环境减灾二号A/B卫星在轨定标模式设计与验证

环境减灾二号A/B(HJ-2A/B)卫星上搭载了16 m相机、大气校正仪、高光谱成像仪和红外相机4台有效载荷,主要执行中等分辨率下的800 km大幅宽对地观测和定量化遥感任务,因此高精度的辐射定标对环境减灾二号A/B卫星的数据处理和应用至关重要。为了保证4台成像体制各不相同的载荷能够满足在轨长期稳定的辐射响应精度,文章介绍了卫星对日定标、对月定标、偏航定标、载荷内定标等各种在轨辐射定标模式的设计方法,通过卫星获取的在轨定标遥测和图像数据,分析了卫星发射入轨后各种定标模式下遥测及相关定标数据。结果表明：各类型在轨辐射定标模式可以有效实现对4台载荷的辐射定标,获取的高质量辐射定标数据可以满足各载荷在轨长期稳定运行的辐射定标需求,可为后续光学遥感卫星在轨辐射定标设计提供参考。     

环境减灾二号A/B卫星红外相机摆扫行周期设计及影响分析

针对环境减灾二号A/B卫星宽幅摆扫式光学遥感相机的行周期设计,文章建立了结合卫星轨道数据和相机设计指标的搭接率计算模型,并经环境减灾二号A/B卫星上的红外相机设计指标进行了仿真分析,同时结合卫星红外相机在轨获取的图像数据质量进行了统计,对模型的影响进行了分析和验证。结果表明：提出的搭接率仿真模型得到的结果与卫星在轨实测结果一致性良好,且卫星红外相机在轨获取图像的搭接率指标正常,可以满足后续处理和用户使用要求。该模型可以有效用于扫描式光学遥感相机指标设计中,分析结果也可为后续相关航天遥感相机设计提供参考。     

环境减灾二号A/B卫星应急管理应用系统设计

环境减灾二号A/B卫星搭载可见光-近红外多光谱、高光谱、红外、大气校正仪等载荷,具备多要素、大幅宽、高重访监测优势,可为新时代应急管理提供重要的监测数据。文章从环境减灾二号A/B卫星应用需求出发,开展卫星应用系统的架构设计,探讨了应用模式。卫星应用系统建设的关键是如何围绕复杂多变灾害场景,将环境减灾二号A/B卫星优势充分发挥,实现面向多灾种灾害全流程的卫星遥感信息产品制作。文章的相关内容可为相关应用系统建设和卫星应用提供参考。     

“高分五号”卫星概况及应用前景展望

"高分五号"卫星是中国高分辨率对地观测系统重大专项中实现高光谱分辨率观测的卫星,运行于高度705km的太阳同步轨道,装载可见短波红外高光谱相机、全谱段光谱成像仪、大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪、大气主要温室气体监测仪、大气痕量气体差分吸收光谱仪、大气气溶胶多角度偏振探测仪等6台有效载荷,具备高光谱与多光谱对地成像、大气掩星与天底观测、大气多角度偏振探测、海洋耀斑观测等多种观测手段,获取从紫外至长波红外(0.24~13.3μm)高光谱分辨率遥感数据;载荷的光谱分辨率最高可达0.03cm~(–1),具备在轨定标功能,绝对辐射定标精度优于5%,光谱定标精度最高可达0.008cm~(–1)。卫星将在环境综合监测、国土资源调查和气候变化研究等方面发挥重要作用。     

高光谱观测卫星及应用前景

介绍了我国高分辨率对地观测系统重大专项中第一颗实现高光谱分辨率观测的高光谱观测卫星(GF-5)卫星及其应用前景。该卫星设计运行于高度705km的太阳同步轨道,装载可见短波红外高光谱相机、全谱段光谱成像仪、大气主要温室气体监测仪、大气痕量气体差分吸收光谱仪、大气气溶胶多角度偏振探测仪、大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪共6台有效载荷。卫星的光谱分辨率高且谱段全,具备高光谱与多光谱对地成像、大气掩星与天底观测、大气多角度偏振探测、海洋耀斑观测等多种观测模式,获取从紫外至长波红外(0.24~13.3μm)高光谱分辨率遥感数据;数据辐射分辨率高,载荷的光谱分辨率最高0.03cm-1,具备在轨定标功能,绝对辐射定标精度优于5%,光谱定标精度最高0.008cm-1;长波红外空间分辨率高;高码速率数传;高可靠长寿命设计。卫星入轨后将在环境综合监测、国土资源调查和气候变化研究等方面发挥重要作用。其典型应用有陆表环境综合观测、陆表局地高温及城市热岛效应监测、矿物填图、大气成分全球遥感监测和大气污染气体监测等。     

