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“高分专项”是一个非常庞大的遥感技术项目,包含多颗卫星和其他观测平台,分别编号为“高分一号”到“高分七号”,它们都将在2020年前发射并投入使用。“高分一号”为光学成像遥感卫星;“高分二号”也是光学遥感卫星,但全色和多光谱分辨率都提高一倍,分别达到了1米全色和4米多光谱;“高分三号”为1米分辨率;“高分四号”为地球同步轨道上的光学卫星,全色分辨率为50米;“高分五号”不仅装有高光谱相机,而且拥有多部大气环境和成分探测设备,如可以间接测定PM2.5的气溶胶探测仪;“高分六号”的载荷性能与“高分一号”相似;“高分七号”则属于高分辨率空间立体测绘卫星。“高分”系列卫星覆盖了从全色、多光谱到高光谱,从光学到雷达,从太阳同步轨道到地球同步轨道等多种类型,构成了一个具有高空间分辨率、高时间分辨率和高光谱分辨率能力的对地观测系统。
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高分一号(01-04)—光学—极轨
2013年4月26日,高分一号01由长征二号丁运载火箭在酒泉卫星发射基地成功发射入轨。高分一号01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,其主要目的是突破高空间分辨率、多光谱与高时间分辨率结合的光学遥感技术,多载荷图像拼接融合技术,高精度高稳定度姿态控制技术,5-8年寿命高可靠低轨卫星技术,高分辨率数据处理与应用等关键技术,推动我国卫星工程水平的提升,提高我国高分辨率数据自给率。高分一号01卫星配置了2台2米分辨率全色/8米分辨率多光谱相机,4台16米分辨率多光谱宽幅相机。2018年3月31日发射一箭三星:高分一号02、03、04卫星,设计寿命为6年。同时卫星在轨的成像效率方面也有大幅提升,由高分一号卫星每天8圈成像提升到单星每天14圈,每天累计成像时间由高分一号的80分钟提升至100分钟。
高分一号02、03、04星可与目前在轨的高分一号共同构建陆地资源调查监测业务星座,全球覆盖周期缩短至11天、重访周期为1天,应急情况下可对目标区域进行数小时级重访观测,对同一地区快速拼接成像。
卫星轨道参数 |
|
参数 |
指标 |
轨道类型 |
太阳同步回归轨道 |
轨道高度 |
645km |
轨道倾角 |
98.0506。 |
将交点地方时 |
10:30 AM |
回归周期 |
41 天 |
卫星有效载荷技术指标 |
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— |
普段号 |
普段范围 (um) |
空间分辨率 (m) |
幅宽 (km) |
侧摆能力 |
重访时间 (天) |
全色多光谱相机 |
1 |
0.45 ~ 0.90 |
2 |
60 (2台相机组合) |
正负 35 |
4 |
2 |
0.45 ~ 0.52 |
8 |
||||
3 |
0.52 ~ 0.59 |
|||||
4 |
0.63 ~ 0.69 |
|||||
5 |
0.77 ~ 0.89 |
|||||
多光谱相机 |
6 |
0.45 ~ 0.52 |
16 |
800 (4台相机组合) |
2 |
|
7 |
0.52 ~ 0.59 |
|||||
8 |
0.63 ~ 0.69 |
|||||
9 |
0.77 ~ 0.89 |
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高分二号—光学(分辨率高)—极轨
2014年8月19日成功发射,8月21日首次开机成像并下传数据。高分二号(GF-2)卫星是我国自主研制的首颗空间分辨率优于1米的民用光学遥感卫星,搭载有2台高分辨率1米全色、4米多光谱相机,具有亚米级空间分辨率、高定位精度和快速姿态机动能力等特点,有效地提升了卫星综合观测效能,达到了国际先进水平。这是我国目前分辨率最高的民用陆地观测卫星,星下点空间分辨率可达0.8米,标志着我国遥感卫星进入了亚米级“高分时代”。主要用户为国土资源部、住房和城乡建设部、交通运输部和国家林业局等部门,同时还将为其他用户部门和有关区域提供示范应用服务。
