本书是作者在多年从事遥感数据接收与处理技术研究成果和系统建设经验的基础上，借鉴国内外同类技术发展的成果和经验，针对遥感数据，特别是卫星遥感数据的接收、记录、处理、存储与管理等方面的技术要点，编写的一部面向遥感技术人员、遥感用户和普通读者的专著。

　　本书以简练的语言，全面介绍了遥感数据接收、处理以及存储管理过程中的基本原理、处理算法和系统实现过程，内容通用性强，易读、易懂，适于从事遥感技术的科研人员、遥感用户阅读，也可作为高等院校相关专业师生的参考书。

第1章　绪　　论………………………………………………………………………………… 1

1．1　什么是遥感……………………………………………………………………………… 1

1．2　遥感的基本过程………………………………………………………………………… 1

1．3　遥感数据处理…………………………………………………………………………… 2

1．4　遥感地面系统…………………………………………………………………………… 3

第2章　遥感卫星介绍…………………………………………………………………………… 5

2．1　遥感卫星的轨道………………………………………………………………………… 5

2．1．1　卫星轨道…………………………………………………………………………… 5

2．1．1．1　轨道高度…………………………………………………………………… 6

2．1．1．2　近地点和远地点…………………………………………………………… 6

2．1．1．3　星下点……………………………………………………………………… 6

2．1．1．4　升交点和降交点…………………………………………………………… 6

2．1．1．5　轨道周期…………………………………………………………………… 7

2．1．1．6　重复周期…………………………………………………………………… 7

2．1．1．7　重访周期…………………………………………………………………… 7

2．1．1．8　卫星轨道参数……………………………………………………………… 7

2．1．2　卫星轨道类型……………………………………………………………………… 7

2．1．2．1　太阳同步轨道……………………………………………………………… 8

2．1．2．2　地球同步轨道……………………………………………………………… 8

2．2　遥感卫星类型…………………………………………………………………………… 8

2．2．1　陆地卫星…………………………………………………………………………… 9

2．2．2　气象卫星…………………………………………………………………………… 9

2．2．3　海洋卫星…………………………………………………………………………… 10

2．3　国内外主要遥感卫星…………………………………………………………………… 10

2．3．1　美国陆地卫星系列………………………………………………………………… 10

2．3．1．1　LANDSAT 1 …………………………………………………………… 10

2．3．1．2　LANDSAT 2 …………………………………………………………… 11

2．3．1．3　LANDSAT 3 …………………………………………………………… 11

2．3．1．4　LANDSAT 4 …………………………………………………………… 11

2．3．1．5　LANDSAT 5 …………………………………………………………… 12

2．3．1．6　LANDSAT 6和LANDSAT 7 ……………………………………… 12

2．3．1．7　LANDSAT 8 …………………………………………………………… 13

2．3．2　法国SPOT卫星系列…………………………………………………………… 15

2．3．2．1　SPOT 1/2/3 …………………………………………………………… 15

2．3．2．2　SPOT 4 ………………………………………………………………… 17

2．3．2．3　SPOT 5 ………………………………………………………………… 17

2．3．2．4　SPOT 6/7 ……………………………………………………………… 19

2．3．3　加拿大雷达卫星…………………………………………………………………… 22

2．3．3．1　RADARSAT 1 ………………………………………………………… 22

2．3．3．2　RADARSAT 2 ………………………………………………………… 23

2．3．4　欧空局环境卫星…………………………………………………………………… 25

2．3．5　泰国卫星…………………………………………………………………………… 26

2．3．6　中巴地球资源卫星………………………………………………………………… 28

2．3．7　中国资源卫星……………………………………………………………………… 29

2．3．7．1　资源一号02C卫星……………………………………………………… 29

2．3．7．2　资源三号卫星……………………………………………………………… 30

2．3．7．3　环境与灾害监测预报卫星………………………………………………… 31

参考文献…………………………………………………………………………………… 33

第3章　遥感卫星数据接收…………………………………………………………………… 34

3．1　卫星轨道及其相对地面的定位………………………………………………………… 34

3．1．1　卫星轨道预报……………………………………………………………………… 34

3．1．2　地面站的接收覆盖范围…………………………………………………………… 36

3．2　遥感卫星数据接收技术基础…………………………………………………………… 38

3．2．1　信号频段…………………………………………………………………………… 39

