欧空局对地观测卫星介绍综述课件.ppt

1、 欧空局European Space Agency第二组：2023-1-24 一：欧空局简介 欧洲太空局（European Space Agency）是欧洲国家组织和协调空间科学技术活动的机构。英文缩写ESA，简称欧空局。1975年5月30日由原欧洲空间研究组织（ESRO）和欧洲运载火箭研制组织（ELDO）合并而成。2023-1-24 欧洲空间局欧洲空间局（英语：European Space Agency，缩写：ESA）是一个欧洲数国政府间的空间探测和开发组织，总部设在法国首都巴黎。欧洲空间局负责亚利安亚利安4号号和亚亚利安利安5号火箭号火箭运载火箭的研制与开发。欧洲空间局的前身，欧洲航天研究

2、组织(European Space Research Organization，ESRO)经过1962年6月14日签署的一项协议，于1964年3月20日建立。如今它仍旧是ESA的一部分，称为欧洲空间研究与技术中心，位于荷兰诺德韦克诺德韦克。ESA目前共有19个成员国：奥地利、比利时、捷克、丹麦、芬兰、法国、德国、希腊、爱尔兰爱尔兰、意大利、卢森堡、荷兰、挪威、葡萄牙、西班牙、瑞典、瑞士、罗马尼亚以及英国；另外，加拿大是ESA的准成员国（Associate Member）。法国是其主要贡献者(参见法国国家空间研究中心)。目前，ESA与欧盟欧盟没有关系。欧盟辖下另有欧盟卫星中心（European

3、Union Satellite Centre）。2023-1-24 欧洲空间局的任务任务是制定空间政策和计划，确定相应的工业政策，协调欧洲国家的空间政策和活动，以保证成员国的充分合作，实现欧洲国家的空间科学技术活动的一体化。欧洲空间局的领导机构是理事会，由各成员国的代表组成，日常工作由管理局负责，理事长是管理局的常务主任和法律代表。欧洲空间局的总部总部设在巴黎，下属机构下属机构主要有设在荷兰的欧洲空间技术研究中心，设在联邦德国的欧洲空间运行操作中心和设在意大利的欧洲空间信息检索中心。2023-1-24欧空局的全球地面站系统 20世纪末，欧空局进一步加强了空间技术方面的合作，通过资源共享充分利用

4、各类卫星数据和遥感地面接收处理设施。进入新世纪之后，欧空局进一步加强遥感基础设施的整合，提出了建设欧洲空间信息基础设施（INSPIRE）和欧盟全球环境与安全监测计划（GMES）。2023-1-24 欧空局的跟踪站网络（ESTRACK）是一个世界范围的地面站系统，可提供在轨卫星和欧空局太空运行中心（ESOC）的连接。ESTRACK核心网络以下由来自5个国家8个站点的11个终端组成。2023-1-241 瑞典瑞典Kiruna地面站地面站 Kiruna地面站位于瑞地面站位于瑞典北方城市典北方城市Kiruna向东向东38 km处的处的Salmijaervi，它，它拥有拥有15 m和和13 m直径的直径

5、的天线，用于接收天线，用于接收S波段和波段和X波段的数据，以及发射波段的数据，以及发射S波段数据。波段数据。X波段的接收波段的接收用于地球观测和科学任务用于地球观测和科学任务的高速率有效载荷数据处的高速率有效载荷数据处理。该站还有一套天线用理。该站还有一套天线用于全球性定位系统的跟踪于全球性定位系统的跟踪和数据设备（和数据设备（Tracking and Data Facility，GPS-TDAF）。）。2023-1-24 该站由瑞典空间公司（该站由瑞典空间公司（Swedish Space Corporation）管理。目前主）管理。目前主要承担要承担ERS-2和和Envisat任务，正在任务

