卫星遥感技术及应用(6篇)
时间：2024-03-20
时间：2024-03-20
面向海上台风监测、海上溢油监测和森林火灾监测等典型应用主题对多源遥感卫星协同观测的复杂任务要求，研究面向应用主题的多源遥感卫星需求建模方法，开展典型应用主题的多样化需求建模、多源卫星观测能力建模和多源卫星协同观测策略建模研究，并基于上述模型开展多源卫星协同观测策略建模研究，为多星协同任务规划提供优化目标和约束条件，并完成相关模型方法的软件实现。
【关键词】遥感卫星应用主题需求建模协同观测
1问题概述
1.1研究现状
遥感卫星需求建模是对卫星观测任务的要求进行定义、量化和综合的过程，也是对不同类型的应用需求进行统筹、提高应用需求满足度的过程，是卫星任务规划的优化目标，是确保任务规划结果的正确性、合理性的基础，也是卫星观测应用效能充分发挥的基础。早期遥感卫星需求建模以简单的轨道覆盖需求为主，主要用于单一遥感卫星、单一观测任务的访问时间窗任务规划；随着遥感卫星功能性能的提升、应用领域的扩展和卫星数量的增多，遥感卫星需求建模开始关注空间分辨率、载荷谱段、侧摆范围等多要素的整体需求建模，为多源卫星的多任务规划提供支撑。
1.2主要问题
目前遥感卫星需求建模存在的主要问题是：在需求模型要素体系构建方面，虽然在观测需求模型中已开始考虑分辨率、载荷谱段等观测能力指标要求，但这些单纯的指标要求并不能全面完整反映卫星遥感应用，例如国土、海洋、林业、减灾等业务应用领域的应用需求，缺乏将最终应用需求转化为卫星观测能力指标和工作约束条件的模型；在多星协同观测需求建模方面，虽然在需求模型中已开始引入多星、多任务及任务协作的观测要求，但这种需求模型通常与具体的应用场景联系不密切，没有从应用目的对多源卫星协同观测的要求出发开展协同观测需求建模。
上述传统的遥感卫星需求建模方法，在当今卫星遥感应用在响应时效性、手段综合性、任务精准性等要求日益突出，遥感卫星多星组网协同观测能力持续提升的背景下，愈来愈难以适应满足复杂多样应用需求、提升任务规划有效性、发挥多源卫星系统综合效能的要求。因此亟需面向若干典型应用主题，开展多源遥感卫星需求建模方法研究，为充分发挥多源遥感卫星针对复杂应用任务的综合效能奠定技术基础。
2基本模式
面向应用主题的多源遥感卫星需求建模与任务规划的基本模式是：
（1）首先进行典型应用主题的多样化需求建模，采用统一的需求定义模板，将不同应用主题的差异化需求转化为结构统一、参量各异的定量化需求模型；
（2）其次进行多源卫星观测能力建模，同样采用统一的约束定义模板，将不同卫星的轨道、姿态、成像等观测能力约束条件转化为统一的观测能力模型；
（3）然后进行多源卫星协同观测策略建模，根据不同应用主题的观测要求，按照观测任务间的逻辑与时序关系，构建多源卫星的协同观测策略组合；
（4）进而开展应用需求与卫星观测能力模型关联分析，通过应用需求模型各参量与观测能力模型各参量间的映射关系，将各自应用主题的应用需求转化为卫星观测能力约束条件，筛选出观测能力约束条件满足应用需求的卫星及其载荷资源；
（5）最后进行多源卫星协同任务规划，基于模型关联分析得到的可用卫星及其载荷资源，按照上文构建的观测策略组合，针对观测目标进行访问时间窗计算，在消解访问冲突后得到任务规划结果；如果结果不满足应用需求，则可通过调整应用需求或卫星观测能力的模型设置，通过迭代修正进行优化
面向应用主题的多源遥感卫星需求建模与任务规划的基本模式如图1所示。
3建模与分析方法
3.1典型应用主题的多样化需求建模方法
传统的遥感卫星任务调度方法对观测需求通常只考虑任务目标区域可覆盖、任务时间不超出给定范围等指标，很少从特定应用对观测资源和能力的要求出发，包含分辨率、观测谱段、协同观测时序等应用能力指标的观测需求模型。典型应用主题的多样化需求建模方法流程如图2所示。
（1）确定所需观测的应用主题，例如海上台风监测、海上溢油监测、森林火灾监测等应用主题，记为A；
（2）基于给定的应用主题A，提取和筛选应关注的重点观测目标，目标形态可以是点目标、线目标或区域目标，目标数量可以是单个也可以是多个，目标状态可以是静止目标、固定时敏目标或位置移动目标，这些观测目标记为T1，T2……Tm，m为观测目标数量；
（3）针对观测目标Ti（i=1，2……m），从发现、识别、确认、量测、属性分析等应用要求与观测信息提取程度出发，构建相应目标的观测特征要素体系，例如位置、尺寸、形态、色调、纹理、光谱、空间结构等，这些特征记为S1，S2……Sn，n为观测目标Ti数量；
（4）针对特征要素Sj（j=1，2……n），使用通用的观测指标体系，例如覆盖范围、空间分辨率、光谱谱段、观测频次、响应时长等，对每一个观测目标特征要素的观测需求进行定量化的描述，这些指标记为X1，X2……Xr，r为观测目标Ti的特征Sj数量；
（5）根据应用主题A对上述特征要素S1，S2……Sn观测需求的优先度差异，以及获取不同类型特征要素间内在的逻辑关系，构建不同特征要素在时序与优先级上的逻辑关系，用函数表示为F（X1，X2……Xr）。
完成上述流程后，面向给定典型应用主题的多样化需求模型即构建完成，该需求模型是面向应用主题的多源遥感卫星需求建模的初始条件，也是多源卫星协同任务规划的规划目标。
3.2多源卫星观测能力建模方法
对遥感卫星及其载荷的观测能力建模，定量描述卫星及其载荷能力约束条件，是多源遥感卫星需求建模和任务规划的基本要求。传统的遥感卫星任务调度方法的卫星及载荷能力约束条件一般只考虑轨道、姿态、载荷视场等特性，某些场合增加一些卫星能源、数据存储方面的约束，但很少考虑成像质量、响应时效性、信息获取能力等卫星应用能力约束条件。多源卫星存在应用对象复杂、卫星性能多样、应用能力不一等特点，若采用传统方法存在卫星及载荷能力约束与应用需求相脱节的问题。多源卫星及载荷多样化能力建模方法基于不同卫星各自的平台、载荷等性能指标及其成像能力，构建跨卫星、跨载荷的多源卫星观测能力指标体系，将个别的、具体的卫星观测能力指标转为一般的、通用的卫星观测能力模型，以适应多源卫星协同观测的需要。多源卫星观测能力建模方法如图3所示。
（1）根据给定的应用主题A，以及给定可用的多源遥感卫星W1，W2……Wr（r为卫星数量），识别出卫星及其载荷观测能力的共性要素，例如轨道、姿态、成像质量、信息获取能力等，记为P1，P2……Pm，m为共性要素数量；
