遥感科普| 你不知道的那些卫星们「收藏」
今天我们来聊一聊其他使用较为频繁的主流商业光学遥感卫星。所谓“光学遥感”，通常是指从距离地面100公里以上的高空，利用光学系统来收集地面物体反射到太空中的辐射，从而获取地物的空间、时间和光谱信息，并进行探测。
可以把光学遥感卫星的终端想象成《葫芦兄弟》中的拥有“千里眼”能力的二娃，无论对方离自己多远，无论他与目标之间有没有遮挡，想要看的都尽收眼底。
而促成“二娃”一鼓作气进击商业圈的主要因素在于人们对于海量遥感数据挖掘和应用的深度渴求，毕竟此娃能力实在强大，往大了说能资源勘探、环境治理，往小了说也能追踪目标或者预测下今年玉米地里的收成问题。
国际主流商业光学遥感卫星资源综述
1972年，世界上第一颗遥感卫星Landsat-1发射成功开启了遥感卫星发展的序幕。随着技术积累、应用面扩大，国防军事、政府部门对于高分辨率遥感卫星图像的需求日益扩大。
以美国、法国为代表的西方航天大国通过积极的政策导向和资金扶持，迅速开展了高性能遥感卫星的研制和商业化运营，形成了政府监督管理引导、企业自主运营的良性循环的商业模式（主要用于军事）。
你方唱罢我登场，中国的民营商业化起始于2014年，国务院发布60号文件，鼓励民间资本研制、发射和运营商业遥感卫星，提供市场化、专业化服务。长期以来航天科技集团公司下属的中国空间技术研究院是国内唯一的卫星研制单位，随着清华大学、上海微小卫星工程中心、长光卫星技术有限公司等诸多科研单位加入卫星研制行列，国内的卫星制造领域呈现出一派群雄争锋的局面。
下文主要对仍在轨运行的商业光学遥感卫星进行梳理，对于已经超出服务期的卫星如QuickBird卫星、IKONOS卫星、ALOS-1星座、SPOT-4/5卫星等将不再累述。
SuperView-1星座
SuperView-1（高景一号）是我国首个商业化运营的0.5米级高分辨率遥感卫星星座，全色分辨率0.5 米，多光谱分辨率2 米，轨道高度530 公里，幅宽12 公里，过境时间为上午10:30。由于SuperView-1 卫星具有很高的敏捷性，可设定拍摄连续条带、多条带拼接、按目标拍摄多种采集模式，此外还可以进行立体采集。SuperView-1 单次最大可拍摄60 km×70 km 影像。
SuperView-1卫星参数
| 轨道 | 设计寿命 | 重量 | 传感器波段 | 分辨率 | 位深 |
| 高度 530km 类型 太阳同步轨道 周期 97分钟 | 8年 | 560千克 | 全色 450-890纳米 | 全色 0.5米 多光谱 2米 | 11比特 |
| 单日采集能力 | 星上储存 | 重访周期 | 定位精度 | 数据下传速度 | 幅宽 |
| 大于2000000平方千米 | 大于4TB | 1天（四星） | 9.5米CE90 | 2*450Mbps | 12公里 |
SuperView-1卫星产品样图：中国西藏拉萨布达拉宫
WorldView-1卫星
WorldView-1卫星于2007年9月18日发射成功，该卫星使用了更先进的控制力矩陀螺（CMGs）技术，使得卫星能够以非常快的速度扫过更大的面积，平均重访周期提高为 1.7天。成像系统每天能够拍摄多达75万Km2的0.45m分辨率图像。
除此之外，WorldView-1具备了现代化的地理定位精度能力和不错的响应能力，能够快速瞄准要拍摄的目标和有效地进行同轨立体成像。由于Worldview-1卫星成像指令的响应速度快，因而成像的周转时间（从下达成像指令到接收图像所需要的时间）缩短为几个小时。
WorldView-1卫星参数
WorldView-1卫星全色产品样图：中国云南省龙陵县
WorldView-2卫星
WorldView-2 卫星于2009年10月6日发射升空，运行在770Km高的太阳同步轨道上。更高的轨道带来了更短的重访周期和更好的拍摄机动性。作为DigitalGlobe公司当时先进的遥感卫星，它同样使用了控制力矩陀螺技术。
