划、环境与农业监测、自然灾害评估、电信以及石油和天然气勘探等。IKONOS卫星同时也是军事普查卫星，可发现导弹和导弹阵地，识别坦克、军用车辆和部队单位，识别战斗机等。目前，IKONOS遥感卫星亚洲的地面站设在韩国首尔，覆盖范围涵盖了我国东北及中、东部地区，西部达到贵州、成都、西宁及内蒙古地区。地面站日最大接收区域面积为25万km²。

2.QuickBird卫星

QuickBird卫星由美国DigitGloble公司于2001年发射。QuickBird卫星的全色波段的分辨率达到了0.61m，这是目前仅次于在WorldView1的全球第二高分辨率的商业遥感卫星。QuickBird同时还提供4个多光谱波段影像，分辨率为2.44m。同IKONOS一样，Quick-Bird影像也具有11bit量化等级。QuickBird影像产品分基本影像、标准影像、正射影像、立体像对等不同类型，从波段组成上影像产品分全色波段影像数据、多光谱影像数据、全色波段影像数据与多光谱影像数据产品包、融合影像数据。QuickBird影像的几何定位精度也非常高，在无地面控制点的情况下，基本影像(Basic级，未经过几何处理)可以达到14m。

与IKONOS卫星类似，QuickBird卫星也具有推扫、横扫成像能力，可以获取同轨、异轨立体像对，一般以同轨立体为主。QuickBird提供Basic级的立体影像，Basic级的立体影像的全色分辨率大概为0.78m(倾斜30°)，多光谱影像分辨率为3.12m。立体影像的基高比为0.6～2.0，绝大部分情况下在0.9～1.2范围内，适合提取DEM或三维地物提取。DigitGloble公司同时提供亚米传感器模型和有理多项式系数模型来处理Quickbird影像。

QuickBird具有很高的地面覆盖幅宽，当垂直摄影时(分辨率0.61m)，覆盖幅宽16.5km，当倾斜30°成像时(分辨率1m)，地面幅宽为22km(这在米级分辨率的卫星中是最宽的IKONOS，只有11～13km，Orbview-3卫星仅6km)。较宽的覆盖范围提高了数据的获取效率，也减少了后续镶嵌等的工作量。QuickBird卫星具有海量星上存储能力，单景影像比其他的商业高分辨率卫星高出2～10倍。QuickBird卫星系统能够提供大量的存档数据(以我国为例，存档数据大约覆盖了500万km²)和预订购影像，卫星数据广泛应用于城市规划、军事侦察、工程建设、人员救援、新闻报道等。

3.WorldView卫星

WorlView卫星同样是DigitGloble公司经营管理的，是QuickBird之后的下一代高分辨率遥感卫星。第一颗卫星WorldView-I已于2007年成功发射，第二颗WorldView-II也在发射计划中。WorldView-I是目前地球上分辨率最高、响应最敏捷的商业成像卫星。World-View-I的全色影像分辨率达到星下点0.41m，在倾斜20°成像时0.55m。由于美国政府的禁令，对于非美国政府用户，即使获得0.41m的影像，也必须强制重采样到0.5m出售。WorldView-I不提供多光谱影像，但在计划中的WorldView-II卫星将能够提供8个波段的分辨率为1.8m的多光谱影像。

WorldView-I进一步提高了机动覆盖能力，在1m分辨率情况下，平均重访周期为1.7d，在0.51m分辨率下，平均重访周期为5.9d，WorldView-I继承了Quickbird大幅宽的优点，垂直摄影时，幅宽为18.7km。WorldView-I卫星具有更大的星上存储系统，大容量全色成像系统每天能够拍摄多达50万km²的0.5m分辨率图像。

WorldView-I卫星具备更高的地理定位精度，在无控制点时，平面定位精度为5.8～7.6m(CE90)，在存在地面控制点的情况下，平面定位精度可达到2m(CE90)。该卫星还具有极佳的响应能力，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-I卫星的成功发射进一步推动了高分辨率遥感影像的应用，我国的第二次土地调查将部分采用WorldView-I卫星影像。著名的遥感影像处理软件REDAS也已经增加了处理WorldView-I卫星影像的模块。