（2）针对要素Pi（i=1，2……m），按照不同观测能力要素的特点，分别用不同方法构建要素Pi的描述模型，例如：对于轨道要素可用二体运动模型、J2模型、两行根数模型等进行公式化的描述，对于姿态要素可用姿态参数序列等进行序列化的描述，对于成像质量要素可用包含空间分辨率、光谱谱段、视场角、信噪比等参量进行指数化的描述，对于信息获取能力可用是否具备立体观测能力、是否具备全天候观测能力等进行模板化的描述；
（3）针对要素Pi（i=1，2……m）的描述模型，确定其模型参数，记为Q1，Q2……Qn，n为模型参数数量，从而使得要素Pi的模型可用函数G（Q1，Q2……Qn）表示，例如：对于轨道模型中的二体模型可用轨道六根数作为模型参数，对于姿态模型可用滚动、俯仰、偏航三轴姿态角的时序参数作为模型参数；
（4）从全部给定可用卫星中，选定卫星Wj（j=1，2……r），其中若一颗卫星有多个载荷，因不同载荷的观测能力存在差异，可将同一卫星的不同载荷也等同于多个卫星；
（5）对选定的卫星Wj（j=1，2……r）的模型参数Q1，Q2……Qn进行量化，具体参数量化值可来自于卫星设计参数、地面测试参数或在轨运行监测参数。
上述步骤即是多源卫星观测能力建模方法的基本流程，完成这一过程即为多源卫星需求建模和协同任务规划提供了基本约束条件。
3.3多源卫星协同观测策略建模方法
上述卫星观测能力建模完成后，各个卫星自身的观测能力即可得到定量化描述，但是多源遥感卫星协同观测与单星观测的区别除了卫星数量的增多、重访周期的缩短等外部特点以外，其本质特点在于通过多个遥感卫星及其载荷间的引导、互补、覆盖、接力、融合、多视角等关联性，实现单个卫星、单一观测手段难以实现的观测能力，使得多源卫星协同观测的整体观测能力大于各个单一卫星独立观测能力的总和。多源卫星协同观测主要有以下几种策略：
（1）引导协同策略：指的是以某一颗或某一类遥感卫星的观测结果，作为其它遥感卫星进行观测的引导信息，从而实现不同遥感卫星间的信息引导观测。例如：在森林火灾监测这一典型应用主题中，首先使用大幅宽但是空间、光谱分辨率较低卫星进行大范围的区域普查，发现疑似火点信息，然后再引导高光谱、高空间分辨率的卫星进行精细识别，从而实现森林火灾等目标的快速感知与精细识别的统一，提高卫星用于应急响应的应用能力；
（2）互补协同策略：指的是具备不同观测能力的多颗、多类遥感卫星，根据不同的观测条件，选择满足观测条件最优的卫星进行观测，从而实现不同遥感卫星信息获取手段上的互补，提高观测可靠性与有效性。例如：在海上船只识别这一典型应用主题中，当观测时段为白天、天气条件良好的情况下优先选用光学遥感卫星进行观测，而当观测时段为黑夜或天气条件恶劣的情况下则优先选用SAR遥感卫星进行观测，从而实现光学和SAR两种类型遥感卫星间的互补协同，最终实现对海上船只的全天候观测能力；
（3）覆盖协同策略：指的是多颗遥感卫星针对大范围区域目标，为各颗卫星分别指定不同观测区域，从而实现多颗遥感卫星对大范围区域的快速观测，减少或避免无效的重复观测，缩短整体观测周期，提升信息获取时效性；
（4）接力协同策略：指的是对同一目标，通过多个卫星在短时间内依次过境进行多次观测，延长对同一目标的整体观测时长，实现对同一目标特别是固定时敏目标或位置移动目标的连续观测能力。例如：在海上船只监测这一典型应用主题中，可以通过多颗卫星在短时间内连续通过目标区，实现十余分钟至数十分钟的连续监视，从而实现对海上船只运动过程、运动状态的观测；
（5）融合协同策略：指的是对同一目标，通过多种不同类型卫星或载荷分别进行观测，获取不同类型观测信息，对这些观测信息进行像素、特征或决策等不同尺度的信息融合处理，实现多种信息源的融合应用。例如：全色卫星载荷与多光谱卫星载荷融合便是典型的融合协同观测，可以实现对同一目标的高空间分辨率与高光谱分辨率信息融合应用。
（6）多视角协同策略：指的是对同一目标，通过多颗遥感卫星从多个角度同时或在较短时间内进行多次观测，从而不仅可以获取目标各个方向、各个角度的信息，更可以通过摄影测量处理获取目标的三维立体信息。
多源卫星协同观测策略建模的基本方法如图4所示。
（1）确定协同观测策略类型：基于给定的典型应用主题A，从上述协同观测策略或更多的协同观测策略中，选取一种或多种多源遥感卫星协同观测策略类型，记为C；
（2）筛选协同观测卫星及其载荷资源：在给定的协同观测策略类型C条件下，从给定可用的多源遥感卫星W1，W2……Wr（r为卫星数量）中，选取若干遥感卫星及其载荷作为参与协同观测的卫星资源，记为K1，K2……Kl（l为参与协同观测的卫星数量）；
（3）定义多源卫星及其载荷观测时序：根据协同观测策略类型C，以及应用主题A和参与协同观测的卫星资源K1，K2……Kl等条件，同时考虑不同卫星及其载荷间的数据特征依赖关系，定义多颗遥感卫星协同观测的时序，包括一般意义上的时间顺序，也包括逻辑上的前后承接关系，例如：假设Ki为大幅宽、中低分辨率卫星资源，Kj为小幅宽、高分辨率卫星资源，在观测时Ki卫星首先进行大范围普查观测，Kj卫星然后进行小区域精细观测，则上述两颗卫星观测的时序可记为KiKj；
（4）定义多源卫星及其载荷多次观测的间隔时间要求：在确定多源卫星及其载荷观测时序后，进一步定义相邻时序的前序卫星资源观测事件与后续卫星资源观测事件的间隔时间要求，包括最小间隔时间和最大间隔时间，例如：对于卫星观测时序KiKj，其最小间隔时间记为ΔTmin，最大间隔时间记为ΔTmax；
（5）量化描述单次观测的特定观测条件：对于任意一次观测事件Ki，对其特定的观测条件，例如：卫星观测指向角、单次连续观测时长、是否要求立体成像等用量化指标进行描述，可以是指数型参数，也可以是状态型参数，记为Y1，Y2……Yh（h为单次观测的特点观测条件参数数量）。
通过上述步骤，即完成了多源卫星协同观测策略建模，为多源卫星需求建模和协同任务规划提供了协同观测约束条件。
3.4应用需求与卫星观测能力模型关联分析方法