这项高性能技术可以提供多达10倍以上的加速度的姿态控制操作，从而可以更精确的瞄准和扫描目标。卫星的旋转速度可从QuickBird的60秒减少至9秒，星下摆动距离达200km。所以，WorldView-2在太空中的角色就像一个神奇的画笔，能灵活的前后扫描、拍摄大面积的区域，能在单次操作中完成多频谱影像的扫描。
除了更快速的采集和更高的精度，WorldView-2还是第一颗具有八波段多光谱的高分辨率遥感卫星，它不但具有传统遥感卫星的四个多光谱波段，还新增加了海岸线、黄、红边和近红外2波段，可以看出，相对于QuickBird这类早期的卫星，WorldView-2波段覆盖更精细与完善，这给遥感的精细化带来了很多可喜的变化和进步。
WorldView-2卫星参数
WorldView-2卫星产品样图：新西兰辫子河
WorldView-3卫星
在WorldView-2发射后时隔五年，2014年8月14日，DigitalGlobe公司成功发射了具有划时代意义的WorldView-3。WorldView-3是具有里程碑意义的一颗卫星。此前美国政府已宣布将卫星遥感影像出口的限制从0.5m提高到了0.3m，这使WorldView-3的0.31m高分辨率具有了实质性意义。此外WorldView-3大大提高了卫星的光谱分辨率，在WorldView-2的八波段多光谱的基础上加入了3.7m分辨率的短波红外波段，并且首次在高分辨率卫星中使用了CAVIS波段用于大气校正。
空间分辨率提高、光谱分辨率的加强和大气校正这三项先进技术使得WorldView-3带来了很多令人期许的应用。
WorldView-3卫星参数
WorldView-3卫星产品样图：中国北京鸟巢
WorldView-4卫星
WorldView-4是继WorldView-3 之后美国 DigitalGlobe 公司发射的又一颗超高分辨率光学卫星，于2016年9月在美国加利福尼亚范登堡空军基地发射，具有全色波段和四个标准的多光谱波段，全色分辨率为 0.31 米，多光谱分辨率 1.24 米。WorldView-4 和WorldView-3 发射后两颗星将组成星座，从离地球 617 公里的高空以平均每天两次的速度为全球用户采集高清影像。
WorldView-4卫星参数
| 轨道 | 设计寿命 | 精度 | 容量 | 位深 | 分辨率 |
| 617km 太阳同步，交点10:30am | 10-12年 | 4米 | 每天130万平方公里 | 11比特 | 全色：0.31米 多光谱：1.24m |
| 传感器波段 | 星上储存 | 重访周期 | 单日采集能力 | 幅宽 | |
| 多光谱： 蓝：450-510nm；绿：510-580nm；红：655-690nm；近红外：780-920nm | 3200gb | 1天 | 每天680000平方千米 | 13.1公里 |
WorldView-4卫星产品样图：中国北京鸟巢
GeoEye-1卫星
2008年9月6日发射的GeoEye-1卫星具有高分辨率和极强的测图能力，在实现大面积成图项目和细微地物的解译与判读等方面起优势极为突出。GeoEye-1每天能够采集近70万Km2的全色影像数据或近35万平方公里的全色融合影像数据。可在3天或更短的时间内可重访地球任意一点进行观测。
GeoEye-1卫星影像星下点最高分辨率为0.41m，如此高的分辨率可以使GeoEye-1在侧摆26度时仍能达到0.5m的空间分辨率。GeoEye-1对地面目标的定位精度达到3m，最大成图比例可达1:2000。
GeoEye-1卫星参数
| 轨道 | 寿命 | 精度 | 偏离星下点成像 | 动态范围 |
| 681km 太阳同步，交点10:30am | 超过10年 | 5米 | 高达60度 | 每像素11位 |
| 分辨率 | 幅宽 | 重访周期 | 单日采集能力 | |
| 全色：0.41米 多光谱：1.65m | 15.2公里 | 少于3天 | 每天350000平方公里 |
