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国内外星鄄空鄄地遥感数据地面应用系统综述

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收稿日期院圆园员源鄄员圆鄄员园基金项目院中国地质调查局地质调查项目野地质勘查遥感系统集成与综合应用示范冶渊员圆员圆园员员员圆园圆圆远冤作者简介院肖政浩渊员怨愿愿鄄冤袁男袁河北承德人袁助理工程师袁主要从事遥感地质研究遥耘鄄皂葬蚤造院曾蚤葬燥扎澡藻灶早澡葬燥园员园岳泽蚤灶葬郾糟燥皂

摘摇要院遥感地面系统主要实现遥感数据的接收尧处理尧管理和分发功能遥为了研发面向地质调查的尧能够处理多源海量高光谱数据的尧星鄄空鄄地一体化地质勘查遥感系统袁对国内外已有的小卫星尧航空尧地面岩芯等遥感地面系统的特点尧组成和发展方向进行了调研和分析袁调研结果可为地质勘查遥感系统的研发提供技术基础和理论支持遥关键词院地面应用系统曰星鄄空鄄地一体化曰多源高光谱数据中图分类号院栽孕苑怨文献标识码院粤

园摇引言近年来袁遥感技术不断发展袁国内外研制了大量新型的星载尧航空高光谱传感器及地面和岩芯光谱仪袁遥感正向着高分辨率尧高光谱尧海量数据发展袁遥感对地观测能力的不断加强使高光谱遥感技术的大规模应用成为可能遥遥感地面应用系统完成数据的接收尧处理尧管理和分发袁是连接数据获取和应用的重要桥梁袁可提供全天时尧全天候尧高分辨率的星鄄空鄄地一体化信息保障遥矿产资源调查是高光谱遥感最为广泛的地质应用领域袁我国虽然研制了多台航空高光谱成像仪及一些星载载荷袁并对高光谱数据预处理与应用处理技术进行了深入研究袁但是尚没有一个面向矿产资源调查的野星鄄空鄄地冶多源数据综合处理平台袁如何实现野星鄄空鄄地冶多源数据快速尧准确尧稳定的运营袁是高光谱数据地质勘查系统建设中亟需解决的关键技术问题遥本文针对地质领域需求袁对国内外卫星地面应用系统尧航空高光谱载荷及地面应用系统尧地面及岩芯光谱采集应用系统的现状和发展方向进行调研和分析袁为后续我国自主高光谱小卫星的实际运营及地质应用打下良好的基础遥

员摇星载高光谱载荷研制及地面应用系统建设

星载高光谱载荷研制及其应用是高光谱遥感技术实现大规模应用的重要发展方向袁但由地摇质摇力摇学摇学摇报圆园员缘

于高光谱载荷研制经费高尧技术要求复杂尧在轨数量少等原因限制了星载高光谱遥感数据的大范围应用曰由于高光谱载荷原因袁相应的地面应用系统的建设也亟待发展袁少有国家研制非常完善的地面应用系统遥本文通过调研袁总结了目前国内外星载高光谱载荷研制及地面应用系统研建的进展情况遥员郾员摇国外研究程度

国外星载高光谱遥感技术主要为欧美等发达国家所垄断袁其中以美国发展最为领先袁除了美国军方酝蚤早澡贼赠杂葬贼卫星搭载的云栽匀杂陨高光谱成像仪及应用系统袁在民用领域于圆园园园年发射了搭载有匀赠责藻则蚤燥灶高光谱传感器的耘韵鄄员卫星袁并研建了相应的地面数据处理及应用系统遥欧空局也于圆园园员年发射了一颗搭载有高光谱传感器悦匀砸陨杂的卫星孕则燥遭葬鄄员袁该卫星强大的星上处理能力在一定程度上缩小了地面应用系统的规模遥另外袁澳大利亚尧日本尧俄罗斯以及印度等国家目前也正在积极进行星载高光谱卫星的规划和研制咱员暂遥

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美国空军研究实验室圆园园园年苑月员怨日在范登堡空军基地发射了一颗搭载首台空间平台傅立叶高光谱成像光谱仪渊云栽匀杂陨冤的卫星酝蚤早澡贼赠杂葬贼陨陨郾员渊见图员冤遥云栽匀杂陨覆盖源苑缘耀员园缘园灶皂光谱范围遥采用杂葬早灶葬糟干涉仪进行分光袁光谱分辨率约愿缘糟皂原员遥云栽匀杂陨也是第一台应用于空

间对地观测的高光谱成像光谱仪遥光学系统由有效口径为员远缘皂皂的砸鄄悦望远镜和杂葬早灶葬糟干涉仪组成遥系统空间维云数猿郾源袁光谱维云数缘郾猿遥云栽匀杂陨的主要系统参数见表员遥员郾员郾圆摇美国耘韵鄄员卫星

地球观测卫星员号渊耘葬则贼澡韵遭泽藻则增葬贼蚤燥灶鄄员袁耘韵鄄员冤是美国国家航空与航天管理局渊晕葬贼蚤燥灶葬造粤藻则燥灶葬怎贼蚤糟泽葬灶凿杂责葬糟藻粤凿皂蚤灶蚤泽贼则葬贼蚤燥灶袁晕粤杂粤冤在圆园园园年员员月发射的一颗面向圆员世

纪的新型地球观测卫星渊见图圆冤袁其轨道与蕴葬灶凿泽葬贼苑基本相同遥耘韵鄄员卫星上搭载了猿种传感器袁分别为高级陆地成像仪渊粤凿增葬灶糟藻凿蕴葬灶凿陨皂葬早藻则袁粤蕴陨冤袁高光谱成像光谱仪匀赠责藻则蚤燥灶以及大气校正仪渊粤贼皂燥泽责澡藻则蚤糟悦燥则则藻糟贼燥则袁粤悦冤遥