4.Obview卫星

Obview卫星是由OrbImage公司负责经营的高分辨率遥感卫星，目前在轨运行的是Orbview-3卫星。OrbView-3提供空间分辨率1m的全色影像和4个波段的空间分辨率为4m的多光谱影像，影像幅宽为8km。OrbView-3具有最大45°的侧视角，可以形成立体影像，卫星重访周期小于3d。

OrbView-3卫星1m分辨率的影像能够清晰地看到地面上的房屋、汽车和停机坪上的飞机，并能生成高精度的电子地图和三维飞行场景。4m多光谱影像提供了彩色和近红外波段的信息，可以从高空中更深入地刻画城市、乡村和未开发土地的特征。OrbView-3卫星影像被广泛应用于测绘制图、军事侦察、农作物长势监测与预测、森林监测和管理、海岸带测绘与环境监测、自然灾害灾情评估等。

5.GeoEye卫星

GeoEye系列卫星是IKONOS和OrbView-3的下一代卫星。2005年，SpaceImaging公司(IKONOS的所有者)因为竞标失败，没有得到美国政府的订单，被OrbImage公司(Orb-View的所有者)收购。合并之后的公司称为世界上最大的商业高分辨率遥感卫星运营公司，其计划中的卫星OrbView-5继承了IKONOS和OrbView-3两颗卫星的设计优点，并在最新计划里名称被改为GeoEye 1。OrbImage公司原计划于2007年发射该卫星，但直到2008年9月才成功发射，并由于软件故障直到12月份才开始提供商业影像产品。GeoEye 1卫星的全色影像具有0.41m的空间分辨率，4个波段的多光谱影像具有1.64m的空间分辨率，影像的幅宽也达到15.2km。GeoEye 1卫星每天能获取120万km²的影像，重访周期小于1.5d。GeoEye 1卫星的影像采集速度也有明显提高，较之IKONOS，GeoEye 1的全色影像采集速度提高了40%，多光谱影像采集速度提高了25%。在没有地面控制点的情况下，GeoEye 1单张影像能够提供由于3m(CE90)的平面定位精度，立体影像能够提供4m(CE90)的平面定位精度和6m(LE90)的高程定位精度。

GeoEye公司已经与Google公司签订了合同，向GoogleEarth提供0.5m(美国政府政策限定商业卫星影像分辨率不能超过0.5m)的卫星影像，使GoogleEarth上的影像清晰度和分辨能力有明显的提高。GeoEye公司于2007年已经开始评审GeoEye 2卫星的设计，并计划于2011年或2012年发射这颗卫星。GeoEye 2卫星采用与GeoEye 1相同的技术设计，但各方面技术指标均有明显提高。GeoEye 2卫星将是第三代高分辨率遥感卫星，其全色影像的分辨率可达0.25m，这将是高分辨率卫星发展史上的另一次飞跃。

6.SPOT卫星

法国SPOT系列卫星以稳定性、较高的分辨率、成功的商业运作模式而著称，也是全球最具影响力的遥感卫星之一。2002年，最新的SPOT-5发射成功。SPOT-5上搭载了两套高分辨率成像装置HRG(High Resolution Geometric)和HRS(High Resolution Stereo-scopic)。

HRG由法国两条线阵CCD探测器构成，它们安置在同一焦平面上，并在飞行方向和线阵方向上分别交错半个像元排列。通常情况下，HRG装置获取5m分辨率的全色影像，在Supermode模式下，HRG可以将地面分辨率提高到2.5m。HRG的成像条带的幅宽为60km。HRG可以通过左右侧摆，获取异轨立体影像。

HRS是双线阵CCD相机，由前视、后视CCD相机组成，两个CCD相机的望远镜系统在轨道面内前后偏离铅垂线的夹角均为20°。获取立体像对时，前后视传感器成像时间相差只有90s，避免了由于成像时间差过大引起的影像色调变化，便于后续摄影测量处理。HRS获取的同轨立体影像的基高比可达0.84，良好的基高比保证了生成DEM的精度。HRS双线阵CCD的设计使其具有获取连续立体像对的能力，可用于大范围的DEM和三维目标信息的提取。