在典型应用主题的多样化需求建模、多源卫星观测能力建模和多源卫星协同观测策略建模完成后，以同类模型参数为纽带，构建典型应用主题的多样化需求模型的需求指标参数与多源卫星观测能力模型的卫星及载荷能力指标参数间的映射关系，实现“应用任务需求参数――卫星及载荷能力参数”的关联与转化；同时以卫星轨道运动模型为基础，将多源卫星协同观测策略模型的相关策略参数转化为时间序列事件，并引入卫星轨道运动时间序列中，从而实现将多源卫星协同观测策略模型参数转化为多源卫星观测能力模型附有时间条件的约束参数；最终基于卫星轨道运动模型及目标访问计算进行任务规划，得到满足给定应用需求与卫星观测能力的可用任务集。
应用需求与卫星观测能力模型关联分析基本流程如图5所示。
（1）获取典型应用主题的多样化需求模型的模型参数集：这里的模型参数主要指需求模型特征参数X；
（2）获取多源卫星观测能力模型的模型参数集：这里的模型参数主要指卫星及载荷观测能力指标参数Q；
（3）需求与观测能力模型参数关联与转化：构建典型应用主题的多样化需求模型的模型参数集X与多源卫星观测能力模型的模型参数集Q两者间的同类型模型参数间的映射关系，例如：应用需求模型的空间分辨率参数为Xi，卫星观测能力模型的某卫星资源空间分辨率指标参数为Qj，则建立Xi到Qj的映射；
（4）卫星及载荷资源筛选：根据需求与观测能力模型参数的关联关系，通过模型参数比对分析，计算卫星观测能力参数是否满足应用需求参数的要求，筛选出满足要求的卫星及载荷资源；
（5）获取多源卫星协同观测策略模型参数集：这里的模型参数主要指策略条件参数Y；
（6）策略分解为时序事件：将设置的多源卫星协同观测策略Y按照策略中定义的事件的时间序列分解，构建时序事件Y（t），将协同观测策略用一系列卫星动作事件的时间序列来表示；
（7）策略时序事件关联与转化：将多源卫星协同观测策略时序事件Y（t）与经过卫星与载荷资源筛选的多源卫星观测能力模型的模型参数集Q进行关联，根据策略时序事件Y（t），分别为每一步时序事件设置对应的卫星观测能力模型参数；
（8）目标访问任务规划：在上述模型参数关联分析的基础上，基于卫星轨道模型进行目标访问计算，得到满足应用需求与卫星观测能力要求的观测任务序列。
上述步骤完成后，即完成了整个的面向应用主题的多源遥感卫星需求建模，从而将用户的观测应用需求，转化为符合卫星及载荷观测能力约束条件，并通过任务规划得到满足应用需求的观测任务，从而为卫星观测任务计划制定提供依据。
4软件实现
基于上文所述的建模方法，面向海上台风监测、海上溢油监测和森林火灾监测等典型应用主题，以目前在轨的高分、资源、环境等国产遥感卫星为卫星资源，研制多源遥感卫星协同数据获取需求建模软件，实现面向应用主题的多源遥感卫星需求建模方法软件实现。
整个软件采用“平台+插件”的体系架构，构建统一的基础支撑平台，实现对处理数据、计算资源和模块插件的统一管理；上文所述的各个模型开发为相对独立的算法模块插件，可被软件基础支撑平台灵活调用，并通过不同插件之间的组合，形成不同的处理流程和完整的面向应用主题多源遥感卫星需求建模功能。
软件主要包括三大组成部分：观测需求分析软件、观测任务管理软件、分析结果可视化软件。观测需求分析软件实现对典型应用主题多样化需求的建模和多源卫星观测能力的建模，观测任务管理软件实现对多源卫星协同观测策略的定制以及任务规划分析，分析结果可视化软件实现对基于需求建模的任务规划分析结果三维可视化展示。
观测需求分析软件的整体界面及典型应用主题多样化观测需求配置界面分别如图6和图7所示。
观测任务管理软件的整体界面及多源卫星协同观测策略配置界面分别如图8和图9所示。
分析结果可视化软件的需求建模与任务规划分析结果界面如图10所示。
5结论
本文面向多源遥感卫星的协同观测应用需求，针对典型应用主题开展了了多样化需求建模研究；针对多星、多载荷的差异化观测能力与协同观测要求，开展了多源遥感卫星观测能力建模与多源卫星协同观测策略建模研究；并基于上述建模结果，开展了应用需求与卫星观测能力模型关联分析研究，实现应用需求向卫星观测能力的转化；最后对相关模型开发相应软件，完成面向应用主题的多源遥感卫星需求建模软件实现。
本文所述的面向应用主题的多源遥感卫星需求建模方法可以为复杂卫星对地观测任务的任务规划提供技术支撑，也可以为卫星遥感应用效能优化提供验证手段。同时，本文所研究的建模方法还只以若干典型应用主题为个别应用场景开展研究，模型所用的卫星资源也只是常规遥感卫星资源，后续一方面应对所研究的应用主题进行拓展，使本文所述建模方法成为具有应用主题普适应的需求模型构建方法，另一方面应将敏捷卫星、静止轨道凝视卫星、视频卫星等新型卫星资源开展纳入建模体系并开展研究，应对卫星技术发展的需要。
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作者简介
张晓（1985-），男，四川省合江县人。硕士学位。现为航天恒星科技有限公司系统设计师、工程师。主要研究方向为天地一体化对地观测系统仿真、效能评估与数据处理。
遥感技术是指从远距离感知目标反射或自身辐射的电磁波、可见光、红外线等信息，对目标进行探测和识别的技术。
人类通过大量实践，发现地球上每一个物体都在不停地吸收、发射和反射信息和能量，其中有一种是人类已经认识到的形式就是电磁波，并且发现不同物体的电磁波特性是不同的。遥感技术就是根据这个原理来探测地表物体对电磁波的反射和其发射的电磁波，从而提取这些物体的信息，完成远距离识别物体。
二、遥感技术的分类
（一）按搭载传感器的遥感平台分类
1．地面遥感，是指把传感器设置在地面平台上。如车载、手提、固定或活动高架平台等。
2．航空遥感，是指把传感器设置在航空器上。如气球、航模、飞机及其它航空器等。
3．航天遥感，是指把传感器设置在航天器上。如人造卫星、宇宙飞船，空间实验室等。
（二）按遥感探测的工作方式分类
1．主动式遥感，即由传感器主动地向被探测的目标物发射一定波长的电磁波，然后收集从目标物反射回来的电磁波。其主要优点是不依赖太阳辐射，可以昼夜工作；而且可以根据探测目的不同，选择不同的波段和发射方式。比如，雷达和激光器。
2．被动式遥感，即由传感器直接收集目标物反射太阳光的反射或目标物自身辐射的电磁波。比如，常用的摄影机和多光谱扫描仪，热红外扫描等。
（三）按遥感探测的工作波段分类
紫外遥感，是指利用紫外波段的大气窗口进行探测的遥感技术。波长在0.01-0.4um。紫外遥感在地质调查中有特别重要的应用，主要用于探测碳酸盐岩分布。碳酸盐岩在0.4μm以下的短波区域对紫外线的反射比其它类型的岩石强。另外，水面飘浮的油膜比周围水面反射的紫外线要强烈，因此也可用于油污染的监测。
