测绘技术装备季刊第８卷２００６年第４期 学术研究３ 高分辨率遥感卫星及其应用现状与发展 汪凌 Ｉ、毅博 （西安测绘研究所西安７１００５４） 摘要：商业卫星在近十年内得到了飞速的发展，无论在国民经济建设、减灾防灾与地图测绘，以及军事测 绘与情报收集等方面都具有十分广阔的应用前景。鉴于其巨大的经济与军事效益，世界上许多国家或地区都 十分重视高分辨率成像卫星的研究开发，竞争日益激烈。本文对国外高分辨率成像卫星的发展背景，当前发 展水平与现状进行了分析研究，对其军事应用与民用现状进行了分析，最后对高分辨率成像卫星及其应用的 未来发展做了展望 关键词：高分辨率成像卫星现状应用发展 １前言 自１９９９年美国太空成像公司发射世界首颗商业 高分辨率遥感卫星ＩＫＯＮＯＳ以来，一度披着神秘面纱 的高分辨率卫星影像日益为普通百姓所熟悉，而且 正在成为人们生活的一部分。高分辨率卫星影像为 人们认识地球、我们的家园以及生活的环境提供了 个新的窗口。目前，几乎任何人或国家都可以购 买世界任何地区的商业高分辨率卫星影像，只要点 击鼠标，就能在网上浏览所在城市的高分辨率卫星 影像。 高分辨率遥感卫星所带来的巨大军事与经济效 益，引起全球民用与军事应用领域的高度重视，出 现了各国竟相研究开发高分辨率遥感卫星及其应用 技术的热潮，在短短的７年内有了飞速的发展，出 现了技术不断扩散的发展趋势。目前，在轨运行的 各种高分辨率遥感卫星有十多颗，未来五年内计划 发射的卫星也有数十颗，一些中小国家或地区，如 韩国、中国台湾、以色列等，已拥有或计划发射高 分辨率遥感卫星，可见在这一技术领域的竞争将变 得日益激烈。 高分辨率遥感卫星的不断发展及技术的扩散既 为我们提供了新的机遇，同时也提出了严峻的挑战。 新的机遇是可利用的高分辨率卫星影像资源得到了 极大的丰富，面临的挑战是大量公开、不加限制地 出售高分辨率卫星影像，对如何有效地保护国家安 全利益提出了新的课题。 高分辨率遥感卫星技术的日益成熟与影像数据 资源的日益丰富极大地促进了其应用领域的扩展， 在军事与民用领域具有十分广阔的应用潜力。 ２发展背景 约十年前，高分辨率遥感卫星及其影像分析与 应用技术都属于涉及国家安全的高度机密，军事部 门拥有绝对的管理与使用权，尤其在美苏对抗的冷 战时代，高分辨率遥感卫星更是彼此相互进行军事 侦察与军事打击目标定位和地形图绘制的主要手 段，当时美苏两国几乎垄断了这一技术。 冷战结束后，美国在对全球安全形势与未来国 家安全进行评估的基础上，开始研究调整高分辨率 遥感卫星有关政策。１９９４年，美国克林顿总统发布 行政命令，解除了对高分辨率遥感技术的控制，允 许商业部门进入这一领域，并将扶持美国高分辨率 商业卫星工业的发展作为一项重要国策。１９９９年１ 米分辨率的ＩＫｏＮＯＳ卫星的发射标志着商业高分辨率 卫星时代的到来。 ２００１年９．