什么是卫星遥感技术

卫星遥感是指从地面到太空观测地球和天体的综合性技术系统的总称卫星数据可以从遥感技术平台获得，由遥感仪器和信息接受，处理和分析

遥感是一种通过在距离卫星或飞机一定距离处测量其反射和发射的辐射来探测和监测一个区域的物理特征的方法遥感相机收集图像，帮助研究人员感知地球上的事物

而卫星和飞机上的相机拍摄的是地球表面的大片区域，比站在地面上看到的要多得多船上的声纳系统可以用来在不进入海底的情况下拍摄海底图像卫星照相机可以用来拍摄海洋温度变化的照片

地球遥感图像的一个具体用途是从空间绘制大型森林火灾图此外，远程卫星可以跟踪云层，以帮助预测天气或观察火山爆发，并帮助观察沙尘暴它们还被用来监测几年或几十年内城市的发展和农田或森林的变化

01.遥感卫星是如何工作的。

遥感卫星也叫对地观测卫星或地球遥感卫星它们被用作间谍卫星或用于环境监测，气象和制图最常见的类型是地球成像卫星，它拍摄类似于航空照片的卫星图像有些EO卫星可以在不成像的情况下完成遥感，例如在全球导航卫星系统的无线电掩星中

日前，伴随着第一颗人造卫星Sputnik 1的发射，遥感卫星首次出现它发回了科学家用来研究电离层的无线电信号

美国宇航局于1958年1月31日发射了第一颗美国卫星探索者1号辐射探测器发回的信息导致了地球范艾伦辐射带的发现

日前，作为美国宇航局电视红外观测卫星计划的一部分，TIROS—1号宇宙飞船发射了从太空拍摄的第一张天气图的电视画面。

遥感卫星携带的大多数仪器应在相对较低的高度运行通常避免低于500—600公里的高度，因为在低海拔的显著空气阻力意味着他们必须更频繁地重新提升轨道

欧洲航天局的地球观测卫星ERS—1，ERS—2和Envisat以及欧洲气象卫星应用组织的MetOp航天器都在大约800公里处运行欧洲航天局的Proba—1，Proba—2和SMOS宇宙飞船从大约700公里处观察地球迪拜卫星—1号和迪拜卫星—2号是阿拉伯联合酋长国的地球观测卫星，也放置在低地球轨道上，提供地球各部分的卫星图像

要获得低轨道的全球覆盖，它必须是极地轨道，或几乎极地轨道低轨道的轨道周期约为100分钟地球围绕其极轴旋转，在连续的轨道之间旋转约25°，导致地面轨道在经度25°处向西移动极轨遥感卫星大多在太阳同步轨道

卫星上的传感器或仪器使用太阳作为照明源或提供自己的照明源来测量反射的能量由来自太阳的自然能量供电的传感器是无源传感器自己提供能量的传感器称为主动传感器

无源传感器包括不同类型的辐射计和分光计，前者用于定量测量选定波段的电磁辐射强度，后者是用于探测，测量和检查反射电磁辐射光谱内容的仪器大多数用于遥感的无源系统工作在电磁波谱的可见光，红外线，热红外线和微波部分它们测量陆地和海洋表面温度，植被特征，云和气溶胶特征以及其他物理特征

大多数被动传感器无法穿透密集的云层，这意味着它们被限制在热带等频繁密集的云层覆盖的观测区域内。

主动传感器包括不同类型的无线电探测和高度计，雷达传感器和散射计大多数有源传感器工作在电磁波谱的微波波段，这使它们能够在大多数情况下穿透大气层这些传感器有助于测量气溶胶，森林结构，降水和风，海面地形和冰的垂直剖面

02.遥感卫星用什么轨道。

卫星所处的轨道主要有三种类型:极地轨道，非极地近地轨道和地球静止轨道。

地球静止轨道上的航天器

极地卫星位于与赤道面倾斜近90度的轨道面上这种倾斜使卫星能够感知整个地球，包括极地区域，从而提供从地面难以到达的位置的观测许多极地轨道卫星也被认为是太阳同步的，这意味着卫星在每个周期的相同太阳时经过相同的地方

极地轨道可以上升也可以下降在上升轨道中，当卫星的路径穿过赤道时，卫星将从南向北移动在下降轨道上，卫星从北向南移动

非极地近地轨道卫星通常位于距离地球表面不到2000公里的高度作为参考，国际空间站的轨道高度约为400公里这些轨道没有全球覆盖，只是覆盖了部分纬度范围

地球静止卫星跟随地球自转，以相同的转速运动正因为如此，在地球上的观测者看来，卫星似乎固定在一个地方因此，这些卫星在每次观测中捕捉到地球的相同视图，几乎连续覆盖一个区域