可见光遥感，应用比较广泛的一种遥感方式，波长为0.4--0.76μm的遥感技术。通常以摄影、摄像或扫描方式成像，是目前应用最普遍的遥感技术。可见光摄影遥感具有较高的地面分辨率，但只能在晴朗的白昼使用。
红外遥感，又分为近红外或摄影红外遥感，波长为0.7～1.5微米,用感光胶片直接感测；中红外遥感,波长为1.5～5.5微米；远红外遥感,波长为5.5～1000微米。中、远红外遥感通常用于遥感物体的辐射，具有昼夜工作的能力。常用的红外遥感器是光学机械扫描仪。
微波遥感，对波长1～1000毫米的电磁波（即微波）的遥感。微波遥感具有昼夜工作能力，但空间分辨率低。雷达是典型的主动微波系统，常采用合成孔径雷达作为微波遥感器。
多光谱遥感，利用几个不同的谱段同时对同一地物（或地区）进行遥感，从而获得与各谱段相对应的各种信息。将不同谱段的遥感信息加以组合，可以获取更多的有关物体的信息，有利于判释和识别。常用的多谱段遥感器有多谱段相机和多光谱扫描仪。
三、遥感技术的特点
1．探测范围广、采集数据快
遥感卫星居高临下，视野开阔，侦察范围广，获得情报多。比如，卫星视角为20度的情况下，从3000米高度的飞机上可看到1平方千米的面积，而在300千米高度的卫星上看，可看到10000平方千米的面积。在近地轨道上的侦察卫星，每秒可以飞行七八千米，绕地球一周只需一个半小时左右，一个比较长寿命的卫星，可以在太空持续工作两年以上，从而保证了侦察的及时性和连续性。卫星一天可绕地球飞几十圈，只要运行的轨道合适，几乎可以看遍全球。如果发射几颗卫星，构成卫星侦察网，可以在某些地区实施不间断几乎无遗漏的监视。
2．限制少,精度高
利用卫星进行侦察安全可靠，合理合法，有超越国境的自由，不存在侵犯领空、领海和受防空武器威胁的限制。国际公认离开地面高度100千米以上的空间，不属于地面国家的住宿范围。宇宙空间不受国界限制，卫星可以任意出入。因此，侦察卫星比任何高空侦察机有更大的安全性。同时，也不受地形、气象等条件的限制。同时，利用遥感卫星进行侦察，获得的图像清晰、准确、精度高。海湾战争中，美国"曲棍球"侦察卫星装有图像探测器，由雷达发射微波信号到地面，经回收识别后再反射到太空。它的活动不受云雾和夜暗的限制，可识别地面约0.3-1米的目标，尤其适用于干燥的沙漠地区拍摄卫星照片。它能分辨出坦克种类，计算出坦克、帐篷、甚至人员的数量。
3．信息量大、种类多
根据不同的任务，遥感技术可选用不同波段的遥感仪器来获取信息。例如可采用可见光探测物体，也可采用紫外线、红外线和微波探测物体。利用不同波段对物体不同的穿透性，还可获取地物内部信息。例如，地面深层，水的下层，冰层下的水体，沙漠下面的地物特性等。科索沃战争中,以美国为首的北约，在空袭南联盟的行动中，美国和欧洲至少使用15-20种不同的卫星。
四、遥感技术在武警部队遂行任务中的应用
（一）在执勤处突中的应用
随着我国经济建设的高速发展，武警部队遂行任务的地理环境变化非常迅猛，目前许多地区地图多数都比较陈旧，现势性较差，部队使用困难。传统的地理保障形式是以基础信息为主，不能满足部队行动的特殊保障要求，无法更好地为指挥人员提供决策咨询服务。武警执勤处突需要特殊的地理信息保障。部队行动时对点状、线状地理目标的信息要求更多、更具体。其中主要的道路、周边地形、制高点、市区街道、地下通道与管网、广场、桥梁、隧道等要素，对部队集结、机动及兵员和后勤保障物资的运输影响很大，必须重点保障。遥感卫星围绕地球运转，能及时获取任务区域的各种最新地形资料，根据不同的任务，遥感技术可选用不同波段的遥感仪器来获取信息。利用不同波段对物体不同的穿透性，还可获取地物内部信息。科索沃战争中,以美国为首的北约，在空袭南联盟的行动中，美国和欧洲至少使用15-20种不同的卫星。
【关键词】遥感技术；水利水电工程；勘测
0.引言
自改革开放之后，我国的社会主义经济取得了飞速的发展，科技也得到迅速的提升，新技术的使用已经步入了高速时期，水利水电工程建设也随之实现了迅速的发展。而水利水电工程建设的第一步就是勘测，随着科学技术的不断发展，遥感技术在水利水电工程地质勘测中得到了越来越广泛的使用，其在水利水电工程建设中发挥着至关重要的作用。
1.遥感技术
遥感技术主要包括接受装置、遥感平台、图像处理设备、信息传输设备以及遥感器等，其具有非常高的使用价值，可以当作微波辐射计、多光谱扫描仪、照相机或合成孔径雷达等，发挥辐射、扫描、照相、雷达、传输或其他作用。所以，在许多领域，如气象、军事以及工程建设等都普遍应用到了遥感技术。一般遥感技术都是应用红外光、红光以及绿光这三种光谱波段来实施探测的[1]。其中红外光段主要是用于探测矿石、土地以及其他资源；红光段主要是用于探测污水及植物生长；而绿光段则主要是用于探测土壤、地下水岩石以及其他的物质。总而言之，遥感技术可以恰当、全面且精确地对多种物质进行勘测，因此，遥感技术可以适用于诸多的领域。
2.遥感技术的优点
遥感技术具有诸多的优点：第一，遥感技术具有较强的信息综合性。遥感技术可从时间段、波段以及多维度等方面对地球进行观察，进而构建成一个综合的勘测。第二，遥感技术具有较快的获取信息速度。卫星遥感调查可以利用陆地卫星及气象卫星这两方面来获取大范围的资料，陆地卫星每18天就可以对地球影响进行一次测量，而气象卫星每天可以对地球进行两次遥感摄影。第三，遥感技术可以勘测较广的范围。利用航拍照片可以拍摄到1700km2的面积，而卫星图像可以拍摄到航拍照片双倍的面积，由此可见，卫星遥感技术可以勘测到较广的范围。第四，遥感技术的抗干扰性非常强，极少会因人为因素而受到影响[2]。
3.水利水电工程勘测中遥感技术的应用
3.1在勘测天然建筑材料过程中遥感技术的应用
地球上有诸多的天然建筑材料存在于地质之中，如石料、混凝土以及土料等，能否将这些天然建筑材料应用于水利水电的建筑工程之中，则必须对开采这些材料的难度大小、这些材料在地质中的含量大小以及这些材料的质量是否达标等诸多问题加以全面考虑，而以往的勘测技术无法解决这些问题，这就导致那些天然建筑材料无法得到使用，从而大大地增加了工程的建筑成本。然而，遥感技术则可以利用微波遥感及红外遥感来对各种天然建筑材料在地质中的分布位置及含量进行勘测，如此一来，工作人员调查、挖掘天然建筑材料的难度就得以降低，从而使开采工作得以更加高效、顺利地进行。