SPOT-5采用了新的恒星跟踪仪和定轨装置DORIS，可以更精确地测定卫星位置和姿态，从而有效地提高了影像的定位精度。SPOT-5影像数据在城市规划、测绘和军事等方面得到广泛应用。

Pleiades卫星将是法国SPOT系列卫星之后的高分辨率遥感卫星计划，与SPOT卫星不同，Pleiades卫星是一种小卫星。计划中，将发射两颗Pleiades卫星:Pleiades HR-1A和Pleiades HR-1B，组成Pleiades星座，第一颗Pleiades HR-1A卫星计划于2009年发射。Pleiades卫星采用了单线阵CCD成像装置，其全色分辨率为0.7m，多光谱则为2.8m。Pleiades卫星具有较大的影像幅宽，约为20km，Pleiades卫星的辐射分辨率为12bit，将是辐射分辨率最高的遥感卫星，影像对地物信息的分辨能力将有很大提高。

Pleiades卫星能以40°倾角前、后视成像，具有同轨与异轨立体或三立体成像能力，立体像对覆盖面积为350km²。Pleiades卫星携带有3台星相机、DORIS接收机和惯性测量设备，可提供较高精度的定轨与测姿数据。在不利用地面控制点的情况下，其地理定位精度为20m，利用地面控制点则可获得1m的定位精度。

7.IRS卫星

印度是较早开展空间遥感技术开发并取得成功的发展中国家，IRS卫星是印度的资源卫星系列，其中具有高空间分辨和立体测图能力的是IRS-P5卫星和IRS-P7卫星。

IRS-P5又名Cartosat-1，空间分辨率为2.5m，可以获取高性能测量的立体图像，制作地形的数字地图和比例为1∶10000的测绘地图，其地形高程的确定精度5m。卫星数据具备真正2.5m分辨率，应用尺度能够达到1∶10000;在制图方面，像对生成DEM以及制图精度可达1∶25000。采用10bit量化等级，通过传感器侧视，重访周期为5d。

Cartosat-1搭载两个2.5m空间分辨率的可见光全色波段摄像仪，沿轨道方向一个前视角26°、一个后视角5°，两个相机获取同一景影像的时间差仅为52s，因此获取的立体像对的辐射效应基本一致，有利于立体观察和影像匹配。形成像对的有效幅宽为26km，基线高度比为0.62。Cartosat-1另一个显著的特点是两个相机具有两套独立的成像系统，可以同时在轨工作，这样就能构成一个连续条带的立体像对，在地面情况良好时，该条带长度可达数千公里。

2006年9月，在印度果阿由国际摄影测量与遥感学会ISPRS和印度空间研究组织ISRO举办研究会，在“Cartosat-1科学评价项目C-SAP”中，应用Cartosat-1立体像对在欧洲和美洲二十多个测区进行测试，测试地区涵盖城区、山地、农用地和林地。从数十位测试专家的评价结果看，就立体数据的质量而言，Cartosat-1的正射影像和DEM在几何精度和内容信息方面有很大的潜力，可以将其应用于以下方面:

(1)更新1∶25000和1∶50000比例尺地图。

(2)制作新的1∶25000的地形图。

(3)制作1∶10000比例尺的专题地图。

(4)地图等高线间距可以达到10m。

Cartosat-2卫星(P7)于2008年4月份发射，目前已成功接收到卫星影像。Cartosat-2卫星没有延续Cartosat-1的双线阵CCD相机设计，而是采用单线阵CCD相机，其全色影像分辨率为1m，影像幅宽9.6km。Cartosat-2卫星具有前后左右最大侧摆45°的能力，可以获取同轨或异轨立体影像，用于测图和三维地形建模。Cartosat-2卫星重访周期为4d，必要时候，通过轨道机动可以提高到1d。