6、，正在为以后的地球观测任务为以后的地球观测任务Cryosat和和ESA-JAXA（日本）合作的科学任务（日本）合作的科学任务ASTRO-F做准备。做准备。Envisat/ERS-2配配套的天线位于北纬套的天线位于北纬67.85712518度、度、东经东经20.96434169度，根据度，根据WGS-84地球椭圆体参数天线位于地球椭圆体参数天线位于402.275 m。2023-1-24 2 法属圭亚那法属圭亚那Kourou地面站地面站Kourou地面站位于法属圭亚那航天中心（Centre Spatiale Guyanais，CSG），在南美洲的东北部，距Kourou城镇有27 km远，。有一套直

7、径15 m的S波段和X波段的发射和接收天线，另外还有一套EUMETSAT气象卫星的远程测距终端和一套GPS-TDAF天线。该站由Merlin管理，专家们的常规工作是每天负责XMM-Newton任务，并负责其他卫星的发射和早期轨道阶段（Launch and Early Orbit Phases，LEOP）。2023-1-24 15 m天线位于北纬天线位于北纬5.25 143 694度、西经度、西经52.80 466 242度，根据度，根据WGS-84地球椭圆体参数天线位地球椭圆体参数天线位于于14.561 m。Kourou技术设备由技术设备由S波段和波段和X波段卫星上波段卫星上/下链设下链设备组

8、成，包括一套自动跟踪设备、一套测距系统、备组成，包括一套自动跟踪设备、一套测距系统、一套频率和定时系统、一套监控系统和一套通讯系一套频率和定时系统、一套监控系统和一套通讯系统。配有不间断电源设备。统。配有不间断电源设备。Kourou站对站对ESA的卫星活动起着至关重要的作用，的卫星活动起着至关重要的作用，特别是在特别是在LEOP阶段。阶段。ESA要求地面站寻找一种灵要求地面站寻找一种灵活、稳健和低本高效的方法进行设施的运行和维护活、稳健和低本高效的方法进行设施的运行和维护（包括内部和外部的通讯连接）。库鲁地面站是位（包括内部和外部的通讯连接）。库鲁地面站是位于全球于全球8个不同地方的个不同地方

9、的11个站点所组成的网络站点个站点所组成的网络站点之一，其主要作用是为航天器的跟踪、遥测和指挥之一，其主要作用是为航天器的跟踪、遥测和指挥（Tracking,Telemetry and Command，TT&C）提供支持。提供支持。2023-1-243 西班牙西班牙Maspalomas地面站地面站Maspalomas地面站位于西班牙国家航宇技术研究所（INTA），Gran Canaria岛的南部。天线由INTA与Ingenieria y Servicios Aerospatiales（INSA）合作管理。该站有一套15 m的天线用于S波段和X波段的接收和S波段的发射。还有一套GPS-TDAF天

10、线。专家们用该站执行Cluster和SMART-1的常规任务。S/X波段天线位于北纬27.76289200度和西经15.63380717度，根据WGS-84地球椭圆体参数天线位于204.900 m。配有不间断电源设备。2023-1-244 西澳大利亚西澳大利亚New Norcia地面站地面站 New Norcia地面站位于西澳大利亚首府佩斯北部140 km处，紧挨着New Norcia城镇。它由Xantic管理。一套35 m直径的天线用于S波段和X波段的发射和接收。该站专门针对深空卫星任务而设计，常规工作是每天支持Mars Express和Rosetta任务，将来还有Venus Express

11、和BepiColombo任务。计划把天线升级到Ka波段接收。另外还有一套GPS-TDAF天线。35m天线的坐标位于东经116.191 502度、南纬31.048 223度，根据WGS-84地球椭圆 体参数。天线位于252 m。New Norcia站技术设备由S/X波段卫星 上/下链设备组成，有一套测距系统、一套 频率和定时系统、一套监控系统和一套通 讯系统。配有不间断电源设备。2023-1-245 西澳大利亚西澳大利亚Perth地面站地面站 Perth地面站位于西澳大利亚首府佩斯北边20 km处的佩斯国际电信中心（the Perth International Telecommunicatio