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准确度辕糟皂原员园郾缘园郾员空间覆盖方式推帚扫描推帚扫描

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图圆摇耘韵鄄员卫星飞行轨道及成像覆盖图示云蚤早郾圆摇栽澡藻枣造蚤早澡贼贼则葬糟噪葬灶凿糟燥增藻则葬则藻葬燥枣耘韵鄄员

摇摇耘韵鄄员卫星的地面系统所完成的主要工作包括数据获取尧数据存档与预处理尧数据管理与分发以及最后的数据应用等源个部分渊见图猿冤遥员郾员郾猿摇欧空局孕砸韵月粤鄄员卫星

在星载高光谱载荷方面袁欧空局于圆园园员年发射了一颗搭载悦匀砸陨杂高光谱传感器的孕砸韵月粤鄄员卫星袁并研建了相应的地面处理应用系统遥该星由于具有强大的星上处理功能袁

其地面系统得到了极大简化遥孕砸韵月粤渊孕则燥躁藻糟贼枣燥则韵灶鄄月燥葬则凿粤怎贼燥灶燥皂赠冤是欧空局于圆园园员年员园月圆圆日发射的新一代微

卫星袁为太阳同步轨道袁轨道高度远员缘噪皂袁倾角怨苑郾愿怨毅遥星上搭载有猿种传感器袁分别为紧凑式高分辨率成像分光计悦匀砸陨杂渊悦燥皂责葬糟贼匀蚤早澡砸藻泽燥造怎贼蚤燥灶陨皂葬早蚤灶早杂责藻糟贼则燥皂藻贼藻则冤尧辐射测量传感器杂砸耘酝渊砸葬凿蚤葬贼蚤燥灶酝藻葬泽怎则藻皂藻灶贼杂藻灶泽燥则冤尧碎片测量传感器阅耘月陨耘渊阅藻遭则蚤泽酝藻葬泽怎则藻皂藻灶贼杂藻灶泽燥则冤遥其中悦匀砸陨杂作为一种成像装置袁可实现同一地点缘个不同角度成像袁

具有成像模式多尧光谱范围宽尧分辨率高等优点袁不仅有利于生物量评估和生物健康状况的监测袁而且对于植被或林地的冠层结构尧密度尧植被或林木种类识别方面也很有帮助遥目前袁世界上有缘远个科学团队正在准备使用悦匀砸陨杂数据用于各种各样更为广泛的科学研究遥紧凑式高分辨率成像分光计悦匀砸陨杂是一种高光谱成像仪袁它以推扫方式获取可见光要

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图猿摇耘韵鄄员地面应用系统组成云蚤早郾猿摇栽澡藻早则燥怎灶凿葬责责造蚤糟葬贼蚤燥灶泽赠泽贼藻皂泽贼则怎糟贼怎则藻燥枣耘韵鄄员

近红外渊园郾源园耀员郾园缘滋皂冤范围的光谱数据遥悦匀砸陨杂产品可以分为蕴园和蕴员两个级别袁其中蕴园是比较原始的数据袁用来生产蕴员产品袁一般用户得到的为蕴员级产品袁它只有匀阅云一种

格式遥悦匀砸陨杂传感器获取数据的特征见表圆遥表圆摇悦匀砸陨杂影像的数据特征栽葬遭造藻圆摇栽澡藻凿葬贼葬枣藻葬贼怎则藻燥枣悦匀砸陨杂蚤皂葬早藻泽

光谱范围辕灶皂标准影像大小辕噪皂鄢噪皂成像模式辕种影像数据量辕酝遭蚤贼影像存储格式波段数量辕个光谱分辨率辕灶皂信噪比

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摇摇孕砸韵月粤卫星地面处理系统在结构设计上分为猿个部分遥第一是接收服务系统袁主要负责下传数据的接收尧归档渊地面站冤曰第二是卫星控制系统袁主要对卫星设备进行指令控制曰第三是地面服务系统渊处理系统冤袁负责数据处理和存档以及产品生产和分发服务遥用户从系统获取的蕴员数据只是经过辐射定标和系统级几何校正的数据袁还需要进行处理才能用于科学研究和应用遥通常情况下袁悦匀砸陨杂蕴员级数据的处理方法与匀赠责藻则蚤燥灶数据的流程相似袁包括坏线去除尧辐射校正渊大气校正冤以及几何校正等遥员郾员郾源摇德国耘灶酝粤孕卫星

目前袁德国正在研制一颗新型的高光谱遥感卫星咱圆暂用于监测全球气候环境的变化袁该

星搭载了推扫型高光谱成像仪袁其光谱覆盖范围和空间分辨率与匀赠责藻则蚤燥灶相近袁但在扫描幅宽上比匀赠责藻则蚤燥灶有很大的提高袁达到了猿园噪皂遥该卫星结构见图源遥耘灶酝粤孕地面系统包括卫星操控系统渊酝韵杂冤尧载荷地面系统渊孕郧杂冤以及校正尧处理

与标准化系统渊孕悦灾冤猿个部分渊见图缘冤袁分别负责控制卫星袁控制数据接收尧处理尧服务以及负责高光谱处理系统的开发遥其任务计划和控制中心根据用户需求制定成像计划袁并将任务通过地面站杂波段传输给卫星袁地面获取接收站利用载波段进行星上数据的接收袁经数据处理尧管理和备份袁将用户所需的数据通过用户接口分发给用户遥另外袁德国地面处理部门也根据需要采用陨阅蕴语言研发了处理耘灶酝粤孕高光谱数据的应用软件渊见图远冤遥

园圆员