3．2．1．1　S频段……………………………………………………………………… 40

3．2．1．2　X频段……………………………………………………………………… 40

3．2．1．3　Ka频段…………………………………………………………………… 40

3．2．2　信号极化…………………………………………………………………………… 41

3．2．3　调制方式…………………………………………………………………………… 42

3．2．3．1　BPSK ……………………………………………………………………… 42

3．2．3．2　QPSK ……………………………………………………………………… 43

3．2．3．3　UQPSK …………………………………………………………………… 43

3．2．3．4　OQPSK …………………………………………………………………… 44

3．2．3．5　8PSK ……………………………………………………………………… 44

3．2．3．6　16QAM …………………………………………………………………… 45

3．2．4　编码方式…………………………………………………………………………… 45

3．2．4．1　RS码……………………………………………………………………… 46

3．2．4．2　卷积码……………………………………………………………………… 46

3．2．4．3　LDPC码…………………………………………………………………… 47

3．2．4．4　级联码……………………………………………………………………… 49

3．2．4．5　编码增益…………………………………………………………………… 49

3．2．5　天　线……………………………………………………………………………… 50

3．2．5．1　天线的主要电参数………………………………………………………… 50

3．2．5．2　天线反射面………………………………………………………………… 51

3．2．5．3　天线座架…………………………………………………………………… 52

3．3　星地链路计算分析……………………………………………………………………… 53

3．3．1　星地链路计算公式………………………………………………………………… 53

3．3．2　EIRP ……………………………………………………………………………… 53

3．3．3　传输损耗…………………………………………………………………………… 54

3．3．3．1　自由空间传播损耗………………………………………………………… 54

3．3．3．2　极化损耗…………………………………………………………………… 54

3．3．3．3　指向损耗…………………………………………………………………… 55

3．3．3．4　大气损耗…………………………………………………………………… 55

3．3．4　接收系统的G/T 值……………………………………………………………… 55

3．3．5　计算示例…………………………………………………………………………… 56

3．4　遥感卫星跟踪原理与模式……………………………………………………………… 57

3．4．1　遥感卫星跟踪原理………………………………………………………………… 57

3．4．2　遥感卫星跟踪模式………………………………………………………………… 58

3．4．2．1　自动跟踪…………………………………………………………………… 58

3．4．2．2　程序跟踪…………………………………………………………………… 59

3．5　遥感卫星接收的基本原理……………………………………………………………… 60

3．5．1　信号接收与放大…………………………………………………………………… 60

3．5．2　信号变频…………………………………………………………………………… 60

3．5．3　数字解调和信道译码……………………………………………………………… 62

3．6　遥感卫星数据接收系统………………………………………………………………… 63

3．6．1　系统组成…………………………………………………………………………… 63

3．6．1．1　天伺馈子系统……………………………………………………………… 64

3．6．1．2　跟踪接收子系统…………………………………………………………… 64

3．6．1．3　监控管理子系统…………………………………………………………… 64

3．6．1．4　测试子系统………………………………………………………………… 64

3．6．1．5　技术支持子系统…………………………………………………………… 65

3．6．2　应用示例…………………………………………………………………………… 65

参考文献…………………………………………………………………………………… 67

第4章　遥感卫星数据记录…………………………………………………………………… 68

4．1　数据采集………………………………………………………………………………… 68

4．1．1　基于电平信号的数据采集………………………………………………………… 68

4．1．2　基于网络数据协议的数据采集…………………………………………………… 69

4．2　遥感卫星数据的去格式处理…………………………………………………………… 70

4．2．1　同步及信道编码子层处理………………………………………………………… 71

4．2．1．1　维特比卷积码……………………………………………………………… 72

4．2．1．2　数据帧同步………………………………………………………………… 74

4．2．1．3　PN 解扰…………………………………………………………………… 76

4．2．1．4　ReedＧSolomon译码……………………………………………………… 77

4．2．1．5　循环冗余校验……………………………………………………………… 80