环境与灾害监测预报小卫星星座A/B卫星运行与发展展望

环境与灾害监测预报小卫星星座A/B卫星(简称环境减灾一号A/B卫星)于2008年9月6日发射入轨,到2018年9月已经运行十年。十年来,作为我国环境与灾害监测预报首个专用卫星星座,双星一直在为我国环境保护、灾害监测及其他行业提供连续不断的可见光、红外及超光谱遥感数据信息。文章分析整理了十年来双星在轨星座运行情况、卫星供电情况及其他卫星主要功能状态,简述了成像任务及应用情况,分析提出了星座主要技术成果,总结了双星设计与在轨运行的成功经验,并对环境减灾后续卫星技术进行了分析与展望。     

环境减灾二号A/B卫星红外相机在轨性能测试与稳定性评估

环境减灾二号A/B卫星发射入轨后,已经在轨运行1年,期间对2颗卫星上的红外相机展开了一系列在轨测试及其性能评估工作。以2台红外相机获取到的在轨几何特性、辐射特性和在轨遥测等数据为基础,对其幅宽、空间分辨率、谱段间配准、传递调制函数、信噪比、辐射定标精度等指标参数进行全面测试和评估,并对扫描机构稳定性、制冷机工作稳定性、漫反射板反射率及系统稳定性进行评估。在轨性能测试与稳定性评估结果表明：2台红外相机在轨各项系统性能指标良好,工作稳定。     

环境减灾二号A/B卫星成像模式设计与效能评价

针对环境减灾二号A/B卫星有效载荷类型多、数据量大、各载荷成像约束不同等特点,根据多用户对图像质量、数据需求量、获取时效性的应用需求,设计了环境减灾二号A/B卫星常规成像模式、应急成像模式、特殊成像模式等各类成像模式,并进行了说明。在轨测试结果表明：环境减灾二号A/B卫星成像模式设计正确、合理。经卫星成像效能分析,两颗卫星两天时间内可对全国陆地区域进行覆盖性观测,并可对全球南北纬80°内任一目标进行观测。此文可为后续光学遥感卫星成像模式设计提供参考。     

高分五号卫星在轨工作状态

正高分五号卫星运行在高度705 km、升交点地方时13:30的太阳同步轨道,装载可见短波红外高光谱相机、全谱段光谱成像仪、大气气溶胶多角度偏振探测仪、大气痕量气体差分吸收光谱仪等六台遥感仪器。     

环境减灾-1B卫星红外相机的研制

红外相机是环境减灾-1B卫星上的主要载荷之一,具有近红外、短波红外、中波红外和长波红外4个探测谱段,幅宽720km、地面像元分辨率150m/300m,主要用于自然灾害、环境污染等的监测、预报、评估.红外相机的研制中,解决了高精度双面镜扫描及其定标、弱信号高增益放大及载荷轻小型化等关键技术,成功应用了多元红外探测器和空间斯特林制冷技术,中波红外和长波红外通道共用一个光路,集成到一个焦面上,由同一台斯特林制冷机制冷.其中中波红外和长波红外通道相结合,具有200～500K的大动态范围,提高了对地物热特性和火灾监测的能力.自2008年9月卫星发射以来,红外相机运行稳定,各项指标达到了研制要求,在雪灾、旱灾、火灾和秸秆焚烧、水体污染等环境灾害监测方面有较高的应用价值,已分别纳入到民政部和环保部的卫星减灾、环境监测业务化系统.     

