国内外卫星遥感数据源综述

+ 师艳子，李云松,＊，郑毓轩 （. 西安电子科技大学 综合业务网国家重点实验室）

20世纪80年代以来，随着成像光谱遥感技术不断发展，国内外研制并发射了大量搭载有全色、多光谱及高光谱传感器的卫星。其中，全色图像的空间分辨率相对较高，可达米（m）级；多光谱图像的光谱分辨率可达微米（m）级；而高光谱图像的光谱分辨率更高，一般可达纳米（nm）级，能够提供更为丰富的地球表面信息。由此可见，全色、多光谱和高光谱图像的相互配合可以同时实现高空间分辨率和高光谱分辨率，为人们观测地物、认识世界提供更加完善的方法。因此，上述卫星遥感数据的获取尤为重要。

许多国内外数据库都有公开的遥感卫星数据供用户下载使用，诸如美国国家航空航天局（NASA）、欧洲航天局（ESA）等。但是目前尚没有系统的关于国内外卫星遥感数据及获取方法的介绍，如何快速了解卫星遥感数据特性及数据源的获取[1]方法，是遥感数据处理系统中亟需解决的关键问题。

本文针对遥感数据处理需求，对国内外知名遥感卫星[2]的现状进行调研和分析，并针对各大遥感数据库的数据特性及获取途径作了详细的介绍，以期为后续遥感数据处理分析及应用打下良好的基础。

1 国外遥感卫星

1.1 地球观测一号

地球观测一号卫星[5]（EO-1）是NASA新千年计划（NMP）的第一颗对地观测卫星，于2000年11月21日发射升空，主要用于卫星本体和新型遥感器技术的验证，与此同时也改变了人们观测地球、认识地球的方式。该卫星的轨道参数如表1。

表1 EO-1轨道参数

传统的陆地资源卫星只提供为数不多的七个多光谱波段，远远不能满足各种实际应用的需要，因此，NASA在EO-1卫星上搭载了三种传感器，分别是高光谱成像仪Hyperion、高级陆地成像仪ALI以及大气校正仪LEISA。

Hyperion传感器采用“图谱合一”的技术成像，生成的高光谱数据包含242个波段，光谱覆盖范围400-2500nm。Hyperion数据生成后经过同一平台的大气校正仪LEISA进行校正；ALI为多光谱成像仪，包含10个波段（1个全色波段加9个多光谱波段），光谱覆盖范围400-2400nm。Hyperion和ALI采集的数据特性如表2。

EO-1卫星的数据可以通过美国地质勘探局（USGS）的官方网站下载。首先通过网址（https://earthexplorer.usgs.gov/）注册并登陆账号，然后通过网址（https://glovis.usgs.gov/）下载数据，可根据云量及数据获取时间实现精确检索，可下载数据的处理级别为L1T和L1Gst，L1T做过正射校正，但二者均未做大气校正。除此之外，该网站还提供先进星载热辐射与反射辐射计ASTER、LandSat系列、IRS系列（部分数据）等卫星遥感数据的下载。

表2 Hyperion和ALI数据特性

1.2 哨兵2

哨兵2[6]（SENTINEL-2）由欧洲委员会（EC）和ESA为哥白尼计划所发射，包括两颗卫星SENTINEL-2A和SENTINEL-2B，这两颗卫星的发射时间分别为2015年6月23日及2017年3月7日。SENTINEL-2A与SENTINEL-2B在太阳轨道上同步工作，相位差为180°，当二者均处于运行状态时，对地球赤道地区成像所需的时间缩短为单个运行时的一半，甚至更短。它们的成像方式为多光谱高分辨率成像，主要用于陆地监测及紧急救援任务等。SENTINEL-2的轨道参数如表3所示。

目前，哨兵系列包括SENTINEL-1、2、3、4、5、5P，其中SENTINEL-1主要用于海洋陆地监测，采用雷达成像；SENTINEL-2用于陆地监测，为多光谱成像；SENTINEL-3研究目标为海洋，携带的仪器包括光学成像仪和地形学仪器；SENTINEL-4的有效载荷为紫外-可见光-近红外（UVN）扫描光谱仪；SENTINEL-5、5P携带紫外-可见光-近红外-短波红外（UVNS）推扫式光栅分光计。SENTINEL-4、5、5P均用于大气监测。目前公开数据库包括SENTINEL-1、2、3。本文主要针对SENTINL-2多光谱成像进行分析，详细的数据信息可在网址（https://sentinel.esa.int/web/sentinel/missions）处下载，表4列出SENTINEL-2的主要数据特性。

表3 哨兵2轨道参数

SENTINEL-1、2、3的数据均可通过ESA的官方网站（https://scihub.copernicus.eu/）下载，点击open hub进入下载界面，注册账号并登陆，选择感兴趣区域，可根据传感器类型、云量及数据获取时间进一步精确检索。

1.3 星上自主项目-1

星上自主项目-1[8]（PROBA-1）是ESA“通用支持技术计划（GSTP）”的技术演示卫星，于2001年10月22日发射，目的是验证新型航天技术，及该平台在小型科研和应用任务方面的适应性，可应用于环境监测、生物量评估和生物健康状况监测森林调查和精准农业等方面。该卫星的轨道参数如表5所示。