卫星轨道和姿态控制参数 |
|
参数 |
指标 |
轨道类型 |
太阳同步回归轨道 |
轨道高度 |
631km |
轨道倾角 |
98.9080。 |
将交点地方时 |
10:30 AM |
回归周期 |
69 天 |
卫星有效载荷技术指标 |
||||||
载荷 |
普段号 |
普段范围 (um) |
空间分辨率 (m) |
幅宽 (km) |
侧摆能力 |
重访时间 (天) |
全色多光谱相机 |
1 |
0.45 ~ 0.90 |
0.8-1 |
45 (2台相机组合) |
正负 35。 |
5 |
2 |
0.45 ~ 0.52 |
3.2-4 |
||||
3 |
0.52 ~ 0.59 |
|||||
4 |
0.63 ~ 0.69 |
|||||
5 |
0.77 ~ 0.89 |
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高分三号—微波雷达成像—极轨
2016年8月10日6时55分,高分三号卫星在太原卫星发射中心用长征四号丙运载火箭成功发射升空。高分三号卫星是中国高分专项工程的一颗微波雷达成像遥感卫星,为1米分辨率雷达遥感卫星,也是中国首颗分辨率达到1米的C频段多极化合成孔径雷达(SAR)成像卫星,由中国航天科技集团公司研制。将显著提升我国对地遥感观测能力,是高分专项工程实现时空协调、全天候、全天时对地观测目标的重要基础。
卫星有效载荷技术指标 |
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成像模式名称 |
分辨率/m |
宽幅/km |
极化方式 |
|
滑块聚束(SL) |
1 |
10 |
单极化 |
|
条带成像模式 |
超精细条带(UFS) |
3 |
30 |
单极化 |
精细条带1(FS1) |
5 |
50 |
双极化 |
|
精细条带2(FS2) |
10 |
100 |
双极化 |
|
标准条带(SS) |
25 |
130 |
双极化 |
|
全极化条带1(QPS1) |
8 |
30 |
全极化 |
|
全极化条带2(QPS2) |
25 |
40 |
全极化 |
|
扫描成像模式 |
窄幅扫描(NSC) |
50 |
300 |
双极化 |
宽幅扫描(WSC) |
100 |
500 |
双极化 |
|
全球观测成像模式(GLO) |
500 |
650 |
双极化 |
|
波成像模式(WAV) |
10 |
5 |
全极化 |
|
扩展入射角(EXT) |
低入射角 |
25 |
130 |
双极化 |
高入射角 |
25 |
80 |
双极化 |
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高分四号—光学遥感卫星-静止
2015年12月29日0时04分,中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射“高分四号”卫星。高分四号卫星是中国第一颗地球同步轨道遥感卫星,它相对静止地站在36000公里高地球同步轨道上,通过指向控制,实现对中国及周边地区观测。配置了1台大面阵凝视相机,采用面阵凝视方式成像,具备可见光、多光谱和红外成像能力,可见光和多光谱分辨率优于50m,红外谱段分辨率优于400m,设计寿命8年,通过指向控制,实现对中国及周边地区的观测。
卫星轨道参数 |
|
参数 |
指标 |
轨道类型 |
地球同步轨道 |
轨道高度 |
36000km |
定点位置 |
105.6°E |
卫星有效载荷技术指标 |
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谱段号 |
谱段范围(μm) |
空间分辨率(m) |
幅宽(km) |
重访时间 |
|
可见光近红外 (VNIR) |
1 |
0.45~0.90 |
50 |
400 |
20s |
2 |
0.45~0.52 |
