北京一号小卫星数据特征及应用前景展望
北京宇视蓝图信息技术有限公司
摘要：北京一号小卫星在轨运行半年来，运行稳定，为国内外遥感应用用户获取
了充足的多光谱和全色遥感影像。本文将重点介绍北京一号小卫星多光谱和全色遥感器及不同遥感器的数据特征，在已有综合遥感应用成功示范的基础上，讨论北京一号小卫星影像的遥感应用前景。
关键字：北京一号小卫星 卫星遥感 应用
1．前言
在科技部“十五”科技攻关重大专项“高性能对地观测微小卫星技术与应用研究”支持下研究和建造的北京一号小卫星于2005年10月27日在俄罗斯普列谢斯克（Plesetsk）卫星发射场成功发射，并在11月9日成功获取了第一幅境内多光谱遥感影像。北京一号小卫星在轨运行半年来，卫星星体、地面数据接收和测控系统、地面预处理系统和应用处理系统运行稳定，为国内外遥感应用用户提供取了充足和丰富的北京一号小卫星多光谱和全色遥感影像产品。
在卫星运行初期，北京宇视蓝图信息技术有限公司本着“卫星建造先行、综合遥感应用同步”的原则，优化编排卫星观测任务，积极开展和推进北京一号小卫星综合应用示范研究，已经在土地利用现状调查及地形图更新、农作物种植面积遥感监测和估产、森林类型识别与评价、水资源遥感应用、洪涝灾害监测与评估、城市规划、长城考古、地质找矿监测等应用领域取得成功的应用示范成果。
本文将重点介绍北京一号小卫星平台及其多光谱和全色遥感器，并在已有综合遥感应用成功示范的基础上，讨论北京一号小卫星影像的遥感应用前景。
2．北京一号小卫星介绍
北京一号小卫星由英国萨里卫星技术公司（SSTL）与我们合作制造完成，设计在轨寿命5年，卫星重量约166.4公斤，星体外观如图2－1所示。
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SBAND遥测天线 星敏感器
太阳帆板 太阳帆板
XBAND数据下传天线 SBAND指令注入天线
SBAND指令注入天线 SBAND数据下传天线
SBAND遥测天线 多光谱遥感器
图2－1 北京一号小卫星星体外观
全色遥感器
北京一号小卫星的其它技术指标如下：
轨道 轨道高度 轨道倾角 成像方式 星上存储容量 有效载荷 全色传感器 数据传输 侧摆
XBAND：40/20Mbps SBAND：8Mbps ±30° 三轴稳定太阳同步轨道， 686公里 98.1725° 升交点成像，地方时10:30~11:30 240G硬盘 + 4G固态存储器 多光谱传感器 2．1 多光谱遥感器
北京一号小卫星多光谱遥感器由两组线性CCD推扫式成像仪构成，每一组成像仪由近红外波段、红波段和绿波段相机组成，如图2－2所示。
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成像仪1 成像仪2
绿波段相机 红波段相机 近红外波段相机 近红外波段相机 红波段相机 绿波段相机
图2－2 北京一号小卫星多光谱遥感器
多光谱遥感器的技术指标如下表：
在实际成像过程中，双成像仪同时成像，每一波段相机的9984个CCD感光成像，同一波段的两个相机共获取19400个CCD成像的地面幅宽（包含左右相机560个CCD的成像重叠）。多光谱遥感器的成像示意图如图2－3所示。
波段范围 相机孔径 焦距 探测器 CCD大小 CCD个数 量化值 重量 星下点分辨率 刈幅宽度 视场角 32米 600公里 37.9°（单成像仪） 绿波段：523nm－605nm 红波段：630nm－690nm 近红外波段：774nm－900nm 100mm 150mm 线阵CCD 7µm 10000 8 bits 7kg
图2－3 北京一号小卫星多光谱遥感器成像示意图
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2．2 全色遥感器
北京一号小卫星全色遥感器是一个线性CCD推扫式成像仪，如图2－4所示。
图2－4 北京一号小卫星全色遥感器
全色遥感器的技术指标如下表： 特点：
自主国产数据源
快速响应：紧急任务响应时间1—2小时
宽覆盖： 目前世界上同等中分辨率卫星中视幅最宽 灵活控制：针对观测目标，整星灵活测摆 重访周期短：中分辨率3-5天，高分辨率5-7天
星下点分辨率 刈幅宽度 视场角 波段范围 相机孔径 焦距 探测器 CCD大小 CCD个数 量化值 重量 侧摆 4米 24.2公里 1.9° 500nm－800nm 400mm 1372mm 线阵CCD 8µm 6056 10 bits 24.5kg ±30°（整星侧摆成像） 4
数据产品 产品级别 L1 L2 L3 L4 产品描述 系统辐射校正影像产品 系统辐射校正 + 系统几何校正影像产品 基于地面控制点（GCP）的几何精校正影像产品 基于数字高程（DEM）数据或基于校正模型正射校正 影像产品 L5 L6 基于数字高程（DEM）的三维立体影像产品 使用多光谱32米影像和全色4米影像生成的融合影像产品