PROBA-1携带两个有效载荷，高分辨率相机（HRC）和紧凑式高分辨率成像分光计（CHRIS）。其中，高分辨率相机为带有小型望远镜的黑白相机，空间分辨率为5米，可以采集25平方公里的图像；紧凑式高分辨率成像分光计是一个推扫式的高光谱成像光谱仪，具有成像模式多、光谱范围宽、分辨率高等特点。可以获取五个不同角度（-55°、-36°、0°、36°、55°）的成像数据。CHRIS数据有五种成像模式，不同模式下获取的数据如表6所示。

PROBA-1卫星的数据的获取流程为：首先进入ESA网站（https://earth.esa.int/web/guest/home）注册账户并登陆，然后进入Data Access界面，通过界面左栏选择卫星PROBA-1即可获取PROBA-1在各个地区不同时间的数据。对于下载数据文件名称的一些命名规则，可参考文档CHRIS数据格式（下载地址：https://earth.esa.int/web/guest/document-library/browse-document-library）。更重要的，该网站不仅提供PROBA-1的数据，还提供SPOT系列、WorldView、ALOS、IKONOS等遥感数据。

表4 SENTINEL-2数据特性

表5 PROBA-1轨道参数

表7 高分一号轨道参数

表6 不同模式下CHRIS数据特性

表8 高分一号数据特性

1.4 其他国外遥感数据获取

考虑到遥感卫星数量众多，本文列出上述三个常用卫星的详细信息，对于其余未列出的卫星，提供目前国外比较知名的数据库（除以上三个网站）供读者参考。

1)美国国家航空航天局（NASA）：http://reverb.echo.nasa.gov/reverb/；

2)巴西国家空间研究院：http://www.dgi.inpe.br/CDSR/；

3)DigitalGlobe公司：http://www.digitalglobe.com/product-samples；

4)HICO：http://hico.coas.oregonstate.edu/。

2 国内遥感卫星

2.1 高分一号卫星

高分一号[9]（GF-1）卫星是国家高分辨率对地观测系统重大专项天基系统中的首发星，于2013年4月26日发射，目的是促进我国高空间分辨率与多光谱相结合的光学遥感、多载荷图像拼接融合等关键技术的提升，进而推动我国卫星工程水平的提升，提高我国高分辨率数据的自给率。主要用于陆地监测、环境监测等，为地理测绘、海洋和气候气象观测、水利和林业资源监测等领域提供数据支持。它的轨道参数如表7所示。

高分一号卫星搭载的有效载荷为两台2米空间分辨率全色/8米空间分辨率多光谱相机，四台16米空间分辨率多光谱宽幅相机。它的数据特性如表8所示。

高分一号卫星的数据可以通过中国资源应用中心（http://www.cresda.com/CN/）下载，该网站同时还提供高分二号、高分三号、高分四号、资源卫星系列、环境一号以及中巴资源等卫星数据的下载。值得注意的是，使用谷歌浏览器无法访问数据下载界面，同时，该网站只提供部分数据的免费下载，其余需要付费下载。

2.2 高分四号卫星

高分四号（GF-4）卫星是我国第一颗地球同步轨道遥感卫星，于2015年12月29日发射，与之前发射的高分一号、高分二号卫星组成星座，具有高空间分辨率和高时间分辨率的优点，为我国地球同步轨道高分辨率[10]对地观测打下基础，它主要用于灾害风险预警预报、林火灾害监测、气象天气监测等。该卫星的轨道参数如表9所示。

高分四号卫星携带的有效载荷为一台可见光50m/中波红外400m分辨率的面阵相机。相比高分一号卫星，高分四号具有可见光和红外线全天候成像能力，它的数据特性如表10所示。

高分四号卫星的数据获取方法与高分一号卫星相同。

2.3 其他国内遥感数据获取

相比于国外遥感数据，国产遥感卫星数据产品的标准化不够，可供用户使用的免费数据不够丰富。本文在此基础上列出以下几个可使用的数据库。

1)中国遥感数据网：http://rs.ceode.ac.cn；

2)地理空间数据云：http://www.gscloud.cn/；

3)遥感集市数据中心：http://www.rscloudmart.com/dataProduct/datacenterStandardData；

4)国家综合地球观测数据共享平台：http://chinageoss.org/dsp/home/index.jsp。

3 结束语

本文针对目前尚没有系统的关于遥感数据获取方法介绍的问题，详细讲解了国内外卫星遥感数据源的数据特性及数据获取途径，并对目前国内外比较知名的数据库做了简单的整理，方便研究人员参考，为遥感数据处理系统奠定基础。

表9 高分四号轨道参数

表10 高分四号数据特性

[1]冯钟葵, 张洪群, 王万玉,等. 遥感卫星数据获取与处理关键技术概述[J]. 遥感信息, 2008, 2008(4):91-97.

[2]肖政浩, 汪大明, 温静,等. 国内外星-空-地遥感数据地面应用系统综述[J]. 地质力学学报, 2015(2):117-128.

[3]梁家琳. 国内外遥感卫星发展动态[J]. 测绘技术装备, 2001,3(2):3-5.

[4]顾先冰, 司群英. 国内外遥感卫星发展现状[J]. 航天返回与遥感, 2000(2):29-33.

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[8]Settle J. CHRIS on PROBA: an Imaging Spectroscopy precursor space mission - An overview[J]. 2002, 474:13.

[9]白照广. 高分一号卫星的技术特点[J]. 中国航天, 2013(8):5-9.

[10]葛玉君, 赵键, 杨芳. 高分辨率光学遥感卫星平台技术综述[J]. 国际太空, 2013(5):2-8.