环境减灾二号A/B卫星在辽东湾海冰监测中的应用

为减少由冬季寒潮导致的海冰灾害损失,利用遥感手段对我国高纬度海域海冰风险进行监测,并提供决策支撑。文章利用环境减灾二号A/B卫星的16 m分辨率多光谱数据,采用基于DeepLab V3模型的语义分割方法,对渤海辽东湾地区的海冰范围进行提取和动态分析,得出海冰范围的动态变化规律,并进行提取精度评估。结果表明：利用该方法的海冰提取准确率可以达到97.4%以上,可以满足海冰的日常监测需要,验证了环境减灾二号A/B卫星在风险要素遥感监测的应用能力。     

环境减灾-1B卫星红外相机数据减灾应用研究

红外相机是环境与灾害监测预报小卫星星座环境减灾-1A、1B（HJ-1A、1B）卫星的3种主要载荷之一,具有宽覆盖、空间分辨率相对较高的特点。文章介绍了以红外相机数据为主,并结合其他遥感数据在我国西藏东南部雪灾、华北地区雪灾、黑龙江火灾、中国北方大范围旱灾以及澳大利亚火灾等灾害预警、灾害监测和灾情评估等方面的应用,结果表明红外相机数据在国内外雪灾、火灾、干旱等自然灾害的预警监测评估中可以发挥重要作用。     

环境减灾A、B星应用能力分析

面对全球气候变化,提高综合减灾科技能力已成为各国十分关注的热点问题之一。2008年9月6日,环境减灾A、B两颗光学小卫星(简称"环境减灾A、B星")成功发射,标志着我国开展灾害监测有了稳定的卫星数据源,也是我国着力提高科技减灾能力的重要举措之一。作为环境减灾小卫星星座建设的第一步,A、B星成功发射以来,国家减灾中心(民政部卫星减灾应用中心)积极组织开展运行管理与应用工作。一年来,针对环境减灾A、B星的特点,国家减灾中心联合国内外相关单位和领域专家,共同开展了环境减灾A、B星CCD、超光谱成像仪、红外相机数据处理与应用研究工作,并取得了阶段性成果。应用表明,卫星数据稳定、"三合一"、大幅宽、高重访周期等优势使得环境减灾A、B星颇受用户的青睐。     

环境减灾二号A/B卫星高光谱成像仪设计与验证

高光谱成像仪是环境减灾二号A/B卫星上唯一可以获取高光谱数据的载荷。文章从幅宽和空间分辨率2个方面介绍了国内外高光谱成像仪的发展现状;基于大孔径静态干涉光谱成像(LASIS)技术原理和高光谱成像仪系统组成,提出幅宽增大和空间分辨率提高会带来偏流角偏差控制和高速图像传输等问题;对摆镜“轻巧型”结构、高精度运动部件及大尺寸高精度干涉仪进行设计,以满足偏流角偏差分析提出的高光谱成像仪推扫方向与探测器光谱方向夹角优于2.7′的要求,采用大面阵CCD高速成像技术,实现电路规模仅为原有技术的1/4。环境试验和在轨成像结果表明：高光谱成像仪调制传递函数(MTF)大于0.24,星上定标精度优于2 nm,在轨获取的可见光近红外(VNIR)及短波红外(SWIR)光谱图像立方体正确,曲线准确度相对偏差优于5%,高光谱成像仪的设计具有有效性。     

国内动态

正北斗导航卫星将具备搜索救援功能9月19日,中国在西昌卫星发射中心成功发射第三十七、三十八颗北斗导航卫星。这两颗卫星属于中圆地球轨道卫星,是中国北斗三号系统第十三、十四颗组网卫星。在这两颗卫星上,首次装载了国际搜救组织标准设备,将为全球用户提供遇险报警及定位服务。(新闻来源:北斗卫星导航系统网站)环境减灾一号A/B卫星稳定运行十周年9月17日,遥感卫星技术与应用发展研讨会召开,会上对环境减灾一号A/B卫星在轨运行十周年的情况进     

环境减灾-1A、1B卫星技术

"环境与灾害监测预报小卫星星座"A、B卫星(环境减灾-1A、1B卫星,简称HJ-1A、1B卫星)是我国新一代民用光学对地遥感小卫星,具有48h对中国境内及周边地区实现无缝覆盖观测的能力.文章介绍了HJ-1A、1B卫星的主要技术方案、技术创新点和特点,以及在轨各种光学相机的使用效果和主要应用领域,可为我国后续环境减灾监测预报遥感小卫星系列发展提供有益的技术参考.     

