第2章 遥感平台及运行特点2.1-2.2.doc

第2章遥感平台及运行特点§2.1遥感平台的种类
遥感中搭载遥感器的工具统称为遥感平台。按平台距地面的高度大体上可分为三类:地面平台、航空平台、航天平台。表2-1中汇总了遥感中可能利用的平台的高度及其使用目的。地面遥感平台指用于安置遥感器的三角架、遥感塔、遥感车等，高度在100以下。在上放置地物波谱仪、辐射计、分光光度计等，可以测定各类地物的波谱特性。航空平台指高度在100米以上，100km以下，用于各种调查、空中侦察、摄影测量的平台。航天平台一般指高度在240km以上的航天收音机和卫星等，其中高度最高的要数气象卫星GMS所代表的静止卫星，它位于赤道上空3600km的高度上，Landsat、spot、MOS等地球卫星高度也在700km—900km之间。表2-1应用的遥感平台
遥感平台高度目的·用途其它静止卫星36,000km定点地球观测气象卫星圆轨道卫星
（地球观测卫星）500km—1,000km定期地球观测LandsatSPOTMOS等小卫星400km左右各种调查航天飞机240km—350km不定期地球观测
空间实验天线探空仪100m—100km各种调查
（气象等）高高度喷气机10,000—12,000m侦察大范围调查中低高度飞机500—8,000m各种调查航空摄影测量飞艇500—3,000m空中侦察各种调查直升机100—2,000m各种调查摄影测量无线遥控飞机500m以下各种调查摄影测量飞机直升机牵引飞机50—500m各种调查摄影测量牵引滑翔机系留气球800以下各种调查索道10—40m遗址调查吊车5—50m近距离摄影测量地面测量车0—30m地面实况调查车载升降台第2章遥感平台及运行特点§2.2卫星轨道及运行特点
2.2.1轨道参数
卫星轨道在空间的具体形状位置，可由六个轨道参数来确定。
1、升交点赤经Ω
如图2-1所示，升交点赤经Ω为卫星轨道的升交点与春分点之间的角距。所谓升交点为卫星由南向北运行时，与地球赤道面的交点。反之，轨道面与赤道面的另一个交点称为降交点。春分点为黄道面与赤道面在天球上的交点。

图2-1卫星的空间轨道
2、近地点角距ω
ω是指卫星轨道的近地点与升交点之间的角距。
3、轨道倾角i
i角是指卫星轨道面与地球赤道面之间的两面角。也即从升交点一侧的轨道量至赤道面。
4、卫星轨道的长半轴a
a为卫星轨道远地点到椭圆轨道中心的距离。
5、卫星轨道的偏心率（或称扁率）e
e=c/a(2-1)
式中，c——卫星椭圆轨道的焦距。
6、卫星过近地点时刻T
以上六个参数可以根据地面观测来确定。
在六个轨道参数中，Ω、ω、i和T决定了卫星轨道面与赤道面的相对位置，而a和e则决定了卫星轨道的形状。其中e越大时，则轨道越扁，e越小时，轨道越接近圆形。圆形轨道有利于在全球范围内获取影像时比例尺趋近一致。当e固定时，a越大则轨道离地高度H越大。H与传感器的地面分辨力和总视场宽度有密切关系。倾角i决定了轨道面与赤道面，或与地轴之间的关系。i=0时轨道面与赤道面重合。i=90°时轨道面与地轴重合。i≈90°时轨道面接近地轴，这时的轨道称近极地轨道。轨道近极地有利于增大卫星对地球的观测范围。
2.2.2卫星坐标的测定和解算
一、星历表法解算卫星坐标
上面已介绍了卫星轨道可用六个轨道参数来描述，这些参数又可通过地面对卫星的观测来确定。已知六个参数后，要计算卫星某一瞬间的坐标，还须测定卫星在该瞬间的精确时间。计算方法如下：
1、卫星在地心直角坐标系中的坐标
地心直角坐标系是以地心为坐标原点，X轴由地心指向春分点，Y轴在赤道面内且与X轴垂直，Z轴垂直赤道面。如图2-1所示。
先以卫星轨道面上建立的坐标系X″Y″Z″来解算卫星S点的坐标为：
（2-2）
式中，r为卫星向径，可用下式来计算：
（2-3）
V为卫星的真近点角，与卫星运行时刻有关，可用下式计算：
（2-4）
式中，E为偏近点角，其与卫星运行t的关系为：
E-esinE=n(t-T)（2-5）
n为卫星的平均角速度。
绕Z″轴旋转坐标系X″Y″Z″，则卫星在X′Y′Z′坐标系中的坐标为：
X′=rcos(ω+V)
Y′=rsin(ω+V)
Z′=0（2-6）
X′Y′Z′坐标系绕X′轴旋转i角，绕Z轴旋转Ω角至XYZ坐标系，则卫星坐标为
（2-7）
2、卫星在大地地心直角坐标系中的坐标
大地地心直角坐标仍以地心为坐标原点，但轴指向格林尼治子午圈与赤道面的交点，轴也在赤道面内垂直，轴仍垂直赤道面。这个坐标系随地球的自转与地心直角坐标系之间作相对运动，对于卫星在某一个瞬间时，大地地心直角坐标轴与地心直角坐标X轴之间移位一个时角。因此卫星在大地地心直角坐标系中的坐标可以表示为：
（2-8）
Rθ为时角的旋转矩形阵，
3、卫星的地理坐标
根据高等测量学上推导的换算公式，地心大地直角