3.2在水利规划过程中遥感技术的应用
调查水利的现状就是为了对可能发生的问题以及水利的详细资料进行总结，并对水利规划进行预估，因此，水利规划的基础就是勘测。水利规划中遥感技术的应用主要是利用红外线波段来对污染问题进行探测。因此红外线波段和光波段可以将污染源找出来，之后再依据水质监测来评估水环境，遥感技术可以根据污染物的排放量或者从河流的水容量到河流所受的污染程度来探测出污染问题。最后再通过处理卫星资料，即可获得各个时段水域面积的资料，这使得勘测工作得到了极大的简化，同时也使得人员劳动力及资金成本得到了有效的降低。
3.3在勘测水利水电工程不良地质现象过程中遥感技术的应用
确保水利水电工程可以长时间使用的一个主要的因素就是水利水电工程地质的平稳性。倘若地质发生不良现象，势必会给水利水电工程带来破坏性的损坏，例如崩塌、泥石流以及滑坡等[3]。传统的地质勘测方式没办法将地质中泥石流、崩塌及滑坡等不良现象的发展速度探测出来，而利用遥感技术则可以实现实时预报、分析以及观测地质状况，以使工作人员能够明确地掌握不良地质的分布范围以及不良地质现象的发展速度，这对于水利水电工程建设防护工作的开展是非常有帮助的。
3.4在勘测水利水电工程的结构稳定性过程中遥感技术的应用
水利水电工程结构的稳定性决定了工程是否会因地质环境而受到影响，其也是决定其使用寿命的一个重要因素，因此，对水利水电工程的结构稳定性进行勘测就显得非常有必要。有些地质虽然表面具有较好的稳定性，但内部却存在着断裂，倘若地质结构出现了变化，势必会给水利水电工程造成极大的损坏。而在勘测水利水电工程结构稳定性的过程中，应用遥感技术可以得到关于地质结构的信息，然后再对这些信息进行全面的分析，就可以对地质结构是否稳定进行判定。尽管以往的勘测技术也可以对地质的稳定性进行勘测，可是却无法精确地分析断层近期的活动情况。
3.5在勘测水利水电工程的渗漏可能性过程中遥感技术的应用
在水利水电工程中往往会有渗漏的现象出现，这会在很大程度上缩短工程的寿命和使用性。因此，怎样处理水利水电工程中的渗漏问题就显得尤为重要。通常存在较大渗漏性的风华岩体、断裂破碎带以及岩溶地区的地下暗河等都极易导致水利水电工程出现渗漏现象。而利用遥感技术来对水利水电工程的地质状况进行探测，可以全面地掌握地质的构成成分及分布状况，然后再对极易出现渗漏的地质区域进行记载，并对其加以分析和处理，水利水电工程渗漏的可能性就可以得以降低。
4.结语
众所周知，水利水电工程不仅具有繁杂的结构以及庞大的规模，而且涉及到较大的范围，它对人们的生活生产以及社会经济的发展都具有极其重要的意义。因此，对遥感技术在水利水电工程勘测中的应用进行研究，不断地提升遥感技术在水利水电工程勘测中的应用水平，充分地发挥出遥感技术的应用优势。
参考文献：
[1]黄诗峰.遥感技术在水利上的应用[J].高科技与产业化.2013（11）
关键词：SARInSAR极化DEM
中图分类号：TP701文献标识码：A文章编号：1672-3791（2017）02（b）-0003-06
目前，随着航空航天技术和计算机技术的不断发展，卫星遥感技术也得到了巨大发展，卫星遥感数据在各个部门和领域的应用非常广泛。但是，传统光学遥感受到云层干扰很大，极大限制了卫星遥感获取地面信息的能力，因此，不受天气影响的雷达卫星遥感逐渐成为遥感研究的热点。相对于传统的光学卫星遥感，雷达卫星遥感不受云层遮挡限制，具有全天候对地观测的能力。除此之外，由于合成孔径干涉雷达可以快速生成数字高程模型（DEM），同时雷达卫星对水体、植物和冰川等地物的反射波有差异，因此，可以通过雷达遥感影像对地物进行分析。源于以上因素，从20世纪末开始，世界各国都大力发展雷达卫星遥感技术。目前欧美日等很多国家拥有民用或民两用雷达遥感卫星，主要卫星包括加拿大的Envisat卫星、德国的TerraX卫星、意大利的Cosmo-SkyMed卫星、日本的ALOS卫星等，我国在2016年8月也发射了我国第一颗高分辨率雷达卫星――高分三号。
1雷达卫星遥感基本理论
1.1雷达工作原理
雷达的英文RADAR是由RadioDetectionAndRanging（无线电侦测与测区）的缩写。雷达工作原理是由电磁脉冲源系统发出电磁波脉冲，并侦测脉冲反射信号，通过发出和接收信号的时间、方位角以及电磁波强弱等信息计算目标物的距离、方位、大小和密度等特性。雷达自20世纪20年代诞生以来，在军事领域得到了广泛应用。二战结束后，雷达开始应用于非军事用途，如气象预报、环境监测、探矿和大地测量等。
雷达的波段属于电磁波中的微波波段，雷达根据用途不同采用不同的波段和频率，而不同雷达的观测分辨率和清晰度不同。根据微波探测基本理论，雷达波长越小，其频率越高，观测分辨率越高。雷达微波在电磁波中的位置段以及波长与频率的关系如图1所示。
雷达根据电磁波接收方式划分，可以分为主动式雷达和被动式雷达。
主动式雷达系统在电磁波源发射电磁波，碰到目标物后反射或散射，再被可接收各个方向的接受雷达端接收，利用不同路径的雷达信号对目标物的参数进行计算。主动雷达系统的信号发送与接收的雷达一般是同一部雷达，在特殊情况下可以是两部雷达。
被动式雷达系统只接收电磁波信号，由于空间中存在大量的电磁波信号，遇到目标物后会进行散射，其中一些电磁波会散射到被动雷达接收源，而接收雷达通过从不同的接收器接收的信号中或同一接收器在不同时间接收到的信号来估测目标的参数。一般情况下通过Bistatic方法比较反射信号与原来发射信号的差异可以计算所需的参数，如距离、方位、速度等，也可以通过Monostatic方法利用反射或折射信号直接估算各项参数。
目前所有遥感卫星的星载雷达都是主动式雷达。
1.2雷达卫星遥感
雷达卫星遥感即将雷达安装到运行于地球太空轨道上的卫星上，实现对地球的观测。目前最常见的雷达遥感卫星是合成孔径雷达（SyntheticApertureRadar，简称SAR）卫星。SAR卫星可以充分使用地物的电磁波反射特性对地物目标进行侦测，通过地物的电磁波反射特性与电磁波频率、极化以及入射角的关系进行对地观测，可以获得被侦测目标地物各种丰富的信息，如材料、密度、水含量和结构可靠性等。在雷达卫星遥感技术诞生后，随着干涉技术的SAR卫星和聚束SAR技术发展，雷达卫星功能越来越强大，用途越来越广泛。因此，各主要国家在大力发展SAR卫星遥感的同时，也在发展遥感卫星编队组网以及卫星星座，编队飞行可以实现立体成像功能，卫星组成的飞行编队，可以连续对某个区域进行多景重叠成像，从而实现该区域的立体建模。