12、ns Centre，PITC）园区内，属于Telstra，由Xantic管理。有一套直径15 m的天线用于S/X波段的接收和S波段的发射。还有一套GPS-TDAF天线。Perth站的常规工作是XMM-Newton任务，以及其他卫星的发射和早期轨道阶段（LEOP）。15 m天线位于东经115.88 515 564度、南纬31.80 252 491度，根据WGS-84地球椭圆体参数天线位于22.156 m。2023-1-24 6 比利时比利时Redu地面站地面站 Redu地面站拥有多个地面终端，位于比利时地面站拥有多个地面终端，位于比利时的的Ardennes区，距区，距Redu村庄约村庄约1公里，

13、在比利时公里，在比利时卢森堡省内。终端提供卢森堡省内。终端提供C波段、波段、L波段、波段、S波段、波段、Ku波段和波段和Ka波段的跟踪数据，并提供通信卫星在波段的跟踪数据，并提供通信卫星在轨检测（轨检测（in-orbit tests，IOT）。目前）。目前S波段站用波段站用于于Integral，该站位于东经，该站位于东经5.146 231度、北纬度、北纬50.002 685度，参考点位于海拔度，参考点位于海拔378.3 m。地球同。地球同步可见仰角超过步可见仰角超过10度，在度，在54.9度和度和65.1度之间。该度之间。该站装备有自己的紧急发电机系统，并通过完全重复站装备有自己的紧急发电机系

14、统，并通过完全重复的光纤线路与比利时通讯网络相连接。该站全天的光纤线路与比利时通讯网络相连接。该站全天24小时运行。站点小时运行。站点19公顷的面积上装备着一套自动安公顷的面积上装备着一套自动安全系统，还有相当大的空间做进一步扩充。它的位全系统，还有相当大的空间做进一步扩充。它的位置远离置远离RF干涉，站点还有所有必需的频率清除用干涉，站点还有所有必需的频率清除用于运转于运转S、C、Ku和和Ka频率。频率。2023-1-242023-1-24 Redu卫星跟踪和控制站从卫星跟踪和控制站从1968年开始运行，职员们积累了大量的知识和经年开始运行，职员们积累了大量的知识和经验。当前验。当前Redu

15、支持的各种活动有：支持的各种活动有：测距、跟踪和命令（测距、跟踪和命令（Telemetry,tracking,and command，TTC）：）：15m的的S波段天线用来进行遥感勘测、远程控制，以及波段天线用来进行遥感勘测、远程控制，以及2 1002 300兆赫兆赫（接收）和（接收）和2 0252 120兆赫（发射）频率范围的测距。从兆赫（发射）频率范围的测距。从2002年年10月开始，月开始，工程师为工程师为ESA的科学卫星的科学卫星Integral使用该终端。使用该终端。Integral的控制中心位于的控制中心位于ESOC，所有数据在所有数据在ESOC处理。执行此任务期间这个天线将受处理

16、。执行此任务期间这个天线将受ESOC遥控。遥控。较小的较小的2.5 mS波段天线用于天基自主计划（波段天线用于天基自主计划（Project for On-Board Autonomy，Proba）卫星，该卫星由）卫星，该卫星由ESA于于2001年年10月发射。当月发射。当Proba在极轨在极轨运行收不到信号时，这个天线可以用来支持其他卫星。运行收不到信号时，这个天线可以用来支持其他卫星。Redu站安装了一个远程测距终端（站安装了一个远程测距终端（RRT），作为），作为Artemis TTC设备的一部设备的一部分。位于意大利分。位于意大利Fucino的的Artemis操作控制中心对这个操作控制中

