對地觀測衛星

1957年前蘇聯發射了世界上第一顆人造衛星，徹底改變了千百年來人類只能從地球表面進行局部觀測的歷史。此後相繼發展起來的氣象、資源、海洋衛星等，均以遙感為探測手段，從外部空間對地球進行觀測，從而獲取所需的各種空間信息，因而都統稱為對地觀測衛星。

隨著航天技術、計算機技術、通信技術、信息處理技術的進步，現代空間對地觀測技術得到前所未有的發展。目前，世界各國已經建立了面向各種應用的多個空間對地觀測系統，構成了對陸地、海洋、大氣等各個層面的全方位立體觀測體系，在維護國家安全、促進經濟建設和推動技術發展等諸多方面發揮著越來越重要的作用。對地觀測衛星包括地球資源衛星、軍事偵察衛星、海洋衛星和測地衛星等。

按照應用目的的不同，對地觀測衛星可分為民用遙感衛星、商用遙感衛星、軍用遙感衛星。

（1）軍用對地觀測衛星主要用于軍事情報偵察以及作戰信息支援等，又可以分為成像偵察衛星、電子偵察衛星、海洋監視衛星、導彈預警衛星、核爆監測衛星。目前，只有美國、俄羅斯有全部五類軍用對地觀測衛星，也代表了全球對地觀測衛星的最高水平，最高解析度已達0.1m。

（2）民用遙感衛星主要以政府投資為主，其數據產品主要供應政府部門或免費提供，目前已經形成了氣象衛星、資源衛星、海洋衛星、環境與災害監測衛星等完整的體系。

（3）商用遙感衛星由商業公司投資建造，其數據採用商業化運營。隨著衛星遙感產業化進程的不斷推進，民用衛星的數據也逐漸形成了商業化運營。

地球資源衛星離地面的高度一般在700公里左右，這樣的高度比飛機的飛行高度大上百倍。用地球資源衛星普查我國全境的資源，只需要拍攝300～500張照片，而用飛機普查我國全境的資源就需要拍攝50～100萬張照片。

地球資源衛星可以勘測地球上所有地區偽資源，而不受地形等自然條件的限制。同時，地球資源衛星還可以在不同的季節對同一地區進行反覆勘測，這十分適合於對一些隨季節變化的農作物等進行觀測。

1972年7月美國發射了第一顆實驗型的"地球資源衛星I"，后改稱"陸地I"。這顆衛星是在"雨雲"氣象衛星的基礎上改成的。它的外形和"雨雲"完全一樣。這顆衛星進入軌道工作后，獲得了許多很重要的資料；它發現了世界上許多重要的礦藏資訊，如確認巴基斯坦某地有兩個班岩銅礦；糾正了一些地理參數，如我國西藏改則縣的塔克錯湖原標95.8平方公里，實際應該是495.5平方公里；發現了日本大飯灣海面和美國紐約州的一條河流的嚴重污染狀況；還拍攝了我國首都的照片。在它拍攝的北京地區的照片上，可以清晰地看出故宮、北京大學、東郊機場。

法國政府於1978年決定研製"斯波特（SPOT）"地球資源衛星，用以調查自然資源、如礦藏資源、植物資源和作物產量等。"斯波特1號"從1986年起已開始服務。"斯波特"衛星發射時質量為1850公斤，長2米，寬2米，高4.5米，兩塊太陽電池板展開后寬三5.6米，輸出電功率1800瓦。

"斯波特"衛星上裝有兩台高解析度攝像機。攝像機焦距長l米，孔徑f/3.5。它們工作在可見光和近紅外波段，分為四個光譜帶：0.50～0.59微米、0.61～0.68微米、0.79～0.89微米和0.51～0.73微米。前三個波段的地面解析度為20米，最後一個波段的地面解析度為10米。"斯波特"衛星運行在太陽同步軌道上，軌道高832公里，傾角98.7°。兩台攝像機同時工作，26天內可以覆蓋全球。

我國從20世紀70年代後期開始對遙感技術的探索和對地觀測衛星的研製，目前已成功研製中巴地球資源衛星、氣象衛星、海洋衛星、環境減災衛星、立體測繪衛星等衛星系列，高解析度對地觀測系統重大科技專項也於2010年啟動實施。初步形成不同解析度、多譜段、穩定運行的衛星對地觀測體系，大大提升了我國衛星遙感數據獲取能力，為衛星遙感規模化與業務化應用提供了穩定的數據源。

要贏得一場現代戰爭的勝利，首先摧毀敵方的戰略目標，在軍事行動中是十分重要的。戰略目標包括兩種：一種是直接軍事目標，如導彈核武器基地、海空軍基地、彈藥倉庫和主要指揮控制中心等；另一種是和軍事有關的經濟實力目標，如重要軍事工廠、發電廠和交通樞紐等。

要摧毀敵方的戰略目標，首先要知道這些目標的情況。在現代科學技術發展的今天，靠深入敵方腹地進行偵察是十分困難的。人造衛星出現以後，蘇美兩國就把軍事偵察衛星放在優先發展的地位。據不完全統計，30多年來。蘇聯已經發射了近千顆軍事偵察衛星。現在，軍事偵察衛星已經成為戰略武器不可缺少的夥伴。