2SAR/InSAR卫星与数据处理方法
2.1合成孔径雷达遥感
合成孔径雷达卫星是目前卫星遥感的主流，合成孔径雷达是多个雷达孔径或天线组成的多电波源雷达系统。雷达和人眼都是通过电磁波的传输来观测目标物，雷达波段理论上是波段越小看到的影像越清晰，因此，雷达需要很长的天线才能发出所需的微波。目前大型的微波雷达天线达数公里，因此，传统雷达无法实现机载和星载，为了解决机载和星载高分辨率雷达的问题，采用多个雷达孔径同步或者异步观测，可以获得多个小波段的雷达成像。因此，从雷达卫星一般都采用合成孔径雷达作为传感器。
合成孔径雷达的操作原理复杂，但是可以通过实例说明基本作业原理。假设一搭载SAR卫星，SAR的观测方向与卫星轨道垂直，如图2所示。SAR直接产生二维空间影像，即range（行方位）维和azimuth（极方位）维，SAR影像所显示的则是其视角方向的相对距离与位置，视角方向是卫星电磁波传输与目标物的方向夹角。SAR卫星的电磁波Range维方向解析度由测量电磁波脉冲发射天线与接收天线的接收时间决定。
Azimuth维与Range维垂直。与光学传感器不同，azimuth维的方位解析度可以与range维不同，azimuth解析度依赖于雷达天线的宽度，越大的雷达天线可以使目标物的对焦更加清晰，进而使azimuth维方向的解析度更高。与传统光学遥感传感器类似，越大的孔径获得的影像质量越佳。但是SAR所使用的频率远低于可见光，因此，如要提高SAR影像的成像品质，需要更长的雷达天线。但是无论是飞机还是卫星，其携带的雷达大小都是一定的。因此，为了解决该问题，雷达传感器可以改装成基于多普勒效应的多个小型天线以获得高分辨率遥感影像，即SAR传感器。SAR一次搭载了多个发射器，在飞行途中每个发射器都会发射出不同的电磁脉冲，再依照接收到电磁波脉冲的多普勒位移，经过处理可以提高成像品质，但也需要考虑地球自转所产生的频率位置误差，经过计算机增强后，可以将azimuth维方向的解析度提高3个数量级。
2.2SAR影像几何失真与纠正
在卫星雷达遥感成像中，被侦测地物目标的方位在卫星按飞行平台的时间序列进行成像，距离方向上是按照地物目标反射信息记录顺序成像，在高程上，即使微小变化，都可能引起较大范围的图像扭曲，我们将这些微小变化的产生因素称为诱导因子，从目前卫星雷达遥感的经验上看，目前最主要的诱导因子包括电磁波透视收缩、地物叠盖和阴影。
同时为了获得更大的侦测范围，SAR卫星一般采用侧视发射和接收电磁波的方式，这种方式获得的影像与正常影像有差异，这种差异称为几何失真。由于入射角不同，所以斜距不同，导致雷达斜距图像上的近距离压缩，就是图像失真，如图3所示。图中的山区部分，在迎向雷达区域会有缩短现象，而在背向雷达的区域会有变长现象。
以上原因导致了SAR影像各种失真，对于雷达遥感的几何失真，可以采用地距的显示方式进行消除，即DEM叠加影像获得实际距离，纠正SAR图像。
图4为广西柳州市红花水电站地区的ERS-2卫星SAR遥感影像，可以发现东边（右边）山区较白的区域较短，西边（左边）较深的区域较长，这是前波缩短和后波拉长造成的，由此可见卫星轨道是自西向东。
2.3合成孔径干涉雷达
合成孔径雷达就是让合成孔径雷达做干涉运动。SAR影像通常包含了距离与相位资讯，InSAR利用相位的信号得到空间信息。在对地形进行分析的过程中，可以挑选两张在不同时间拍摄的SAR影像并假设在拍摄时间段地表没有发生变化，若α秸庞跋窠行干涉，则可以得到相对高程值，其原理类似于立体相对。通过这种方法，可以获得数字高程模型，即DEM数据。利用该方法获得的DEM数据，其分辨率更高，但是目前要解决的主要问题是无地面像控点的数据校正处理，一般采用高精度轨道实现数据高精度校正和立体成像。
图5为DEM处理流程，图6为通过SAR数据处理获得的DEM数据。
如果在两种SAR影像采样过程中，地表有变动，则获取的高程数据将包括实际高度与变形，为了得到变形量，需要将高度数据去除。
2.4差分合成孔径干涉雷达
在合成孔径干涉雷达的数据中，将高度数据从合成孔径干涉雷达影像中去除，再通过另一景相同位置的SAR数据获取相对高程，称为差分合成孔径干涉雷达。这类方法按照轨迹数可以分为双轨迹法、三轨迹法和四轨迹法。双轨迹法是利用现有的数字高程模型（DEM）来减去高度数据，该方法的缺点是如果干涉影像的采样时间与数字高程模型的采样时间点内地表有大的变动，则该方法不能使用；三轨迹法是再使用一景SAR影像，与原相对的主影像作干涉，然后减去原干涉相对，这种方法可以得到研究时间范围内的全部动量，精度较高；四轨迹法是采用4张SAR影像，制作成两对干涉相对，将两相对进行差分，可以得到两相对间的地表变形量。如果观察地区有异常地物形变，还需要对非正常形变进行过滤。
2005年的影像（ERS影像）与2008年汶川地震后的影像（ERS影像）干涉后，再减去当地概略DEM（GDEM数据）的结果，即双线法。该处变形指对于卫星视角方向的变形。
2.5SAR/InSAR极化
当雷达发射电极上有净电流通过的时候，电极电位显著地偏离了未通过净电流的起始电位值，这种现象叫极化。极化是底电磁波的偏振方式，可分为线极化、椭圆极化、圆极化。在线极化中，根据电场矢量方向随时间变化，又分为两个方向的极化，即水平极化（H极化）和垂直极化（V极化）。水平极化指电磁波的电场矢量与入射面垂直，垂直极化指电磁波的电场矢量与入射面平行。雷达极化是指雷达发射的电波和接收的回波的极化状态，线极化是目前雷达卫星遥感最常见的极化方式。在雷达遥感中，由于在传播过程中电波与媒质相互作用，电波与目标相互作用，导致波在传播过程中极化状态改变，这些改变都反映了媒质和目标的信息，因此，通过研究回波的极化状态可以提取有用信息。
根据极化理论，改变雷达发射天线的方向就可以改变电磁波的极化方式。
