国内遥感卫星资源综述

国内遥感卫星资源综述

作者：家辉 2018年10月

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概述

卫星遥感大数据的首要工作就是卫星遥感数据的获取，为了快速地获取所需的遥感数据，对现有遥感卫星的全面了解就显得尤为重要。鉴于目前国内外的遥感卫星已经发展多年，从绝对数量上也较为丰富，为了更好地对现有遥感卫星资源进行描述，将从国内和国外的角度分别介绍，国外部分暂不在本文讨论之内。本文主要聚焦国内遥感卫星的资源，先从宏观上进行了分析，介绍了遥感卫星的分类，然后根据分类分别梳理了各个分类中的重要遥感卫星、以及这些遥感卫星的技术特征及其应用场景等。最后，对国内遥感卫星资源情况进行了总结。

 

 

遥感卫星的分类

通常，根据遥感观测的对象，从大的方面可以分为对地遥感卫星、月球遥感卫星以及行星遥感卫星。这里只讨论对地遥感卫星。

 

根据对地观测的领域，可以将遥感卫星分为陆地、大气和海洋三大系列。也就是说，通过采用不同的传感器针对地球体系中的陆地、大气和海洋三大领域分别建立独立的遥感卫星对地观测体系。这三大系列的简单介绍如下：

 

[1] 陆地资源卫星

陆地资源卫星是指用于探测地球资源与环境的人造地球卫星，主要用于地球陆地资源调查、监测与评价。陆地资源卫星应用极为广泛，是对地遥感卫星中的主要类型。

 

[2] 气象卫星

气象卫星是指从太空对地球及大气层进行气象观测的人造地球卫星，主要用天气预报、气候预测、台风监测，洪涝灾害监测等等。

 

[3] 海洋卫星

海洋卫星是指针对地球海洋表面进行观测的人造地球卫星，主要用于海洋温度场，海流、海浪、海盐等方面的动态监测。

 

根据遥感卫星所载传感器工作的波段不同，又可以分为光学遥感卫星和微波遥感卫星。光学遥感卫星是指采用从可见光到红外区的光学领域的传感器采集遥感信息的卫星。微波遥感卫星是指通过微波设备来探测 、接收被测物体在微波波段（波长为1mm至1m）的电磁辐射和散射特性的卫星。微波遥感技术具有全天候昼夜工作能力，能穿透云层，不易受气象条件和日照水平的影响。

 

另外，根据遥感卫星的运行轨道不同，又可以分为太阳同步轨道卫星和地球同步轨道卫星。

根据通过返回还是直接传输的方式获取遥感数据，又可分为返回型(返回式)和传输型卫星。

 

国内主要遥感卫星系列

高分卫星系列（GF）

高分系列卫星是"高分专项"所规划的高分辨率对地观测的系列卫星。它是《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006～2020年）》所确定的16个重大专项之一。该专项系统于2010年经过国务院批准启动实施。

 

截止到目前(2018-10)为止，高分系列已经从高分一号发展到高分十一号，其中“高分一号”为光学成像遥感卫星；“高分二号”也是光学遥感卫星，但全色和多光谱相机的空间分辨率都提高了一倍，分别达到了1米全色和4米多光谱；“高分三号”为1米分辨率微波遥感卫星，也是中国首颗分辨率达到1米的C频段多极化合成孔径雷达（SAR）成像卫星；“高分四号”为地球同步轨道上的光学卫星，可见光和多光谱分辨率优于50m，红外谱段分辨率优于400m；“高分五号”不仅装有高光谱相机，而且拥有多部大气环境和成分探测设备，如可以间接测定PM2.5的气溶胶探测仪；“高分六号”的载荷性能与“高分一号”相似；“高分七号”则属于高分辨率空间立体测绘卫星。"高分八号"是高分辨率光学遥感卫星，主要应用于国土普查、城市规划、土地确权、路网设计、农作物估产和防灾减灾等领域。