17、心对这个RRT进行远程操作。这个进行远程操作。这个终端被整合到终端被整合到TMS1M数据传递设备中，进行数据传递设备中，进行Ka波段操作。波段操作。20012002年为年为Eutelsat卫星安装了一套卫星安装了一套9 mS波段天线和六套波段天线和六套3.8 mKu波波段天线。这些终端用于段天线。这些终端用于Eutelsat舰队卫星的舰队卫星的TTC服务。它们通过卫星连接到巴黎服务。它们通过卫星连接到巴黎的的Eutelsat航天控制中心。航天控制中心。2003年安装了一套年安装了一套9.3 mC波段天线用于支持波段天线用于支持G2SAT卫星。卫星。2023-1-247 西班牙西班牙Villaf

18、ranca地面站地面站villafranca卫星跟踪站（卫星跟踪站（Vilspa）位于马德里以西）位于马德里以西30 km处的处的Guadarrama谷，建立于谷，建立于1975，后来，后来ESA和和西班牙政府签署了一份国际协议，西班牙政府签署了一份国际协议，Vilspa成为欧空局成为欧空局太空运行中心全球站点网络的一员。太空运行中心全球站点网络的一员。该站拥有以下天线设备：该站拥有以下天线设备：VIL-1：一套直径为：一套直径为15 m的天线用于的天线用于S波段的接收波段的接收和发射和发射 VIL-2：一套直径为：一套直径为15 m的天线用于的天线用于S/X波段的接波段的接收和发射收和发射

19、VIL-4：一套直径为：一套直径为12 m的天线用于的天线用于X/Ka波段的接波段的接收和发射收和发射 VIL-7：一套直径为：一套直径为3 m的天线用于的天线用于Ku波段的接收波段的接收和发射和发射 TS-1：一套直径为：一套直径为5.5 m的天线用于的天线用于S波段的接收波段的接收和发射和发射2023-1-242023-1-24 8 西班牙西班牙Cebreros地面站地面站(Avila,Spain)Cebreros地面站位于马德里以西地面站位于马德里以西90 km处处Avila省的省的Cebreros，由，由INSA管理。该站有一管理。该站有一套直径套直径35 m的天线用以的天线用以X波段

20、的发射和接收，波段的发射和接收，以及以及Ka波段的接收。它是针对深空卫星任务波段的接收。它是针对深空卫星任务而设计，为而设计，为Venus Express提供常规支持，是提供常规支持，是Mars Express和和Rosetta的备用支持，以后还的备用支持，以后还将支持将支持Herschel/Planck、Lisa-Pathfinder、Gaia和和BepiColombo。计划升级到。计划升级到Ka波段的波段的发射。发射。根据根据GRS 80地球中心座标系（地球中心座标系（2005年年3月月6日）天线位于日）天线位于794 m。35 m天线位于西经天线位于西经-4.36 754 881度、北纬

21、度、北纬40.45 268 986度。度。2023-1-242023-1-249 ESTRACK的合作站点的合作站点除欧空局自己的地面站外，ESOC还与其他组织有着地面站服务的合作协议，必要时还包括ESA的设备。重要的合作有：Malindi（MAL），位于肯尼亚，与罗马大学（意大利）合作；Santiago（AGO），位于智利，与智利大学空间研究中心合作；Svalbard（SVA），位于挪威，与Konsberg Spacetec合作。2023-1-24 ENVISAT-1卫星卫星 及及ASAR传感器介绍传感器介绍2023-1-24欧空局欧空局ENVISAT卫星卫星 卫星参数：卫星参数：ENVIS

22、AT卫星是欧空局的对地卫星是欧空局的对地观测卫星系列之一，于观测卫星系列之一，于2002年年3月月1日发射升日发射升空。空。在在ENVISAT-1卫星上载有多个传感器，分别卫星上载有多个传感器，分别对陆地、海洋、大气进行观测，其中最主要对陆地、海洋、大气进行观测，其中最主要的就是名为的就是名为ASAR（Advanced Synthetic Aperture Radar）的合成孔径雷达传感器，）的合成孔径雷达传感器，中国遥感卫星地面站目前所接收和处理的也中国遥感卫星地面站目前所接收和处理的也正是正是ASAR的数据。的数据。2023-1-24发射时间 2002年3月1日运载工具 阿里亚纳5号火箭