１１事件后，美国相继发动了阿富汗与 伊拉克战争，在这两场局部战争中，美军购买了数 亿美元的高分辨率商业卫星影像。 鉴于高分辨率商业遥感卫星在现代高技术战争 中的重要作用，２００３年，美国发布了新的美国商用 遥感政策，明确地将商业高分辨率遥感卫星影像纳 入到国家影像体系之中，美国政府明文规定各部局 要充分利用商业高分辨率卫星影像。美国这一新政 策的主要目的是扶持美国商业高分辨率卫星产业， 促进这一技术与应用的进一步的发展，以民养军， 以获得最大的经济与军事效益。同时，美国的政策 也客观上促进了全球高分辨率遥感卫星的发展。 ３高分辨率卫星发展现状 ３．１美国 由于美国政府的大力扶持与有效的财政支持， 美国商业高分辨率卫星产业在短短７年内取得了巨 大的发展，目前在轨运行的１ｍ分辨率以上的卫星有 ３颗，分别是ＩＫＯＮ０Ｓ（１ｍ）、ＯＲＢＶＩＥＷ一３（１ｍ）和 ＱＵＩＣＫＢＩＲＤ（０．６１ｍ）。 空间成像公司的ＩＫＯＮＯＳ卫星于１９９９年９月２４ 日发射，其空间分辨率小于ｌｍ。ＩＫｏＮＯｓ卫星地面轨 迹运行速度约为每秒７Ｋｍ，每分钟可拍摄超过 ２０００Ｋｍ 的地面范围。除在全色模式下可获取０．８２ｍ 空间分辨率的数据外，还可获取３．２８ｍ空间分辨率
维普资讯 http://www.cqvip.com ４学术研究 测绘技术装备季刊第８卷２００６年第４期 多光谱数据（共４个波段），为全球首颗提供ｌｍ以下 分辨率商业光学卫星。ＩＫＯＮＯＳ卫星运行周期约９８分 钟，每日绕行地球约ｌ５圈，采用本体旋转同步取样 方式进行倾斜摄影，最大倾角可达４Ｏ度，平均每３ 至４天可拍摄同一地点一次，具有立体测图能力。 数字全球公司的ＱＵＩＣＫＢＩＲＤ卫星于２００１年ｌＯ 月ｌ８日发射升空，分辨率为０．６１ｍ（黑白），２．４ｍ 高度为４５０Ｋｍ，像幅大小约１４．６Ｋｍ。其成像方式为 本体旋转同步取样方式，传感器为推扫式线性ＣＣＤ 数组，具有３０度倾斜侧视能力，平均４至６天即可 拍摄同一地点影像，具有立体测图能力。 轨道影像公司的ＯＲＢＶＩＥＷ一３卫星于２００３年６月 发射，轨道高度为４７０Ｋｍ，采用太阳同步轨道。其全 色分辨率为ｌｍ，多光谱为４ｍ，重访周期为３天，具 （彩色）。ＱｕｉｃｋＢｉｒｄ卫星属于太阳同步卫星，飞行有立体测图能力。
表１卫星主要参数 卫星 ＱｌＩｉｃ妞ｌｒｄ ＩＩＯＮＯＳ ＯＲＢＶＩ耵卜３ 发射日期 ２００１／１０／１８ １９９９／９／２４ ２ＯＯ３／６／２６ 轨道高度 ４５０ｋｍ ６８１ｋｍ ４７０ｋｍ 孰·避倾角 ９７度，太阳同步轨道 ９８度，太阳同步轨道 ９７度，太阳同步轨道 ｔ骨用期 １－３天 ３天 ３天 扫描带宽 １ ６．５ ｋｍ ｌ１．３ ｋｍ ８ｋｍ 空间分并率 全色：０．６ｌｍ 全色：０，８２ｃｍ 全色：ｌｍ 多光谱：２．４４ ｍ 多光谱：３．２ｍ 多光谱：４ｍ 光．谱范两 全色：４５０—９００ ｎｍ 全色：４５０．９００ｎｉｉｌ 全色：４５０．９００ｎｍ 蓝：４５０—５２０ ｎｍ 蓝：４５０—５２０ ｎｍ 蓝：４５０—５２０ｎｍ 绿：５２０—６００ ｎｍ 绿：５１０—６００ｎｍ 绿：５２０—６００ｎｎｌ 红：６３Ｏ一６９０ ｎｍ 红：６３０—７００ｎｍ 红：６２５ ６９５ｎｍ 近红外：７６０—９００ ｎｍ 近红外：７６０—８５０ｎｍ 近红外：７６０—９００ ｎｍ