如果发射的是水平极化方式的电磁波，与地物表面发生作用后会使电磁波极化方向产生不同程度的旋转，形成水平和垂直两个分量，用不同极化方式的天线接收，形成HH和HV两种极化方式的图像。若雷达发射的是垂直极化方式的电磁波，同理，会产生VV和VH两种极化方式的图像。
多极化SAR通过测量地面每个分辨单元内的散射回波，进而获得极化散射矩阵以及Stokes矩阵。极化散射矩阵具有将目标散射的能量特性，为更加深入地研究地物目标提供了重要的依据，使SAR遥感对目标的信息获取能力极大增强。
极化干涉SAR是极化SAR与干涉SAR的结合，利用了相干性和干涉相位观测量随极化变化的特性，使干涉SAR观测量实现目标高程获取，又具有极化SAR对不同散射机理的分辨能力，同时使SAR遥感的SAR干涉获取数据具备提取地物参数的能力，实现对森林、岩石、水体和裸地等目标进行识别的能力。
3结语
SAR/InSAR卫星有着特殊优点，因此目前主要应用于军事侦察、地质和地震研究等。同时，由于雷达卫星影像数据的普及时间较短，现在仍然不断挖掘其应用潜力。主要包括对水体水质的探测分析、洪水预警分析和灾后损失分析、山体滑坡分析和预警、森林保护和估产、城市变迁等。雷达卫星遥感影像数据比传统光学影像数据更加具有应用挖掘潜力。但是，目前雷达卫星遥感影像数据处理技术未完全成熟，未来随着计算机技术的不断进步和算法的不断优化，相信雷达卫星遥感在世界各个行业将有更加广泛的应用。
参考文献
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股价11月份以来呈慢牛盘升态势
公司拥有航天电子产品技术垄断地位
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公司是中国航天关键电子配套产品生产企业，是航天科技集团全资子公司-中国航天时代电子公司产业化和市场化的平台，目前拥有航天电子产品技术垄断地位。
时代电子公司各成员单位创造了数十项新中国科技史上的“第一”：我国第一台CMOS中规模集成电路抗电磁脉冲加固专用计算机，第一个自行设计并研制出32位RISC（CPU电路)，第一块被型号采用的星用辐射加固大规模CMOS集成电路，我国第一片具有自主知识产权的20万门GPS/GLONASS多功能专用芯片，我国第一套集遥测、遥控、外测、安控四合一的综合测控系统，研制成功我国第一个国家正式立项投入型号应用的光纤陀螺惯测系统等等。
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公司的主要业务范围为航天配套电子产品，分为电子元器件和单机及系统级产品。其中电子元器件以桂林、杭州、郑州为主要生产基地，单机及系统级产品主要以航天长征火箭技术公司及上海子公司为核心开展航天遥测系统、传感产品、卫星导航和通信产品的研制开发。
2007年增发收购的资产涉及的业务系统化集成化程度较高，激光惯导项目、北京光华无线电厂、重庆巴山仪器厂的业务重心为航天军品，北京时代民芯科技公司的业务则是军民两用技术的应用，北京普利门公司的业务体现了军用技术发展民品。公司业务呈现了军民业务多元化的发展方向。
航天传感器国内领先
公司拥有航天领域传感器研制、开发中心，在航天专用传感器研制方面处于国内领先水平，为我国各型号运载火箭、卫星的成功发射配套了几十万套传感器产品。航天传感器是公司重要支柱产品之一，目前公司开发研制了500多个品种的传感器及配套仪表，形成了门类齐全、品种丰富的产品体系，产品包括：压力、压差、温度、液位、振动、冲击、加速度、微机械等等，几乎涵盖了常用物理量传感器的绝大部分，广泛应用于航天、航空、船舶、车辆、石油、化工等众多领域。
公司开发的磁致伸缩液位传感器产品达到国际同类产品先进水平，处于国内领先水平。该业务主要由公司控股的航天长征火箭技术有限公司及北京金泰星测公司为核心单位进行研制开发。
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公司是我国第一家航天遥控、遥测设备、研制生产和系统集成的大型专业化工程研究单位，拥有中国航天工业遥测及遥控技术研究中心。公司遥测产品主要有运载火箭无线电遥测系统、卫星飞船测控分系统、多目标遥测遥控与外测综合性测量系统、卫星遥感地面接收站、星载温控系统、星载高密度磁记录器、星载固态存储器、星载专用通信转发器、航天测控通信加密系统等。公司遥测遥控产品占我国航天卫星火箭发射配套市场90%以上，具有专业技术垄断及配套领域垄断优势。
该业务主要由航天长征火箭技术有限公司、上海航天电子公司为核心开展研制生产任务。2007年增发收购的重庆巴山仪器厂是遥测设备专业研制生产厂，是军民用遥测设备、数据采集、记录设备、计算机应用等综合性电子产品生产厂。主要从事用于航天多种型号国防装备、运载火箭、卫星上的遥测传输设备及地面遥测接收、解调、数据处理、终端记录等设备的研制和生产。其生产能力居于国内领先地位。该项资产的收购将使公司遥测设备的研制生产能力进一步加
强。
军用卫星导航系统的主要供应商
公司的卫星导航中心已经被国家计委批准为部级卫星导航工程中心，是我国军用卫星导航系统的主要供应商。公司目前已掌握GPS/GLONASS/北斗卫星接收机关键核心技术，并开发出具有自主知识产权的接收机专用集成芯片，是目前为数不多的能提供GPSGPS/GLONASS系统集成完整解决方案的企业之一。
目前公司在卫星导航应用产品方面已具有一定的产业化基础，产品线几乎覆盖了卫星导航应用产业链的各个环节，产品主要包括GPS/GLONASS兼容接收机芯片、OEM主板系列产品；GPS/GLONASS兼容机系列产品；GPS车辆监控调度系统终端系列产品；GPS船用导航仪系列产品；高精度授时系列产品；北斗一号用户机系列产品；GPS数字转发测风系统等等。公司目前是国内最大的船用GPS导航仪产品供应商，也是国内名列前茅的车辆监控调度系统集成商和设备供应商。公司下属的天合导航通信技术有限公司是该业务的主要承担者。
公司成长的经营之路
公司目前主营业务仍以军品（航天类产品）为主，2006年以前民品收入比重低于10%。
公司业务分布于北京、上海、杭州等多个区域，北京地区的业务占绝对比重，北京地区业务的主要贡献者为航天长征火箭技术公司、北京金泰星测技术有限公司、天合导航通信技术公司以及北京时代民芯科技公司等；北京地区中航天长征火箭技术公司则是公司业务收入和利润的重要贡献者，收入约占37%，2003-2006年收入复合增长率约20%；其他地区业务增长迅速，其中桂林、杭州、上海2003-2006年收入复合增长率达25%以上，郑州2006年同比增长约65%，发展前景看好。