8.ALSO卫星

ALOS卫星是日本的一颗高分辨率陆地卫星，用于绘制日本和亚太地区国家的地表图，也用于监视、防灾和环境保护。ALOS卫星上装载的PRISM是世界上第一台真正的星载三线阵测绘相机。PRISM前、正、后视相机有固定的几何关系，前视和后视相机的倾角为±23.8°，这样一来，基高比就设定在1.0，非常适合立体成像。比较其他同类卫星所采用的通过单台相机前后摆动获得同轨立体而言，其几何关系更为固定，图形强度更好。ALOS的三线阵相机的设计其具有很强的同轨立体成像能力，可以获取连续的立体像对，立体像对的幅宽也较宽，大约为30km。ALOS卫星不具备侧摆功能(左右方向侧视倾角最大为1.2°)，因此它的重访周期是同类卫星当中最长的，为46d。

为了匹配PRISM的高精度，ALOS上还装有3台用于姿态测量的星跟踪器和1部精确定轨的双频GPS接收机，使得不用地面控制点就可以制作出精度非常高的数字高程模型。ALOS卫星最初的设计出发点主要是无控制点下1∶25000地形图的绘制，日本科学家通过实际验证，认为ALOS影像达到了这一目标。ISPRS的工作组报告中则提出，在有良好的地面控制点的情况下，ALOS立体影像的平面定位精度可达到平面1.2～2.3m(RMS)，高程1.0～2.5m(RMS)的精度。

9.Resurs DK1卫星

Resurs-DK1卫星是俄罗斯的第一颗高分辨率传输型民用对地观测遥感卫星，于2006年发射成功。Resurs-DK1高分辨率全色影像和多光谱影像，其全色图像分辨率为0.9～1.7m，彩色图像分辨率为1.5～2m。该卫星一天内可以拍摄约70万km²的面积。Resurs-DK1卫星影像还可以同时提供分辨率接近的全色影像与多光谱影像数据，融合影像效果好，影像信息丰富。

Resurs-DK1遥感影像非常适用于地图制图，经正射处理后的制图精度满足1∶5000制图要求。卫星除提供1m全色数据外，还提供空间分辨率达2m的多光谱数据，影像不仅具有丰富的光谱信息，同时纹理细节丰富，二者融合可以获得更为信息丰富的影像，在植被类型、土地利用、矿产资源调查等方面具有很可观的应用前景。Resurs-DK1不具备侧摆功能，不能获得立体影像，无法进行立体测图。Resurs-DK1卫星能够为高纬地区提供高质量影像，这对于我国西部高纬地区的测图具有重要意义。

10.KOMPASAT卫星

KOMPASAT是韩国的多用途卫星系列，KOMPASAT-1卫星具有7m的地面分辨率，影像幅宽大约为17km。KOMPSAT-2卫星空间分辨率有较大提高，能够提供全色分辨率为1m、多光谱分辨率为4m、幅宽为15km的影像。KOMPASAT-2卫星具有前后摆动(最大30°)和左右侧摆(最大56°)能力，可以获得同轨及异轨立体影像，具有立体测图能力。

11.EROS卫星

EROS是以色列的商业高分辨率遥感卫星系列，目前已成功发射的是EROS-A和EROS-B两颗卫星。EROS-A于2000年发射，其全色影像的空间分辨率为1.8m，通过采样技术可以提高到0.9m，扫描幅宽为14km。EROS-B于2006年发射，其全色影像的空间分辨率为0.7m，扫描幅宽只有7km。EROS-A和EROS-B的量化等级都是11bit，影像包含信息丰富。EROS卫星具有较高的重访周期，单颗卫星的重访周期是2～4d，两颗卫星组成的星座则具有1d的重访周期。

两颗EROS卫星都具有侧视形成立体像对的能力，然而EROS卫星成像时采用的是非同步扫描方式(asynchronous push broom)，成像时，视线角是变化的，这使得EROS影像的扭曲较大，在进行立体测图的时候需要更多的地面控制点，而且即使这样，精度也明显低于SPOT5等其他卫星。

EROS-C卫星是以色列EROS系列高分辨率卫星的第三颗星。计划中，EROS-C卫星的全色影像的空间分辨率同EROS-B卫星一样，依然是0.7m，但新增加了4个波段的多光谱影像，空间分辨率为2.8m，影像的幅宽为11km。