||||
3 |
0.52~0.60 |
||||
4 |
0.63~0.69 |
||||
5 |
0.76~0.90 |
||||
中波红外 (MWIR) |
6 |
3.5~4.1 |
400 |
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高分五号—高光谱—极轨—陆地环境
高分五号是世界上第一颗同时对陆地和大气进行综合观测的卫星,设计寿命高达8年,高分五号卫星是环境保护部作为牵头用户的环境专用卫星,也是国家高分重大科技专项中搭载载荷最多、光谱分辨率最高的卫星,高分五号卫星是高分辨率对地观测系统重大专项7颗民用卫星中唯一的1颗高光谱卫星,设计为太阳同步轨道,轨道高度约705km。高分五号一共有6个载荷,分别是可见短波红外高光谱相机、全谱段光谱成像仪、大气主要温室气体监测仪、大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪、大气痕量气体差分吸收光谱仪及大气气溶胶多角度偏振探测仪等六台有效载荷。高分五号卫星数据能够满足大气环境遥感监测、水环境遥感监测、生态环境遥感监测、岩性-构造遥感解译、矿物异常信息提取、矿山地物遥感分类、大气成分探测、气候分析等遥感监测应用对遥感数据的质量要求;可提取温室气体、气溶胶、污染气体、臭氧、干旱、地表高温及积雪等产品;可对大气气溶胶、二氧化硫、二氧化氮、二氧化碳、甲烷、水华、水质、核电厂温排水、陆地植被、秸秆焚烧、城市热岛等多个环境要素进行监测。
序列 |
高分专项第五颗卫星,唯一一颗陆地环境高光谱观测卫星 |
其它型号 |
在轨:高分一号、高分二号、高分三号、高分四号、高分六号 在研:高分七号 |
主用户 |
自然资源部、生态环境部、中国气象局 |
平均轨道高度 |
705km |
重量 |
约2800kg |
设计寿命 |
8年 |
仪器 |
波谱范围 |
光谱分辨率 |
空间分辨率 |
幅宽 |
大气痕量气体差分吸收光谱仪 |
240-315nm 311-403nm 401-550nm 545-710nm |
0.3-0.5nm | 48km(穿轨方向)*13(沿轨方向) |
|
大气多角度偏振探测仪 |
433-453nm 480-500nm(P) 555-575nm 660-680nm(P) 758-768nm 745-785nm 845-885nm(P) 900-920nm |
星下点空间分辨率优于3.5km |
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大气主要温室气体监测仪 |
0.759-0.769μm 1.568-1.583μm 1.642-1.658μm 2.043-2.058μm 中心波长: 0.765μm 1.575μm 1.65μm 2.05μm |
0.6cm 0.27cm |
||
大气环境红外甚高分辨率探测仪 |
750-4100cm(2.4-13.3μm) |
0.03cm |
||
可见短波红外高光谱相机 |
0.4-2.5μm |
VNIR:5nm SWIR:10nm |
30m |
60km |
全谱段光谱成像仪 |
0.45-0.52μm 0.52-0.60μm 0.62-0.68μm 0.76-0.86μm 1.55-1.75μm 2.08-2.35μm 3.50-3.90μm 4.85-5.05μm 8.01-8.39μm 8.42-8.83μm 10.3-11.3μm 11.4-12.5μm 共 12 个通道 |
20m(0.45-2.35μm) 40m(3.5-12.5μm) |
60km |
高分五号卫星所搭载的可见短波红外高光谱相机是国际上首台同时兼顾宽覆盖和宽谱段的高光谱相机,在60千米幅宽和30米空间分辨率下,可以获取从可见光至短波红外(400~2500nm)光谱颜色范围里,330个光谱颜色通道,颜色范围比一般相机宽了近9倍,颜色通道数目比一般相机多了近百倍,其可见光谱段光谱分辨率为5纳米,几乎相当于一张纸厚度的万分之一,因此对地面物质成分的探测十分精确。