高分九号是我国首颗敏捷卫星，卫星与相机采用了多项新技术，可实现卫星快速机动、稳定成像的功能，相机可实现全色分辨率0.5米，多光谱分辨率2米。

高分十号是侦察卫星，为监视在中国东部海域活动的美国航母而设计。2016年9月1日凌晨2点55分，高分十号卫星在太原卫星发射中心发射升空，但卫星未能成功进入轨道，最终在陕西商洛山阳县坠毁。

高分十一号卫星具有高分辨率、高承载、高机动、高精度、高数传、高智能等技术特点，并首次实现了单机产品100%国产化。据称，高分十一号可能能够实现10厘米或更小的地面图像分辨率。英国某杂志认为这是一枚用于军事目的卫星，可以达到美国“锁眼-12”号的分米级分辨率。

 

高分系列卫星覆盖了从全色、多光谱到高光谱，从光学到雷达，从太阳同步轨道到地球同步轨道等多种类型，构成了一个具有高空间分辨率、高时间分辨率和高光谱分辨率能力的对地观测系统。

 

 

风云气象卫星系列(FY)

风云气象卫星系列是中国于1977年开始研制的气象卫星，1988年发射了风云系列第一颗风云一号A卫星。

 

目前风云系列卫星已经发展出了两类四个系列。其中地球静止轨道气象卫星包括“风云二号”和“风云四号”两个系列，极地轨道气象卫星包括“风云一号”和“风云三号”两个系列。风云一号系列气象卫星是我国第一代极地轨道气象卫星，已经成功发射4颗卫星；风云二号系列气象卫星是我国第一代地球静止轨道气象卫星，已经成功发射8颗卫星；风云三号系列气象卫星是我国第二代极地轨道气象卫星，已经成功发射4颗卫星，可实现全球、全天候、多光谱、三维定量气象探测；风云四号系列气象卫星是我国第二代地球静止轨道气象卫星，可实现多光谱、高精度定量化测量，可获取高质量多通道地球表面和云的图像，实现大气温湿度三维结构探测、闪电探测，进行云图等遥感产品的广播。已经成功发射1颗卫星。

 

 

资源系列卫星(ZY)

资源卫星是专门用于探测和研究地球资源的卫星，可分陆地资源卫星和海洋资源卫星，一般都采用太阳同步轨道。我国已陆续发射了资源一号、资源二号和资源三号卫星。需要注意的是，本文所描述的类似"高分一号"、"资源一号"卫星都不是指具体的单颗卫星，而是指一个星座。所谓星座，就是由一些卫星按一定的方式配置组成的一个卫星网。

资源一号卫星，又称为中巴地球资源卫星，代号（ZY-01或者CBERS），于1999年10月14日成功发射。资源一号卫星是由中国和巴西联合研制，包括中巴地球资源卫星01星、02星、02B星、02C星和04星。资源一号02C卫星和02B卫星实现组网观测，分辨率达到2.36米。

资源二号主要用于城市规划、农作物估产、和空间科学试验等领域。于2000年9月首次发射，2002年10月27日第二发发射成功。资源二号空间分辨率可以达到3米。

资源三号卫星是中国第一颗自主的民用高分辨率立体测绘卫星，通过立体观测，可以测制1∶5万比例尺地形图，为国土资源、农业、林业等领域提供服务。

 

 

海洋系列卫星(HY)

1997年中国第一颗海洋卫星——海洋一号卫星正式立项，拉开了中国海洋系列卫星发展的帷幕。经过20多年发展，中国迄今已成功发射海洋一号A星(退役)、海洋一号B星(退役)、海洋一号C星、海洋二号A星、海洋二号B星、高分三号卫星等6颗海洋卫星，中法海洋卫星是中国最新成功发射的第7颗海洋系列卫星。目前已形成海洋水色(海洋一号卫星)、海洋动力环境(海洋二号卫星、中法海洋卫星)以及海洋监视监测(高分三号卫星)这3个海洋卫星系列。

 

环境一号(HJ)

