[科普中国]-欧洲遥感卫星

发展历史

基础简述——遥感卫星

遥感卫星 (remote sensing satellite )用作外层空间遥感平台的人造卫星。用卫星作为平台的遥感技术称为卫星遥感。通常，遥感卫星可 在轨道上运行数年。卫星轨道可根据需要来确定。遥感卫星能在规定的时间内覆盖整个地球或指定的任何区域，当沿地球同步轨道运行时，它能连续地对地球表面某指定地域进行遥感。所有的遥感卫星都需要有遥感卫星地面站，卫星获得的图像数据通过无线电波传输到地面站，地面站发出指令以控制卫星运行和工作。遥感卫星主要有气象卫星、陆地卫星（地球资源卫星）和海洋卫星三种类型。

卫星发展

1957年，第一颗人造卫星升空，标志着人类进入了太空时代。1968年，美国阿波罗-8宇宙飞行器发送回了第一个地球影像，从此，人类开始以全新的视角来重新认识自己赖以生存的地球。

基于军事方面的考虑，各主要航天大国相继研制出各种以对地观测为目的的遥感卫星，并逐步向商用化转移。随着计算机技术、光电技术和航天技术的不断发展，卫星遥感技术正在进入一个能快速、及时提供多种对地观测海量数据的新阶段及应用研究的新领域。

近20年来全球空间对地观测技术的发展和应用已表明，遥感卫星技术是一项应用广泛的高科技，不论是欧美发达国家还是亚太地区的发展中国家都十分重视这项技术。目前民用遥感卫星按其工作方式有四种主要类型，即光学卫星、雷达卫星、激光测高卫星以及重力卫星。

世界光学卫星美国领跑，拥有目前世界最高分辨率（0.41米）和定位精度（3米）的商业光学卫星GeoEye-1。以及多颗顶尖高分辨率立体测图卫星；近年来欧洲及亚洲部分国家都陆续拥有了自己的光学卫星，并积极研制高分辨率光学卫星已取得多项成果。

欧洲在卫星技术发展中曾得益于美国，也曾受制于美国，因而欧洲努力发展适合欧洲需要的遥感卫星。“欧洲遥感卫星”(ers)成功地提供了高质量的、当时全世界较缺少的微波遥感数据，促进了遥感技术和应用的发展，也提高了欧洲在对地观测领域的地位。

欧洲空间局经过长达10年之久研制成功的第一颗欧洲遥感卫星(简称ERS-1)已于1991年7月发射。这是一颗为海洋资源开发和海洋科研提供实时数据,进行全球环境监测,同时兼顾陆地资源探测的多功能卫星。星上装载有主动式微波仪、雷达高度计、沿轨迹扫描辐射计及微波探测仪、精密测距测速仪和激光回复反射器等遥感仪器,其中微波仪器能全天时全天候地工作,具有90年代国际先进水平。 ERS-1的设计寿命为3年,到1994年左右,将发射ERS-2,取代ERS-1。2ERS-1遥感资料的获取、处理、归档和分配不仅关系到ERS的使命,也关系到Nimbus、Landsat、Seasat、SPOT以及MOS-1等卫星的问题。未来的地球观测主要是使用极轨平台。使用国际空间局站,即第二代气象卫星和执行地球重力场制图使命的主体地球观测规划。3

特点欧洲发展遥感卫星最大的特点是国际合作，例如参加ers计划的有来自12个国家的约60个企 业和科研部门。

重力卫星——欧洲一枝独秀。卫星重力计划是基于确定高精度和高分辨率地球重力场模型这一现代大地测量的基本目标而实施的。联合地面和空间大地测量数据来求定地球重力场及其时变,是当前大地测量科学进展的一个重要标志。目前常使用的重力数据是地面的,卫星的,航空的和测高的重力数据,特别是从卫星采集的重力数据。4

2000年德国发射了高低卫星跟踪卫星CHAMP；

2002年由美德合作的低低卫星跟踪卫星GRACE；

2004年8月底，GRACE资料全球公开

2009年欧洲空间局发射了载有重力梯度仪的GOCE重力卫星。

卫星参数发射时间 2002年3月1日（欧洲中部时间）

运载工具 阿里亚纳5号火箭

发射重量 8200公斤

有效载荷重量（仪器） 2050公斤

设计寿命 5年 ~ 10年

星上仪器数量 10

轨道 太阳同步，

高度800公里

轨道倾角 98°

单圈时间 101分钟

重复周期 35天

耗资 大约20亿欧元

主要参与国家 奥地利，比利时，加拿大，丹麦，法国，芬兰，德国，意大利，挪威，西班牙，瑞典，瑞士，荷兰和英国。5

现状发展ENVISAT卫星（ERS-1/2的改进）

欧空局ENVISAT卫星 Envisat-1属极轨对地观测卫星系列之一（ESA Polar Platform），该卫星总研制成本约25亿美元。星上载有10种探测设备，其中4种是ERS-1/2所载设备的改进型，所载最大设备是先进的合成孔径雷达（ASAR），可生成海洋、海岸、极地冰冠和陆地的高质量图象，为科学家提供更高分辨率的图象来研究海洋的变化。其他设备将提供更高精度的数据，用于研究地球大气层及大气密度。作为ERS-1/2合成孔径雷达卫星的延续，Envisat-1数据主要用于监视环境，即对地球表面和大气层进行连续的观测，供制图、资源勘查、气象及灾害判断之用。6