环境减灾-1A、1B卫星光学载荷在轨运行情况分析

环境减灾-1A、1B卫星于2008年9月6日发射升空,至2013年7月20日,2颗卫星的4台宽覆盖多光谱CCD相机、1台超光谱成像仪(HSI)和1台红外相机(IRS)已在轨稳定工作近5年,共获取超过61万景2级地面遥感图像数据。文章对在轨运行的光学载荷遥测参数进行了统计和分析,结果表明:DC/DC电压遥测变化量不超过5%,关键光机部位温度遥测变化量小于2.25℃,转动部件电压和电流遥测变化量小于1%,遥测参数均在设计范围内,显示光学载荷在轨稳定正常工作。最后,综合分析了光学载荷图像数据应用情况,分析表明:光学载荷图像数据具有较强的地物影像分类、提取和分辨能力,与国外同类卫星比较,水体识别符合度达到90%以上,旱情分级符合度大于66%,光谱分辨率达到5nm,积雪范围提取精度达到90%以上,在各类应用领域发挥了较大的效能。     

环境减灾二号A/B卫星在生态保护红线区植被覆盖信息提取中的应用

选择北京百花山国家级自然保护区作为典型试验区,以我国高分一号(GF-1)卫星数据提取结果作为参考,开展环境减灾二号A/B(HJ-2A/B)卫星数据在生态保护红线区植被覆盖遥感信息提取中的应用分析。试验结果表明：基于HJ-2A/B卫星16 m多光谱遥感数据对地表植被覆盖度进行估算得到的结果精度、分级统计面积与参照数据估算的结果一致性较好,而且空间分布趋势与参照数据结果也大致吻合,能够满足生态保护红线区植被覆盖信息提取业务需求。下一步可深入挖掘环境减灾二号A/B卫星的应用潜力,通过与高分一号、高分六号卫星进行协同观测,提升防灾减灾、环境保护等业务的能力,更好地服务于国土资源、水利、农业、林业、地震等行业。     

高分五号卫星

正高分五号(GF-5)卫星于2018年5月9日在太原卫星发射中心成功发射。GF-5卫星运行在平均轨道高度705km、倾角98.2o的太阳同步轨道,发射质量约2800kg,整星功率1700W,设计寿命为8年。GF-5卫星配置有6台先进有效载荷,观测谱段覆盖紫外至长波红外,包括:大气环境红外甚高光谱分辨探测仪、大气痕量气体差分吸收光谱仪、全谱段光谱成像仪、大气主要温室     

基于环境减灾二号A/B卫星HSI数据的太湖叶绿素遥感监测研究

叶绿素a(Chl-a)是湖泊富营养化和初级生产力评价的关键指标。在传统地面观测受限于时空尺度的问题下,高光谱遥感为光学特性复杂的内陆湖泊监测提供了新的思路。文章针对环境减灾二号A/B卫星高光谱成像仪(HJ-2A/B HSI)数据的湖泊叶绿素定量监测能力问题,选择太湖为研究区域,结合地面同步观测数据和准同步的哨兵-2(Sentinel-2)卫星多光谱(MSI)数据,系统评估了HJ-2A/B HSI数据的遥感反射率数据质量,构建了太湖叶绿素HJ-2A/B HSI遥感反演模型。模型的平均绝对百分比误差(MAPE)为37.5%,均方根误差(RMSE)为0.0078 mg/L,HJ-2A/B HSI与Sentinel-2 MSI影像提取的叶绿素浓度整体空间趋势基本一致。结果表明：HJ-2 HSI可为内陆湖泊叶绿素及其它水质参数的遥感定量监测提供有效的数据支撑,并仍可在辐射数据质量、大气校正等方面进行进一步的优化,以满足水环境遥感业务化监测的应用需求。