_ GeoTIFF 文件格式 RAW GeoTIFF GeoTIFF GeoTIFF 3．北京一号小卫星数据产品
北京一号小卫星地面系统已经建立了功能齐全、运行稳定的数据接收和任务控制系统、遥感数据地面预处理系统、增值应用处理系统和用户服务与数据分发系统，能够长期、及时地向国内外遥感用户提供辐射校正产品、系统几何校正产品、几何精校正产品、正射校正产品、多光谱和全色影像融合产品、镶嵌产品和三维立体可视化产品。
北京一号小卫星多光谱影像与全色影像分别如图3－1和3－2所示。
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图3－1 北京一号小卫星多光谱影像
图3－2 北京一号小卫星全色影像
四、北京一号地面接收、处理与分发系统
北京一号小卫星地面运行中心由地面接收系统、产品生成系统、应用处理系统和用户服务与产品分发系统组成。地面接收系统具有北京一号小卫星业务测控和数据接收能力，S频段和X频段共用7.5m口径XY座架天线，完成小卫星的任务测控、卫星跟踪、数据接收、快视、记录和站管理。
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产品生成系统以18节点的曙光TC4000L机群为核心，达到1000亿次/秒的计算速度，并行处理完成北京一号小卫星数据产品生产与存档，实现了近实时的数据加工与产品生产，快速向用户提供数据产品。北京一号小卫星数据产品包括：辐射校正产品、系统几何校正产品、几何精校正产品、正射校正产品、融合数据产品、三维立体产品等。
应用处理系统进行北京一号小卫星信息产品、遥感应用模型和算法、应用示范的研究，进一步提升北京一号小卫星数据在促进国民经济发展中应用的深度和广度。
用户服务与产品分发系统建立了用户服务和基于CD/DVD/FTP/HARDDISK的数据产品分发体系，用户可以在网络上浏览、查询和定购北京一号小卫星数据产品。 《摄影测量与遥感在中国》
4．遥感应用示范成果
在北京一号小卫星系统成功运行的半年时间内，北京宇视蓝图信息技术有限公司与中国科学院遥感应用研究所、中国遥感卫星地面接收站、中国科学院地理科学与资源研究所、中测新图（北京）遥感技术有限责任公司、北京师范大学遥感中心、北京大学遥感所、中国林科院资源信息研究所、建设部信息中心和国土资源部航遥中心等国内遥感应用研究机构合作，积极开展北京一号小卫星遥感应用示范研究，已经成功完成的遥感应用有：
（1）辐射定标及其软件模块开发
（2）水体、居民地、道路、滩涂等专题信息提取技术研究 （3）土地利用及地形图更新应用研究 （4）土地利用标准规范的适用性评价 （5）农作物种植面积遥感监测 （6）森林类型识别能力评价 （7）城市规划遥感监测应用研究 （8）地质找矿应用研究 （9）水资源遥感应用研究 （10）洪涝灾害监测与评估 （11）长城考古应用研究
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（12）黑河火灾监测
（13）北京市全色影像镶嵌图 （14）全国多光谱影像镶嵌图
5．应用展望
北京一号小卫星具有中高分辨率双遥感器成像能力，能同步获取32米多光谱影像和4米全色影像。32米中分辨率多光谱影像质量良好、信息量丰富、数据获取周期短、覆盖范围大，具有与 TM 影像 2、3、4波段相接近的特征和性能。4米高分辨率全色影像边缘清晰，具有±30°侧摆成像的能力。利用北京一号卫星数据产品，能够广泛开展以下遥感应用。
（1） 基础测绘数据更新：全国1：25万和1:5万地形图更新。
（2） 土地资源动态遥感监测：土地利用状况快速宏观监测，全国范围1:10
万和1:5万土地利用制图。
（3） 城市遥感应用：城市扩张、城市规划动态监测、对违章建筑和设施动
态监测等。
（4） 农业遥感应用：农作物分类、农作物长势监测、播种面积统计和估产、
非法作物监测等。
（5） 水资源调查：水域面积动态监测、水量统计、水系及地表水体分布范
围动态分析、水资源面源污染负荷估等。
（6） 生态环境监测：对水资源、森林资源、草地资源进行动态遥感监测。 （7） 重大灾害动态监测：洪涝灾害动态监测、预警和灾害评估，火灾动态
监测、矿山环境和地质灾害调查监测等。
参考文件:
1、DETAILED DESIGN DESCRIPTION for BLMIT Enhanced Earth Observation
Microsatellite，Version 8，August 2004 2、CHINA DMC+4 USER MANUAL，2005 3、北京一号小卫星在轨测试总结报告，2006
4、北京一号小卫星数据定量化处理及行业应用评价，2006
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