较著名——法国遥感卫星

继1986年以来，法国先后发射了斯波特-1、2、3、4对地观测卫星。斯波特-1、2、3采用832km高度的太阳同步轨道，轨道重复周期为26天。卫星上装有两台高分辨率可见光相机(HRV)，可获取10m分辨率的全遥感图像以及20m分辨率的三谱段遥感图像。这些相机有侧视观测能力，可横向摆动27，卫星还能进行立体观测。斯波特-4卫星遥感器增加了新的中红外谱段，可用于估测植物水分，增强对植物的分类识别能力，并有助于冰雪探测。该卫星还装载了一个植被仪，可连续监测植被情况。斯波特-5是新一代遥感卫星，其分辨率更高，即将向全世界提供服务。

法国SPOT-4卫星轨道参数：

轨道高度：832公里

轨道倾角：98.721o

轨道周期：101.469分/圈

重复周期：369圈/26天

降交点时间：上午10：30分

扫描带宽度： 60 公里

两侧侧视：+/-27o

扫描带宽：950公里。

未来方向光学遥感和微波遥感未来的发展方向是：成像光谱仪和合成孔径雷达。成像光谱仪可从几十甚至几百个谱段获得精细的光谱信息，结合实验室的光谱数据库可直接对地质、植物、水的性质与结构进行分析。合成孔径雷达则能穿透云雾，甚至部分植被和土壤，全天 候全天时观测，并能通过多频、多极化、多入射角等手段提高对目标的识别能力，两种遥感器的应用和相互结合将开创遥感应用的新局面。遥感卫星商业化是近几年来人们关心的热点，由于遥感卫星数据本身的社会性和公益性，以及市场的特殊性，要在短期内实现商业化是很困难的。遥感卫星可以在气象、灾害监测、资源和测绘等应用方面创造很高的经济效益，但主要受益的是整个国家和广大公众，如果遥感数据完全变成商品则会限制其应用效益。遥感卫星中最有希望实现商业化的是资源卫星，spot卫星在这方面进行了成功的探索，spot的经验告诉人们实现商业化的关键是：提高质量、降低成本、扩大应用、完善服务。

欧空局部长级会议1995年10月18日~20日在法国图卢兹欧空局部长级会议上讨论了欧空局未来对地观测活动的 发 展战略。过去20多年欧空局对地观测活动取得了更大成绩，气象卫星meteosat系列和遥感卫星ers-1、2获得了很大成功，在欧洲及全世界卫星遥感及应用中发挥了重要作用。随着 技术的发展、应用的推广，卫星遥感市场迅速扩大，各种遥感需要不断增多。这种形势下欧洲感到有必要制定新的长期发展战略，协调各方面的关系。为此欧空局召集各成员国研讨制 定欧洲今后25年的空间对地观测发展政策。"

这个政策框架包括2000年后欧洲对地观测活动的发展战略(即envisat卫星发射后的活动)。 其主要基础是“双使命战略”，即“地球探索者”任务和“对地观察”任务。目标是提供连续的多时期、多分辨率全球覆盖，为各方面的用户提供地球环境和资源信息。

欧洲的主要目的有5项：

(1) 从区域和全球范围全面研究和监测地球的气候和环境；

(2) 监测和管理地球上的资源，包括再生资源和非再生资源；

(3) 继续提供并不断改进世界范围的气象服务；

(4) 提供信息进一步认识地壳结构和动力特性；

(5) 提供紧急事件的观测数据。

进军对地观测系统从世界范围遥感发展考虑，欧洲对地观测系统必须能提供多学科的数据，包括大气成分及动力学数据、地理、地质、海洋、冰和植被等数据，并考虑跨学科的研究课题，如大气/陆地/ 海洋之间的关系等。同时继续重视与经济活动有关的遥感服务，如气象、作物估产和海岸带监视等。欧空局未来计划的目的一方面是增强人们使用遥感数据的意识和水平，扩大应用规模，提高效益；另一方面是根据需要提高系统性能和服务水平，如提高数据精度，缩短重复观测时间，保证数据快速和连续交付等。为满足未来卫星遥感发展的需要，欧空局从多目标模式转到双使命战略上。

地球探索者任务

认识地球系统的各种过程，深入研究地球环境、气候等现象，任务包括：

·地球辐射测量任务研究地球辐射平衡，以及同气候的关系；

·降雨测量任务观测降雨量，特别是在热带地区

·大气动力学研究观测大气三维风场，尤其是在对流层和同温层；

·大气断面测量 观测对流层和同温层温度断面，用于气候研究；

·大气化学探测任务探测大气中化学成分；

·重力场与海洋环流观测任务建立高精度全球或区域地球重力场与大地水准面模型；

·地磁测量探测地球磁场；

·地表过程及关系了解地球/大气之间的生物化学过程等关系；

·地形测量 观测海洋、陆地和极区冰的地形。

·海岸带观测 包括水深测绘、漏油监测、海况预报、渔业、海岸侵蚀与陆地利用，以及内陆江潮的观测与洪水监测等；

·冰探测 冰区监测与动向预报；

·地表探测农业作物监测与估产、林区监测、土地利用、地形测绘等；·大气化学成分探测臭氧层监测、同温层成分监测等

·海洋观测、海况监测与预报。7