３．２其他国家 高分辨率遥感卫星不仅能为国民经济建设提供 可靠的保障，更为重要的是具有巨大的军事价值。 因此，在美国第一颗商业高分辨率卫星ＩＫＯＮＯＳ发射 成功以后，在全球很快就出现了研究开发高分辨率 遥感卫星的热潮。 表２ 目前与未来的主要遥感卫星（分辨率ｌＯｍ以下） 卫 星 田家 发射时间 全色分辨搴 多光谱分辨事 光学鼍痦卫里 ＯｒｂＶｉｅｗ５ 美国’ ０７／０１１０７ ０．４１ １．６４ ＷｂｒｌｄＶｉｅｗ 美国 ０７，０ｌ，０６ ０．５ ２ ＱｕｉｅｋＢｉｒｄ·２ 美国 １ｏ／ｌ８，０ｌ ０．６ ２．５ ＥＲｏＳＢ 以色列 ０４／２５／Ｏ６ ０．７ ３．５ ＥＲｏＳＣ 以色列 ０３１０１１０８ ０．７ ２．５ ＰＩｅ．蚰ｄｅｓ．１ 法国 ０７１０１Ｄ８ ０．７ ２．８ Ｐｌｅｉａｄｅｓ．２ 法国 ０７１０１／０９ ０．７ ２．８ ＩＫ０Ｎ０Ｓ．２ 美国 ０９／２４｛９９ １．０ ４ ＯｒｂＶｉｅｗ ３ 美国 ０６／２６，０３ １．０ ４ ＫｏＭＰＳＡ１１＿２ 韩国 １２／２Ｑ／ｏ４ １．０ ４ Ｒｅｓｕｒｓ ＤＫ １ 俄国 ０３１０１１０５ １．０ ３ ＩＲＳ Ｃａｒｔｏｍｔ ２ 印度 １２／１０／０６ １．０ ＥＲｏＳＡｌ 以色列 ｌ２／０５脚 １．８ ＲｏｅＳａｔ２ 台湾地区 Ｏ４／２ｏ／Ｏ４ ２．０ ８
维普资讯 http://www.cqvip.com 测绘技术装备季刊第８卷２００６年第４期 学术研究５ 卫 星 田家 发射时间 全色分辨率 多光谱分辨率 ＴＨＯＥＳ 泰国 Ｏ６／３０１０７ ２．０ ＳＰＯＴ．５ 法国 ０５，０４，０２ ２．５ １０ ＴｏｐＳａｔ（ＳＳＴＬ） 英国 ０３，０１，０５ ２．５ ５ Ｃａｒｔｏｓａｔ Ｉ 印度 ０５，０５／０５ ２．５ ＲａｚａｋＳａｔ＊ 马来西亚 ０６／１５，０５ ２．５ ５ ＡＬｏｓ 日本 ． ０１／２４／０６ ２．５ １０ ＣＢＥＲＳ－３ 中国，巴西 ０５／０１／０８ ５．Ｏ ２０ ＣＢＥＲＳ－４ 中国，巴西 ０６／０１１１０ ５．０ ２０ ＩＲＳ１Ｃ 印度 １２／２８／９５ ６．Ｏ ２３ ＩＲＳ１Ｄ 印度 ０９／２９，９７ ６．０ ２３ Ⅱ ＲｅｓｏｕｒｃｅＳａｔ－１ 印度 ｌｏ／１７，０３ ６．０ ６，２３，５６ ＩＲｓ ＲｅｓｏｕｒｃｅＳａｔ－２ 印度 ＯＩＤ５／０６ ６．０ ６，２３，５６ ＲａｐｉｄＥｙｅ（共５ ） 德国 ０６／０１，０７ ６．５ ＫｏＭＰＳＡ。ｒ．１ 韩国 １２／２Ｏ，９９ ６．６ ＳＰ０ｒｒ．２ 法国 ０１／２２／９０ １０．０ ２０ Ｓｐ ｒ．４ 法国 ０３１ ８ １Ｏ．Ｏ ２０ ＴＥＲＲＡ（ＡＳＴＥＲ） Ｊａｐａｎ／ＵＳ １２，１５／９９ １，３０，９０