环境一号是专门用于环境和灾害监测的对地观测系统，由两颗光学卫星(HJ-1A卫星和HJ-1B卫星)和一颗雷达卫星(HJ-1C)组成，拥有光学、红外、超光谱多种探测手段，具有大范围、全天候、全天时、动态的环境和灾害监测能力。

HJ-1A和HJ-1B于2008年9月在太原卫星发射中心“一箭双星”成功发射。HJ-1C于2012年11月在太原卫星发射中心发射。HJ-1具有监测PM10的能力，空间分辨率为300米。HJ-1C星配置的S波段合成孔径雷达，可获取地物S波段影像信息，空间分辨率为5米。

 

 

环境减灾卫星

环境减灾卫星于2003年由国务院批准立项，是中国专用于环境与灾害监测预报的卫星。它由2008年9月发射的A、B两颗中分辨率光学小卫星和2009年发射升空的一颗合成孔径雷达小卫星C星组成，主要用于对生态环境和灾害进行大范围、全天候动态监测，及时反映生态环境和灾害发生、发展过程，对生态环境和灾害发展变化趋势进行预测。

环境减灾卫星A、B星是一颗光学星，同一轨道面内，呈180相位，可见光探测将共同完成对地重复观测2天的观测能力。红外探测可形成４天的重复观测。

 

 

天绘一号

天绘一号属于地形地貌测绘类光学基础测绘卫星，其主要功能是为了满足中国国民经济建设对地理影像数据的需要。天绘一号包含三颗卫星，01星、02星、03星分别于2010年8月24日和2012年5月6日2015年10月26日发射成功并组网运行。

 

"遥感"系列卫星

“遥感”系列卫星专指冠以“遥感XX号卫星”的系列卫星，不包含国内的其他系列卫星，如资源，环境等。"遥感"系列卫星自2006年4月27日发射"遥感一号"以来，从"遥感一号"已发展到"遥感三十号"，最新的"遥感三十号"卫星于2018年1月25日在西昌发射成功。“遥感”系列卫星在公开的信息中介绍较少，大多用于科学实验和军事目的，如遥感5号、遥感12号属于尖兵八号型合成孔径雷达侦察卫星。

 

尖兵系列侦察卫星

尖兵系列卫星是中国的军用对地观测卫星，分为返回型与传输型两大类。主要用户为中国人民解放军总参谋部二部航空航天侦察局。主要用途为战略导弹提供地面固定目标的定位。返回式卫星也用于农作物的太空育种。

自1967年研制尖兵一号卫星（返回式0号星）以来，中国已经研发出尖兵一号到尖兵十号共12个型号的尖兵系列卫星，公开代号有返回式星、资源星和遥感星。其中最新的尖兵十号为第三代返回式照相侦察卫星，分辨率达分米级。

 

前哨系列红外预警卫星

预警卫星又称导弹预警卫星，是反导系统最重要的组成之一，没有它，对弹道导弹拦截就无从谈起。红外预警卫星一般发射在地球同步轨道上，卫星上装有高精度的探测器。红外预警卫星能够在对方洲际弹道导弹发射数秒后，探测到火箭发动机的红外影像。

从2009年到2014年，我国相继成功发射了多颗“前哨”系列天基红外预警卫星，初步建成了能够覆盖全球主要地区的太空导弹预警网络，成为继美俄之后第三个掌握这件“国之重”器的国家。

 

 

国内其他商业遥感卫星资源

高景一号卫星（SuperView）：高景一号总共包含四颗星，01/02卫星于2016年12月28日在太原卫星发射中心以一箭双星的方式成功发射。高景一号01/02卫星全色分辨率0.5米，多光谱分辨率2米。

2018年1月9日，高景一号03/04星在太原卫星发射成功。高景一号03/04星与同轨道的高景一号01/02星组网运行，四颗0.5米高分辨率光学遥感卫星可实现每轨10分钟成像并快速下传，每天可采集300万平方公里影像，采集效率更高，具备全球范围内任意目标一天内重访的能力。

 

