3.5.1 气象卫星系列

1960年4月美国发射了第一颗气象卫星泰罗斯-1（Tiros-1）。随后，前苏联也相继发射了自己的气象卫星。目前，在轨道上运行的大多数气象卫星是由美国和俄罗斯发射的，其中很大一部分为极地轨道卫星，简称极轨卫星。 1966年美国发射第一颗业务气象卫星艾萨（ESSA）是极轨卫星，主要提供可见光云图。 1970年、1978年美国又相继发射诺阿（NOAA）和泰罗斯－N系列业务气象卫星。这些卫星都属于极轨气象卫星。极轨气象卫星的飞行高度一般在800-1500公里左右。由于卫星的飞行高度低，因此卫星照片分辨率高，图象清晰。1974年，美国成功地研制了第一颗静止业务环境监测卫星（GOES）。静止业务环境监测卫星在赤道的某一经度、约36000公里高度上，它环绕地球一周约需24小时，几乎与地球自转同步。从地球上看好象卫星是相对静止的，故又称为地球静止卫星。

气象卫星的特点：

（1）空间覆盖优势：成像面积大，极轨气象卫星在约900km的高空对地观测，一条轨道的扫描宽度可达2800km，地球静止卫星在3．6万公里的高空观测地球，一颗静止卫星的观测面积就可达1亿7千万平方公里，约为地球表面的1／3，有利于获得宏观同步信息，减少数据处理容量。

（2）时间取样优势：气象卫星观测可以大大地改善资料的时间取样频次，能短周期重复观测，静止气象卫星30分钟一次；极轨卫星半天一次，每天都可以得到覆盖全球的资料，利于对灾害性天气的动态监测。双星组网的极轨气象卫星也可以每天提供4次全球覆盖的图象资料和垂直探测资料。而常规高空站每天只在00时12时（世界时）进行两次观测,且无法观测海洋和无人地区。

（3）资料一致性优势：资料来源连续、实时性强、成本低。气象卫星是在较长一段时期内使用同一仪器对全球进行观测，资料的相对可比较性强、分布均匀一致性好。卫星资料则是对一定视场面积内的取样平均值，具有较好的区域代表性。

（4）综合参数观测：目前已成功地从气象卫星观测资料中导出了全球大气温度和湿度廓线、辐射平衡、海陆表面温度及云顶温度、风场、云参数、冰雪覆盖、云中液态水含量和降水量、臭氧总量和廓线、陆地下垫面状态、植被状况等诸多重要气候和环境参数，这是任何其他观测手段所不能观测的。

（5）应用领域优势：天气分析与气象预报，气候研究与气候变迁的研究以及资源环境领域的海洋研究、森林火灾、水污染。

2.5.2 陆地卫星系列

1、Landsat 卫星：

1967年NASA “地球资源技术卫星（ERTS）”计划预定发射6颗卫星，分别命名为ERTS-1、ERTS-2、ERTS-3。1972年7月23日美国发射第一颗“地球资源技术卫星ERTS-1”（Earth Recourse Technology Satellite)，在“雨云”号气象卫星基础上改装而成。1975年发射ERTS-2前，将6 颗卫星都改为“陆地卫星”（LANDSAT），称为LANDSAT-1、2、3、4、5等。1993年发射LANDSAT-6 ，卫星上天后发生故障而陨落。1999年LANDSAT-7成功发射。相继搭载的传感器包括反束光导摄像机（RBV）、多光谱扫描仪（MultiSpectral Scanner， MSS）专题成像仪（TM）、增强型专题成像仪（ETM+），如表1-2所示。

TM（Thematic Mapper，TM）专题制图仪装于Landsat4号5号卫星上，探测器共有100个，分七个波段。TM 在光谱分辨率、辐射分辨率和地面分辨率方面都比 MSS 有较大改进。在光谱分辨率方面，它采用 7 个波段来记录目标地物信息，与 MSS 相比，它增加了三个新波段，一个为蓝色 （蓝绿） 波段，一个为短波红外波段，一个为热红外波段，根据 MSS 数据使用的经验与光谱适用范围研究结果， TM 在波长范围（wavelength） 与光谱位置 （Nominal spectral location）上都作了调整。在辐射分辨率方面，TM 采用双向扫描，改进了辐射测量精度，目标地物模拟信号经过模 / 数转换，以 256 级辐射亮度来描述不同地物的光谱特性，一些在 MSS 中无法探测出的地物电磁辐射的细小变化，现在可以在 TM 波段内观测到。在地面分辨率方面， TM 瞬间视场角对应的地面分辨率为 30 米（第 6 波段除外）。各波段的波长范围，显示和判读特征如表1-3所示。1999 年 4 月 15 日 发射的Landsat 7上的ETM+由TM（Landsat4，5）和ETM（Landsat 6）发展而来。它是一个正对星下点成像、多光谱、垂直轨道扫描、可获取高地面分辨率影像的辐射计。扫幅宽度为185公里。ETM+在可见光和近红外（VNIR）范围内有4个分色波段，另有一个全色波段（Pan），这5个波段的传感器位于新开发的大规模硅探测阵列上，硅探测阵列安装于主焦面上。可见光、近红外和短波红外6个波段的探测器阵列各有16个探测器，沿轨道方向错开排列，每个探测器对应地面30×30m2大小。长波红外波段控测器阵列有8个探测器。对应地面大小为60×60m2，比以前TM上的热红外波段的分辨率提高了一倍。全色波段是新加的，探测器阵列包含32个探测器，每个探测器对应地面15×15m2。 陆地卫星提供了数字化形式的多谱段图像数据资料，促进了数字化图像处理技术的发展，扩大了陆地卫星的应用广度和深度。

2、SPOT卫星：

SPOT（Système Pour l’Observation de la Terre）地球观察卫星系统，地球观测试验卫星。法国于1986年2月发射的高性能地球观测卫星SPOT-1，目前SPOT-2， 3，4，5卫星已相继发射升空。由法国国家空间研究中心（CNES）为主设计制造，法国国家地理院负责图像处理。参与的国家还有比利时和瑞典。