以色列出于监视周边阿拉伯国家军事动向的需 要，在美国的帮助下，于２０００年发射了ＥＲＯＳ～Ａ１卫 星，分辨率为１．８ｍ，这是美国以外的第一颗商业高 分辨率遥感卫星。２００６年４月，以色列发射了第二 颗高分辨率商业遥感卫星一ＥＲＯｓ—Ｂ，分辨率达到了 ０．７ｍ，其重要任务之一就是监视伊朗的核活动。 印度是对高分辨率遥感卫星最感兴趣的国家之 目前已建立了具有中、高不同分辨率的遥感卫 星体系。继上世纪８０与９０年代成功发射ＩＳＲ １Ａ／１Ｂ、 １Ｃ／ＩＤ（分辨率分别为３６ｍ、５．８ｍ）后，印度于２００５ 年５月成功发射了ＣＡＲＴＯＳＡＴ一１（测图卫星一１）高分 辨率测绘卫星，该卫星搭载有两个分辨率为２．５ｍ的 前一后视全色ＣＣＤ相机，两个相机可提供立体像对， 卫星带有精确的姿态和轨道控制系统（ＡＯＣＳ），利用 立体航带空三测量模块处理数据与地面控制点数据 库数据，能测制ｌ：１万比例尺地图。 英国萨瑞大学的萨瑞卫星技术公司在研究开发 低成本小卫星方面处于世界领先地位，英国的 ＴＯＰＳＡＴ（测绘卫星）就是由该公司研制的，分辨率 为２．５ｍ。 法国的ＳＰＯＴ卫星系列是世界上最早，也是以商 业模式运作最为成功的遥感卫星，但其ＳＰＯＴ卫星系 列的分辨率一直不是太高。进入２１世纪后，面对日 益激烈的竞争压力，为争夺高分辨率卫星影像市场， 于２００２年５月发射了分辨率为２．５ｍ的ＳＰＯＴ一５卫星。 台湾当局为侦察大陆的军事动向，打着商业应 用的幌子于２００４年４月发射了华卫２号（ＲＯＣＳＡＴ） 卫星，该卫星由法国制造，分辨率为２ｍ，２００５年该 卫星被更名为福卫２号（ＦＯＲＭＯＳＡＴ）。 ４应用现状 目前，商业高分辨率卫星影像的最大用户仍然 是军事与政府部门。美军相关法规规定，美军事测 绘管理机构——国家地理空间情报局（ＮＧＡ）统一负 责全军商业卫星影像的购买、处理、开发与分发任 务。ＮＧＡ购买的商业高分辨率卫星影像主要用于情报 分析研究，以及平时基础测绘数据与战时面向任务 数据的生产，以弥补军事卫星影像资源的不足。 从２０００年至今，ＮＧＡ已耗资数十亿美元购买商 业高分辨率卫星影像。仅在２００３年９月与２００４年９ 月，ＮＧＡ就分别与数字全球和轨道影像公司签署了４ 年价值达１０亿美元的购买ＱＵＩＣＫＢＩＲＤ与ＯＲＢＶＩＥＷ高 分辨率卫星影像的合同。美国政府在资金与政策上 的大力支持极大地促进了美国高分辨率遥感卫星产 业的发展。 近几年，由于高分辨率卫星影像资源的日益丰 富，影像的获取更加便捷，使得高分辨率遥感卫星 影像在民用领域的应用有了飞速的发展，除传统的 测绘应用外，新的应用领域不断扩展，如在城市规 划、道路建设以及旅游等领域都有了新的发展。 （下转第４１页）