根據不同的偵察手段和偵察任務，偵察衛星可以分為照相偵察、電子偵察和預警等不同種類。

這種衛星裝有可見光照相機、多光譜照相機、多光譜掃描儀和電視攝像機等各種不同遙感器。按照衛星所拍到的照片的處理方法不同，照相偵察衛星有返回型和傳輸型兩種。返回型衛星拍攝的膠捲由暗道送入衛星的回收艙，隨回收艙一起返回地面。如"發現者"照相偵察衛星就是用這種方法。這種方法一般用於可見光照相偵察手段。返回型照相偵察衛星必須解決衛星從軌道上返回地面的技術。傳輸型照相偵察衛星把拍到的照片直接用無線電發回地面。因此，這種偵察衛星傳遞情報迅速，可以把一些活動的軍事目標，如兵力調動、導彈核潛艇航向等資料立即報告地面。這種方法通常用電視攝像機、多光譜照相機和多光譜掃描儀等作偵察手段。

為了儘可能使衛星上的相機"看清"地面目標，照相偵察衛星的運行軌道不高，一般離地面為200公里左右。

照相偵察衛星為蘇、美兩國提供了許多極其重要的軍事情報。

電子偵察衛星是一種利用衛星上的無線電接收設備去接收敵方預警雷達和軍用電台所發出的無線電波的偵察衛星。分析這些無線電信號，可以知道預警雷達所用的脈衝頻率。脈衝寬度等重要參數和軍用電台的通信情報。此外，還可以確定預警雷達和軍用電台的位置。

電子偵察衛星的運行軌道比照相偵察衛星的軌道要高一些通常離地面500公里左右。

電子偵察衛星的"壽命"很長，只要衛星上的無線電接收機和天線不出故障，並有充足的電源，衛星就能日夜不停地工作，一般可工作5年左右。

隨著戰略核武器的發展，出現了一種。這種衛星是設在地球同步軌道上的一個忠於職守的哨兵。裝在預警衛星上的無線電雷達和紅外探測器日夜監視著敵方洲際彈道導彈和核潛艇，一旦敵方導彈起飛，預警衛星在一分半鐘之內就能發現，並且通知地面指揮中心，以便採取相應的應戰措施。

（1）感測器解析度不斷提高。地球之眼公司最新發射的GeoEye-1衛星最高空間解析度已達0.41m，其後續型號GeoEye-2預計2011年發射，解析度將達到0.25m。民用和商業衛星大有接近甚至超過軍用衛星的發展趨勢。在資源調查、農作物長勢、病蟲害、土壤狀況、地質勘查等領域，對光譜解析度的要求也不斷提高，使光譜解析度從微米級的多光譜向納米級的超光譜發展。在農業遙感應用上，用於進行作物長勢動態、災害等地表變化快的監測，對高時間解析度遙感影像的使用提出了極高的要求。可見，隨著衛星遙感技術應用的不斷深入，高的時間、空間、光譜解析度將成為衛星遙感技術發展的重要趨勢。

（2）對地觀測衛星向網路化發展。近年來，用多顆小型衛星組網運行，達到高空間解析度與高時間解析度的統一，已成為遙感衛星的一大發展趨勢。如法國的Pleiades星座系統、德國的RapidEye、SAR-Lupe星座系統、以色列的EROS衛星系統、韓國的Kompsat衛星都是採用小型衛星組網運行的發展策略。

（3）衛星設計注重平台大角度快速姿態機動能力。高敏捷性使衛星觀測範圍增大、重訪時間縮短，並且能夠單軌立體成像。快速姿態機動能力可增大衛星觀測範圍、縮短衛星重訪時間，增加了獲取遙感圖像的靈活性，可通過滾動、俯仰機動控制，實現同軌、異軌立體成像，獲取高程數據。

（4）處理更趨向自動化和智能化。在已取得影像匹配成果的基礎上，影像目標的自動識別技術主要集中在影像融合技術，基於統計和基於結構的目標識別與分類，處理的對象既包括高解析度影像也更加註重高光譜影像。隨著遙感數據量的增大，數據融合和信息融合技術逐漸成熟。壓縮倍率高、速度快的影像數據壓縮方法也已商業化。

（5）全定量化遙感方法將走向實用。目前的遙感解譯與目標識別並沒有通過物理方程反演，而是採用了基於灰度或加上一定知識的統計、結構和紋理的影像分析方法。但隨著對成像機理、地物波譜反射特徵、大氣模型、氣溶膠的研究深入和數據積累，多角度、多感測器、高光譜及雷達衛星遙感技術的成熟，估計幾何與物理方程式的全定量化遙感方法將逐步由理論研究走向實用化。

從全球來看衛星對地觀測產業的發展主要有以下趨勢：（1）政府和商業混合的運作系統以及純商業化系統的比例逐漸增加；（2）高解析度遙感圖像進入市場，使商業行為的運行模式所佔比例逐漸擴大；（3）民用遙感衛星的發展仍以政府投資為主政府部門和軍事部門仍是衛星遙感的主要用戶；（4）寓軍於民，寓軍於商，軍民結合，平戰結合。許多國家尤其是美國，已經將商用遙感衛星系統列為軍事情報和地理信息製圖的重要信息資源，民用和商用遙感衛星系統無論在和平時期或是在戰爭時期都將發揮重要作用；（5）國際合作交流不斷增強。各國政府非常重視通過國際合作組建各種不同的衛星遙感系統，共享衛星遙感信息資源，解決氣候、環境、資源、生態和減災等全球性問題；（6）衛星遙感信息與衛星導航和通信日趨融合和相互集成。衛星遙感信息與航空遙感或其他地理信息日趨集成或融合，彼此優勢互補。