大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪,是中国首个采用太阳掩星观测方式的甚高光谱分辨率红外光谱仪,光谱分辨率高达0.03个波束,实现了国产仪器精度的新突破。
大气主要温室气体监测仪,是国际上首台采用空间外差干涉体制进行温室气体探测的有效载荷,可用于区域大气环境监测,分析全球温室气体起源与经风向传播的“旅行图”,为气候变化研究及环境外交提供基础数据。试试
大气痕量气体差分吸收光谱仪是中国第一台用于二氧化硫、二氧化氮、臭氧等全球污染气体探测的高光谱有效载荷,其天底观测角度达114度。它就像一个超高清广角镜,在距离地球700多公里的太空,不但一天就可以覆盖全球,而且能“看到”大气中含量极少的二氧化硫等污染气体,并定量监测其分布、变化和输运过程。
大气气溶胶多角度偏振探测仪,可以实现大视场和多角度成像,也就是说,高分五号可以对地表任一目标实现9到11个角度的全方位观测,可用于雾霾、大气颗粒物等大气环境监测及气候变化研究。
高分五号卫星还是目前国内探测手段最多的光学遥感卫星,也是国内首颗同时具有多光谱、高光谱、偏振、多角度、掩星、耀斑等多种观测手段的光学遥感卫星,可实现多种观测数据融合应用。高分5号光谱分辨率在0.3纳米左右,是中国光谱分辨率最高、定量化性能最高、探测手段最多的卫星,极高的光谱分辨率使得它既可以探测大气,也可以探测陆地。
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高分六号—光学—极轨—精准农业
2018年6月2日,我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功发射高分专项高分六号卫星。“高分六号”卫星是一个光学遥感卫星,计划运行在太阳同步轨道,设计寿命为8年,一共有13个谱段,可以提供多种成像种类。卫星共搭载了高分相机和宽幅相机两个载荷。其中,宽幅相机新增4个波段,增加了能够有效反映植被特有光谱特性的红边波段,使GF-6卫星成为世界上第一颗具备红边波段的宽视场多光谱中高分辨率卫星。高分六号卫星具有高分辨率、宽覆盖、高质量成像、高效能成像、国产化率高等特点,设计寿命8年,配置2米全色/8米多光谱高分辨率相机、16米多光谱中分辨率宽幅相机,2米全色/8米多光谱相机观测幅宽90公里,16米多光谱相机观测幅宽800公里。高分六号与高分一号组网运行后,形成“2米/8米光学成像卫星系统”,以星座方式实现时间分辨率从4天缩短到2天。高分六号卫星的主用户为农业农村部、自然资源部和应急管理部。未来,高分六号卫星将为农业、林业、减灾等应用提供服务。
卫星有效载荷技术指标 |
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— |
普段号 |
普段范围 (um) |
空间分辨率 (m) |
幅宽 (km) |
侧摆能力 |
重访时间 (天) |
全色多光谱相机 |
1 |
0.45 ~ 0.90 |
2 |
90 (2台相机组合) |
正负 35 |
4 |
2 |
0.45 ~ 0.52 |
8 |
||||
3 |
0.52 ~ 0.59 |
|||||
4 |
0.63 ~ 0.69 |
|||||
5 |
0.77 ~ 0.89 |
|||||
多光谱相机 |
6 |
0.45 ~ 0.52 |
16 |
800 |
2 |
|
7 |
0.52 ~ 0.59 |
|||||
8 |
0.63 ~ 0.69 |
|||||
9 |
0.77 ~ 0.89 |
|||||
CMOS探测器 |
10 |
红边波段 |
高分七号—光学—极轨—立体测绘
高分七号卫星是我国自主研发的亚米级民用光学立体测绘卫星,星上搭载有0.8米分辨率的双线阵立体测图相机,以及一个星载激光雷达。将在高分辨率立体测绘图像数据获取、高分辨率立体测图、城乡建设高精度卫星遥感和遥感统计调查等领域取得突破。“高分七号”主要服务于农业、统计、测绘。
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