吉林一号：吉林一号卫星是我国第一颗商用遥感卫星，开创了我国商业卫星应用的先河。截止2018年1月19日，“吉林一号”卫星星座在轨卫星数量增至十颗，这十颗卫星均由吉林长光卫星技术有限公司负责研制和商业化运营。2015年10月7日，“吉林一号”一箭四星包括1颗光学A星、2颗灵巧视频星以及1颗灵巧验证星在中国酒泉卫星发射成功。光学A星分辨率全色0.72米，多光谱2.88米。灵巧视频星(01星和02星)具备获取4K高清彩色视频影像能力，分辨率为1.13米。灵巧验证星主要为卫星新技术发展提供技术积累。

吉林一号视频03星(又名"林业一号")具有专业级的图像质量、高敏捷机动性能、多种成像模式和高集成电子系统，可以获取11km*4.5km幅宽、0.92m分辨率的彩色动态视频。于2017年1月9日在酒泉卫星中心发射成功。

吉林一号视频04，05，06星彩色分辨率为1米，在视频03基础上做了升级，具备更强的业务能力。于2017年11月21日在太原卫星中心发射成功。

吉林一号视频07星(又名"德清一号")是由长光卫星为浙江德清县人民政府、湖州莫干山高新区政府打造，主要围绕测绘、交通、水利、环保、农业、统计等多个行业提供遥感应用服务，推动大数据背景下的地理信息产业的发展。

吉林一号视频08星（又名"林业二号"）是长光卫星与吉林省林业系统深度合作的第二颗卫星，将继续为林业重点工作提供精准、时间与空间分辨率高、覆盖能力强、响应速度快的卫星数据服务。视频07星和视频08星于2018年1月19日在酒泉卫星发射成功。

 

珞珈一号：珞珈一号是国内首颗夜光遥感卫星，由武汉大学团队与相关机构共同研发制作，2018年6月2日成功发射升空。夜光卫星可提供我国及全球GDP指数、碳排放指数、城市住房空置率指数等专题产品，动态监测中国和全球宏观经济运行情况，为政府决策提供客观依据。

 

碳卫星：碳卫星是二氧化碳监测科学实验卫星，它于2016年12月22日在酒泉卫星发射中心成功发射入轨。中国的碳卫星是继日本和美国之后的第三颗全球“嗅碳”卫星。

碳卫星是一颗高空间分辨率和高光谱分辨率的全球二氧化碳监测科学试验卫星，以高光谱二氧化碳探测仪、多谱段云与气溶胶探测仪为主要载荷，监测精度为1-4ppm，具备对全球、中国及其它重点地区大气二氧化碳浓度的监测能力。

 

除了上述提到的各类卫星，还有很多组织或个人发射的卫星，但总体规模不大，有些已退役，这里就不逐一列出。

 

总结

自我国1970年发射第一颗人造地球卫星--东方红一号卫星以来，我国卫星经历了四十多年的发展，目前已经涵盖了卫星的各个方面，种类齐全。遥感卫星已呈现高空间分辨率、高光谱分辨率和高时间分辨率的"三高"特征，民用空间分辨率已达分米级别。遥感卫星的数量也越来越多，近年来发射的卫星曾加速态势，截止2018年10月29日，2018年我国航天发射已超过31次，每次发射的卫星大多数还不止一颗卫星。但是，与美国等发达国家相比，我国的卫星遥感应用水平还存在很大的差距。近些年国家政策也在加大对卫星遥感应用的支持力度，力求在卫星遥感应用上取得更大的突破。

 

参考资料：

[1] http://www.cnsa.gov.cn/ 国家航天局

[2] http://www.cresda.com  中国资源卫星应用中心

[3] http://www.nsmc.org.cn 国家卫星气象中心

[4] http://www.secmep.cn/  环境保护部卫星环境应用中心

[5] https://baike.baidu.com 百度百科

[6] http://www.spaceflightfans.cn/ 航天爱好者网

[8] http://www.charmingglobe.com 长光卫星技术有限公司

[9] http://www.aihangtian.com/fashe/china-2018.html 2018年中国航天发射记录