目前，公司正在制定股权激励计划等分配激励机制，将利用多种激励手段吸引管理和技术人才，进一步提升公司管理能力和创新能力，也是公司持续、稳定发展的内部保证。
投资建议
关键词卫星瞬时视场；遥感影像可视化；研究
中图分类号：TP751文献标识码：A文章编号：1671—7597（2013）051-033-01
随着轨道上运行卫星数量的与日俱增，科研人员也掌握了越来越多的遥感影像数据。由于遥感影像数据在很多情况下都是被不同部门掌握的，所以，就很难达到资源上的共享，对大量数据进行处理时也会有很大难度。与此同时，这也导致了遥感影像的可视化受到了阻碍。这就要求我们要更加深入的对卫星瞬时视场仿真与遥感影像可视化进行更深一层的研究与探讨。
1卫星瞬时视场仿真与遥感影像可视化的研究背景及现状
航天技术的发展给人们的生活带来了巨大的改变，在短暂的十几年里，遥感影像技术迅速发展，现在已经有很多同步的卫星在遥感平台中运行。比如说：道卫星、太空飞船、探空火箭等等。航天科技研究人员通过发射与地球同步的轨道卫星并且对一些小卫星进行合理的布局、调整传感器的角度以及倾斜度，来获取更多有价值的遥感影像数据。我国现阶段也在努力研发新技术，力争通过各个方面的努力来获取更多的遥感影像数据，进而形成一个具有自己特点的、自主的、高分辨率的测图卫星。随着航天遥感影像技术的快速发展，遥感影像被应用的范围越来越广泛，并且被应用的水平也越来越高，对遥感系统仿真和遥感影像数据的管理也越来越难。所以，在这种情况下，研究出一套高效、精准的覆盖计算方法就显得尤为重要，同时还要积极开展对遥感影像可视化效果以及反应速度的评估工作，让它们能够在自己的领域当中发挥出最大的作用。
2卫星瞬时视场仿真研究
2.1卫星轨道对卫星瞬时视场的影响
对卫星瞬时视场的变化进行研究，主要从它的轨道倾角的变化情况入手，卫星轨道主要可以分为以下几种：1）轨道倾角的度数为零。当轨道倾角是零度时，地球赤道的平面将于轨道平面相重合，这时的卫星飞行状态将会一直保持在赤道的上空，这种情况也被称之为赤道轨道。2）轨道的倾角度数是90°。在90°的情况下，地球的赤道平面将与卫星轨道的平面相互垂直，这时，卫星是在赤道的南北两极之间的上空飞行，这种情况就被称为极地轨道。3）与前面两种情况不同的是，第三种类型轨道倾角既没有形成零度，也没有形成90°。这样的轨道被称为倾斜轨道。在三种类型当中，倾角度数在0°与90°之间，而且卫星的运行方向是由西向东沿着地球自转的轨道运行的，叫做顺行轨道。卫星平面与轨道平面之间的倾角介于90°与180°之间的，并且卫星运行的方向为由东向西，那么，则称之为逆行轨道。
对于不同的卫星轨道，我们要有一个清楚的认识，因为不同的卫星轨道对卫星视场都会产生不同的影响。遥感卫星在针对地面进行观测的时候，出于扩大观测范围的目的，一般情况下都会使用给测摆倾斜照相的办法，让卫星把相机与地面之间的监测作为标准，来进一步进行二维观测。由于遥感卫星有自己固定的运行轨道，所以，这就需要观测的目标要随着卫星的需求而随时变化。有时候为了能够扩大卫星所观测的范围，就会将传感器侧摆，但是，这种状态下的成像会使相机入瞳处的能量受到影响，还会引起相机系统内的地面襄垣的畸变。不过只要合理的选择遥感设备，并且调节好观测时的摆角，就能够使卫星在执行任务的时间里扩大目标之内的空间覆盖率，从而在一定程度上使卫星观测的效率得到提高。在传感器实行测摆之后，对于卫星瞬时视场来说，也在一定程度上发生了变化。
2.2卫星覆盖模型的服务
随着卫星科技领域的快速发展，科技研究人员对卫星覆盖模型的服务范围、服务标准以及它自身精确度的要求都有所提高。对于卫星覆盖区域的仿真来说，它需要研究出一个可以对覆盖区域顶点经度进行精确计算的方法，但是，从目前的实际情况上来看，因为受到地形因素的干扰，所以，在覆盖区域会存在很多漏点，有很多观测不到、计算不清楚的盲点。对于未来卫星覆盖区域的监测设计来说，就需要再次加大科技力量，能够针对一些特殊地形，比如说峡谷、高山等进行监测，扩大卫星覆盖模型的服务范围。
3遥感影像可视化研究
随着遥感影像数据的日益增多，给大量影像数据的管理上带来了很大的麻烦，同时，这也是对遥感影像数据管理上的一个巨大考验。星载传感器在幅宽不断扩大的同时它的分辨率也随之增高，这就直接致使单景遥感影像的字节数突然增加。面对这种情况，该怎样把大量遥感影像的数据管理好，成为了一个急需要解决的问题。由于在一般情况下，遥感影像不仅多而且数量巨大，所以，广大用户不就不能够直接将其保存到本机里，对于海量遥感器的影响管理很多时候都是“服务器/客户端”的这种模式，将遥感影像数据先保到服务器，然后让用户自己从服务器里进行下载。这样一来，关于数据的传输、读取以及显示速度都会对遥感器影像的可视化产生影响。
对于传感器遥感影像的影响因素主要有以下几个方面：1）在数据传输过程中的网络因素。由于大量的遥感数据都在指定的服务器中被保存起来，所以，系统要想获取服务器影像的反馈数据，那么，首先要经过遥感影像服务器的允许，在系统发送的数据请求得到允许之后，才可以把影像的具体数据显示出来。2）因为遥感影像的数据量巨大，所以，在一定程度上影响了遥感影像的可视化进程。计算机由于自身的硬件资源有限，所以，它不可能将全部数据一次性都读取出来。但是，这个时候很多用户都在不断的高倍放大或者高倍缩小遥感器的影像，造成了硬盘的数据与内存之间交换过于频繁，致使系统损坏不能正常使用。所以，为了解决遥感影像的可视化问题以及它的显示效率问题，就要求我们必须要加强技术方面的学习以及策略上的调整。
4总结
在整个航空事业的建设中，对于卫星的发射是具有唯一性的，发射过程不能够出现重复的现象，在研究卫星的通信设备以及轨道运行的时也要非常的严谨、精确。我们要在不断的探索中，寻找解决在卫星瞬时视场仿真和遥感影像可视化中存在的问题，为科技发展做出贡献。
参考文献
[1]李新国，方群.卫星瞬时视场仿真研究[M].西安：西北工业大学出版社，2008.
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