23、发射重量 8200公斤 有效载荷重量（仪器）2050公斤 设计寿命 5年 10年 轨道 太阳同步，高度800公里 轨道倾角 98 单圈时间 101分钟 重复周期 35天 耗资 大约20亿欧元 主要参与国家 奥地利，比利时，加拿大，丹麦，法国，芬兰，德国，意大利，挪威，西班牙，瑞典，瑞士，荷兰和英国 2023-1-24二二.ASAR传感器特性传感器特性1综述综述 与与ERS的的SAR传感器一样，传感器一样，ASAR工工作在作在C波段，波长为波段，波长为5.6厘米。但厘米。但ASAR具有许多独特的性质，如多极具有许多独特的性质，如多极化、可变观测角度、宽幅成像等。化、可变观测角度、宽幅成像等。20

24、23-1-242工作模式工作模式 ENVISAT-1卫星卫星ASAR传感器共有五种工传感器共有五种工作模式：作模式：1 Image模式模式2 Alternating Polarisation模式模式3 Wide Swath模式模式4 Global Monitoring模式模式5 Wave模式模式2023-1-24各种工作模式的特性见下表各种工作模式的特性见下表:模式 IMAGE ALTERNATING POLARISATION WIDE SWATH GLOBAL MONITORING WAVE 成像宽度 最大100km最大100 km约400 km约400 km 5 km 下行数据率 100

25、Mbit/s100Mbit/s100 Mbit/s0.9 Mbit/s 0.9 Mbit/s 极化方式 VV 或 HH VV/HH 或VV/VH 或HH/HVVV或HH VV 或 HH VV 或 HH 分辨率 30m 30m150m1000m 10m 成像位置代号幅宽（公里）与星下点的距离（公里）入射角范围IS1105187-29215.0-22.9IS2105242-34719.2-26.7IS382337-41926.0-31.4IS488412-50031.0-36.3IS564490-55535.8-39.4IS670550-62039.1-42.8IS756615-67142.5-4

26、5.2Image模式生成与ERS SAR类似的约30米空间分辨率的图象。但与ERS SAR不同的是：Image模式可以 在侧视10至45的范围内，提供7种不同入射角的成象，以HH或VV极化方式成像。2023-1-24加拿大雷达卫星加拿大雷达卫星RADARSAT-2卫星卫星雷达卫星雷达卫星RADARSAT-2是由加拿大设计制造的新一代是由加拿大设计制造的新一代合成孔径雷达卫星，合成孔径雷达卫星，2007年年12月月14日发射升空。作日发射升空。作为为RADARSAT-1卫星的延续，卫星的延续，RADARSAT-2卫星增卫星增加了许多新的能力，其上搭载的传感器是目前世界上加了许多新的能力，其上搭载

27、的传感器是目前世界上最为先进的民用最为先进的民用C波段合成孔径雷达，具备全极化工波段合成孔径雷达，具备全极化工作模式，可以工作在单极化、双极化甚至四极化模式作模式，可以工作在单极化、双极化甚至四极化模式下。另外，卫星还支持下。另外，卫星还支持11种不同的波束模式选择，其种不同的波束模式选择，其卫星观测入射角可由卫星观测入射角可由20变化至变化至49，可以提供分辨，可以提供分辨率从率从3米到米到100米、图像幅宽从米、图像幅宽从20公里到公里到500公里的多公里的多种图像资料，为用户提供了极为丰富的选择。自发射种图像资料，为用户提供了极为丰富的选择。自发射以来，以来，RADARSAT-2在世界范