GeoEye-1卫星产品样图：巴西伊塔加港口
Planet星群
Planet（曾命名为Planet Lab）遥感卫星群是全球最大规模的地球影像卫星星座群，由美国卫星成像初创公司Planet Labs研制，有超过150颗在轨卫星（减去已失效的卫星），使全球对地观测进入“每日”时代，有着其他公司无法比拟每天覆盖全球一次的超高频时间分辨率。
Planet卫星星座可以识别赈灾地点和提高全球发展中国家的农业产量。用户也可以使用这些影像资源进行全球环境保护，比如森林砍伐监测和极地冰盖变化监测。商业应用包括测图、房地产和建筑业、油气资源监测，甚至是交通堵塞监测。如果公司需要对其拥有的高价值、分布式资源进行定期监测，Planet可以补充或替代使用直升机飞过输油管道来监测油气泄漏，因为Planet卫星可以快速获取需要的影像。
表1.PLANETSCOPE轨道参数
| 参数 | 国际空间站轨道（32颗） | 太阳同步轨道（100颗） |
| 轨道高度 | 400 km | 475 km |
| 轨道倾角 | 51.6° | -98° |
| 纬度覆盖 | ±52° | ±81.5° |
| 降交点地方时 | 可变 | 9:30 - 11:30 am |
| 回归周期 | 可变 | 每天 |
表2.PLANETSCOPE有效载荷技术指标
| 参数 | 国际空间站轨道（32颗） | 太阳同步轨道（100颗） |
| 波段范围 | 蓝 波 455-515nm | 蓝 波 455-515nm |
| 绿 波 500-590nm | 绿 波 500-590nm | |
| 红 波 590-670nm | 红 波 590-670nm | |
| 近红外 780-860nm | 近红外 780-860nm | |
| 地面采样距离 | 3m | 3.7m |
| 幅宽 | 24.6 km x 16.4 km | 24.6 km x 16.4 km |
| 影像带最大面积（一条轨道） | 8100 km² | 20,000km² |
| 影像获取能力 | 可变 | 1.5亿 km²/天 |
| 数据提供起始时间 | 42248 | 42248 |
SkySat星座
SkySat 卫星系列是美国 Planet 公司（前身为美国谷歌旗下 Terra Bella 公司，2017 年被 Planet公司收购整合）发展的高频成像对地观测小卫星星座，主要用于获取时序图像，制作视频产品，并服务于高分辨率遥感大数据应用。SkySat 卫星是全球首颗 100kg 量级亚米级分辨率微卫星。
SkySat 系列卫星均具有视频拍摄和静态图像拍摄两种工作模式。SkySat-1 卫星和 SkySat-2卫星光学系统采用由碳化硅材料制造的里奇-克莱琴（R-C）卡塞格伦望远镜，望远镜焦距3.6m，每个焦平面有 3 块低噪音、高帧速率的 550 万像素的 CMOS 面阵探测器组成。可提供分辨率为 0.9 米的全色图像和分辨率为 2 米的多光谱图像。同时，卫星还可以向地面转送90 秒长的 30 帧每秒、分辨率为 1.1 米的视频。SkySat-3-SkySat-14 更可以提供分辨率为 0.7米的全色图像和分辨率为 2 米的多光谱图像。
RapidEye星座
德国RapidEye卫星2008年8月29日发射，一个由5颗地球观测卫星组成的卫星星座，5颗RapidEye卫星被均匀分布在一个太阳同步轨道内，在620千米高空对地面进行监测任务，任务寿命为7年。
RapidEye卫星独有的红边波段，利用红边波段对植被分类、植被生长评估、作物估产等提供有效手段，使其在农业、林业广泛应用，得到多国农业、林业部门认可。除了波段信息“吻合”农业、林业应用外，低成本的编程定制服务，可以更好的满足植被大面积连续监测。
RapidEye卫星参数
RapidEye卫星星座轨道特征
Pleiades星座