03.数据处理，解释和分析

从卫星上的仪器获得的遥感数据需要经过处理才能被大多数研究人员和应用科学的用户使用。

大多数原始的美国航天局地球观测卫星数据是在美国航天局科学调查员领导的处理系统的设施中处理的NASA的地球科学数据保存在特定学科的分布式活动存档中心，完全开放，不受数据用户的限制

大多数数据是以分层数据格式或NetCDF格式存储的许多数据工具可用于子集，转换，可视化和导出到各种其他文件格式

一旦数据被处理，它们就可以用于各种应用，从农业到水资源到健康和空气质量单个传感器无法解决给定应用中的所有研究问题通常有必要利用多种传感器和数据产品来解决它们的问题，同时牢记不同光谱，空间和时间分辨率所提供的数据的局限性

创建卫星图像

许多传感器收集不同光谱波长的数据例如，Landsat 8上的OLI波段1收集0.433—0.453微米的数据，而MODIS波段1收集0.620—0.670微米的数据OLI有9个波段，MODIS有36个波段，所有这些波段都测量不同区域的电磁波谱您可以组合波段来生成数据图像，以显示表面中的不同要素图像通常用于区分研究区域的特征或确定研究区域

真彩色图像显示了人类眼睛看到的地球对于Landsat 8 OLI真彩色图像，传感器波段4，3和2将被合并

其他光谱带组合可用于具体的科学应用，如洪水监测，城市化描绘和植被制图例如，使用M11，I2和I1波段生成假彩色可见红外成像辐射计图像对于区分烧伤疤痕与低植被或裸露土壤和暴露的洪水地区非常有用

火疤在大地卫星的波段7中反射强烈，该波段获取短波红外范围的数据图中看不到火痕，这是标准的真彩色图像

图中火疤用红色清晰突出，是假彩色红外图像。图像解释

将数据处理成不同波段组合的图像后，这些图像有助于资源管理决策和灾害评估这需要对图像进行适当的解释

了解比例—根据图像的空间分辨率，有不同的比例，每个比例提供不同的重要特征例如，在跟踪洪水时，详细的高分辨率视图将显示哪些住宅和企业被水包围更广泛的景观视图显示了县或大都市地区的哪些部分被淹没，可能是水源一个更广阔的视野将显示整个地区——洪水泛滥的河流系统或控制水流的山脉和山谷半球视图将显示与洪水相关的天气系统的移动

寻找图案，形状和纹理—许多特征可以通过它们的图案或形状很容易地识别出来例如，农业区通常是几何形状的，通常是圆形或矩形直线通常是人造结构，如道路或运河

定义颜色—通过颜色区分要素时，了解创建影像时使用的波段组合非常重要真实或自然的彩色图像是使用波段组合创建的，这些波段组合复制了我们从太空俯视时亲眼所见的内容水吸收光，所以在真彩色图像中通常显示为黑色或蓝色，水面反射的阳光可能使它看起来是灰色或银色的沉积物可以让水看起来更棕色，而藻类可以让水看起来更绿植被的颜色随季节而变化:在春季和夏季，通常是鲜绿色，秋天可能有橘黄色，黄色，茶色，冬天可能会有更多的棕色裸露的地面通常是一些棕色阴影，尽管这取决于沉积物的矿物成分由于混凝土的广泛使用，城市地区通常是灰色的在真彩色图像中，冰雪是白色的，但云也是白色的当使用颜色来识别物体或特征时，还必须使用周围的特征来将事物置于上下文中

了解被观察的区域有助于识别这些特征例如，知道某个区域最近被野火摧毁，有助于确定植被在遥感图像中可能看起来不同的原因

定量分析

利用图像分类算法可以更容易地区分不同的土地覆盖类型图像分类使用单个图像像素的光谱信息使用图像分类算法的程序可以自动将像素分组到所谓的无监督分类中

用户还可以指明已知土地覆盖类型的区域，以训练程序对像素进行分组，这被称为监督分类或者地图或影像也可以集成到GIS中，然后将每个像素点与其他GIS数据进行比较

卫星还经常携带各种传感器来测量生物地球物理参数，如海面温度，二氧化氮或其他空气污染物，风，气溶胶和生物量这些参数可以通过统计和光谱分析技术进行评估