28、围的海冰监测、地质勘在世界范围的海冰监测、地质勘探、海事监测、救灾减灾和农林资源监测及生态环境探、海事监测、救灾减灾和农林资源监测及生态环境的保护等方面发挥了重要的作用。的保护等方面发挥了重要的作用。2023-1-24波谱范围：波谱范围：多光谱多光谱XI B1 0.50 0.59um20米分辨率米分辨率 B2 0.61 0.68umB3 0.78 0.89um SWIR 1.58 1.75um全色全色P10米米 B2 0.61 0.68um2023-1-24 ERS卫星卫星ERS-1 ERS-2 欧空局分别于欧空局分别于1991年和年和1995年发射。携带有多种有效载荷，包括年发射。携带有多种

29、有效载荷，包括侧视合成孔径雷达（侧视合成孔径雷达（SAR）和风向散射计）和风向散射计等装置），由于等装置），由于ERS-1（2）采用了先进）采用了先进的微波遥感技术来获取全天候与全天时的的微波遥感技术来获取全天候与全天时的图象，比起传统的光学遥感图象有着独特图象，比起传统的光学遥感图象有着独特的优点。的优点。2023-1-24卫星参数：卫星参数：椭圆形太阳同步轨道椭圆形太阳同步轨道轨道高度：轨道高度：780公里公里半长轴：半长轴：7153.135公里公里轨道倾角：轨道倾角：98.52o飞行周期：飞行周期：100.465分钟分钟每天运行轨道数：每天运行轨道数：14-1/3降交点的当地太阳时：降交

30、点的当地太阳时：10：30空间分辨率：方位方向空间分辨率：方位方向30米米距离方向距离方向先进的合成孔径雷达（ASAR），双极化，有400km的侧视成像范围和一组视角。中等分辨率成像频谱仪（HERIS），侧视成像范围1000km（可见光和红外），用于海洋颜色监测。先进的跟踪扫描辐射计（AASTR），侧视成像范围500km（红外和可见光），供精确的海洋表面温度测量和陆地特性观察。先进的雷达高度计（RA-2），可确定风速，提供海洋循环信息。Envisat-1还将携带能跟踪大气动力学数据的仪器，如：Michelson干涉仪，供无源大气层探测（MIPAS），这是一个外缘探测干涉仪，测量上对流层和同温层

31、的中红外频谱信号。全球臭氧层监视（GOMOS）仪，这是一个外缘观察频谱仪，用于以高垂直分辨率观察臭氧层和同温层的其它微量气体。大气层制图扫描成像吸收频谱仪（SCIAMACHY），它是一种外缘和天底观察成像频谱仪，用以观察大范围的微量气体。微波辐射计（MWR），测量大气层中的水含量（云、水蒸汽和雨滴）。2023-1-242023-1-24特性参数特性参数轨道近极地太阳同步极轨高度768km重量8200kg，有效载荷2000 kg尺寸长10m，宽7 m，太阳阵长24m，宽5m重访周期35天工作寿命5-10年 星载仪器 ASAR（先进的合成孔径雷达）MERIS（中等分辨率成像频谱仪）AASTR（先进

32、的跟踪扫描辐射计）RA-2（雷达高度计）其他：Michelson干涉仪 微波辐射计（MWR）等。2023-1-24遥感技术的发展趋势遥感技术的发展趋势 随着科学技术的进步，光谱信息随着科学技术的进步，光谱信息成像化，雷达成像多极化，光谱探测成像化，雷达成像多极化，光谱探测多向化，地学分析智能化，环境研究多向化，地学分析智能化，环境研究动态化以及资源研究定量化，大大提动态化以及资源研究定量化，大大提高了遥感技术的实时性和运行性，使高了遥感技术的实时性和运行性，使其向多尺度、多频率、全天候、高精其向多尺度、多频率、全天候、高精度和高效快速的目标发展。度和高效快速的目标发展。2023-1-24第二组倾情呈现2023-1-242023-1-242023-1-242023-1-242023-1-242023-1-242023-1-242023-1-242023-1-242023-1-242023-1-242023-1-24