Pleiades高分辨率卫星星座由2颗完全相同的卫星Pleiades 1a和Pleiades 1b组成。Pleiades 1a已于2011 年 12 月17日成功发射并开始商业运营， Pleiades 1b 于2012年12月1日成功发射并已成功获取第一幅影像。双星配合可实现全球任意地区的每日重访，最快速满足客户对任何地区的超高分辨率数据获取需求。
Pleiades卫星参数
| 产品 | 动态范围 | 精度 | 幅宽 |
| 单片（0.5m全色、2m彩色、0.5m+2m捆绑、0.5米彩色） | 12/16bit | 12.7米 | 20km |
| 成像波段 | 分辨率 | 重访周期 | 影像格式 |
| 全色：470-830nm 蓝：430-550nm；绿：500-620nm；红：590-710nm；近红外：740-940nm | 全色0.5m 多光谱2m | 1天 | JPEG2000或GeoTIF |
SPOT-6/7星座
SPOT-6卫星由欧洲领先的空间技术公司（Astrium）制造，并搭载印度PSLV运载火箭于2012年9月9日成功发射。它将加入由Astrium Services分发的极高分辨率卫星Pleiades-1A的轨道。这两颗卫星将共同提供服务并最终在2014年与Pléiades-1B和SPOT-7一起构成完整的Astrium Services光学卫星星座，以继续保持对地观测的高重复周期。
SPOT-6是一颗提供高分辨率光学影像的对地观测卫星，和既定于2014年初发射的SPOT-7一样，SPOT-6具有60公里大幅宽和高至1.5米分辨率的优势。SPOT-6/7能够确保从1998年和2002年就已投入运营的SPOT-4/5卫星的连续性。另外，相比于之前的SPOT计划，新卫星无论是空间部分还是地面系统都经过了优化设计，特别是在从卫星编程到产品提交的反应能力和数据获取能力方面。SPOT-6和SPOT-7星群能够以每天6百万平方公里的覆盖能力提供地球上任何地方的每日重访。
SPOT-6/7卫星参数
SPOT-6/7与Pleiades-1a/1b卫星星座示意图
DEIMOS-2卫星
DEIMOS-2是UrtheCast公司的子公司DeimosImaging继DEIMOS-1（中分辨率、大幅宽光学遥感卫星）之后发射的又一颗高分辨率光学遥感卫星。影像全色分辨率为0.75米，多光谱分辨率为3米，幅宽为12公里。卫星于2014年6月19日发射，具有1个全色波段和4个多光谱波段，轨道高度620公里，过境时间为上午10:30，平均回访周期两天。DEIMOS-2拥有专门设计的端到端系统，可以为用户提供经济实惠并响应快速的数据服务，并且能满足全球用户日益增加的编程采集需求。
DEIMOS-2卫星参数
Beijing-2星座
北京二号小卫星星座于北京时间2015年7月11日0:28（UTC时间：10 July 2015, 16:28）在印度Satish Dhawan空间中心Sriharikota发射场成功发射，由PSLV-XL运载火箭运送到651公里的太阳同步轨道。
北京二号星座由3颗0.8米分辨率的光学遥感卫星组成。卫星呈7面体结构，重约450公斤，高约2.5米。SSTL-300S1敏捷平台能够提供45º的快速侧摆能力，在轨实现多景、条带、沿轨立体、跨轨立体和区域等5种成像模式。VHRI-100成像仪在轨提供幅宽约24公里、0.8米分辨率（Ground Sampling Distance-GSD）全色和3.2米分辨率蓝、绿、红、近红外多光谱图像。
Beijing-2卫星参数
殊途同归，对于这些个小卫星来说，制造或是发射都不是其价值链上最关键的环节，最关键的是它们生命期限内源源不断输送回地面的数据，更大的市场空间存在于对海量数据的处理和个性化服务，这就需要依托于强大的数据平台和数据处理方式去实现，而这才是遥感卫星及其行业的核心价值所在。
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