4．2．2　数据链路协议子层处理…………………………………………………………… 81

4．2．2．1　高级在轨系统帧格式解析………………………………………………… 81

4．2．2．2　CCSDS无损压缩………………………………………………………… 82

4．3　遥感卫星图像移动窗显示……………………………………………………………… 84

4．3．1　移动窗数据处理…………………………………………………………………… 84

4．3．2　移动窗数据显示…………………………………………………………………… 85

4．3．2．1　基于计算机图形编程接口的实现………………………………………… 85

4．3．2．2　基于流媒体技术的实现…………………………………………………… 86

4．4　0级数据生成…………………………………………………………………………… 88

4．5　遥感卫星数据记录系统………………………………………………………………… 88

4．5．1　系统硬件的组成…………………………………………………………………… 88

4．5．2　系统软件的组成…………………………………………………………………… 90

4．5．2．1　任务管理单元……………………………………………………………… 90

4．5．2．2　数据记录及移动窗显示单元……………………………………………… 91

4．5．2．3　0级数据生成单元………………………………………………………… 93

4．5．3　系统工作界面……………………………………………………………………… 94

参考文献…………………………………………………………………………………… 96

第5章　数据存档与管理……………………………………………………………………… 97

5．1　概　述…………………………………………………………………………………… 97

5．2　数据存储………………………………………………………………………………… 98

5．2．1　数据存储对象……………………………………………………………………… 98

5．2．2　数据存储技术……………………………………………………………………… 98

5．2．2．1　磁带存储技术……………………………………………………………… 98

5．2．2．2　磁盘阵列技术…………………………………………………………… 101

5．2．2．3　数据共享………………………………………………………………… 103

5．2．2．4　光盘技术………………………………………………………………… 103

5．2．3　分级存储………………………………………………………………………… 104

5．3　数据编目……………………………………………………………………………… 106

5．3．1　数据分景………………………………………………………………………… 106

5．3．2　浏览图…………………………………………………………………………… 108

5．3．3　云量评估………………………………………………………………………… 109

5．3．4　元数据生成……………………………………………………………………… 111

5．4　数据管理……………………………………………………………………………… 111

5．4．1　数据存储管理…………………………………………………………………… 111

5．4．1．1　数据命名………………………………………………………………… 111

5．4．1．2　分层存储………………………………………………………………… 112

5．4．1．3　数据迁移………………………………………………………………… 114

5．4．2　元数据管理与检索……………………………………………………………… 115

5．4．2．1　元数据管理……………………………………………………………… 115

5．4．2．2　浏览图管理……………………………………………………………… 122

5．4．2．3　数据检索………………………………………………………………… 122

5．4．3　数据访问控制管理……………………………………………………………… 126

5．5　数据服务……………………………………………………………………………… 127

5．5．1　数据分发………………………………………………………………………… 127

5．5．1．1　共享分发………………………………………………………………… 127

5．5．1．2　协议分发………………………………………………………………… 127

5．5．1．3　个性化分发……………………………………………………………… 128

5．5．2　产品定制………………………………………………………………………… 128

5．5．3　在线数据服务…………………………………………………………………… 129

5．6　数据存储与管理系统………………………………………………………………… 129

5．6．1　系统组成………………………………………………………………………… 129

5．6．2　应用实例………………………………………………………………………… 130

参考文献…………………………………………………………………………………… 131

第6章　数据的备份与容灾…………………………………………………………………… 132

6．1　概　述………………………………………………………………………………… 132

6．2　遥感数据的安全考虑………………………………………………………………… 133

6．3　遥感数据的特点与备份容灾机制…………………………………………………… 134

6．4　遥感数据容灾的建立………………………………………………………………… 135

6．4．1　远端站点的选择………………………………………………………………… 135

6．4．2　远端站点存储系统的建立……………………………………………………… 136

6．4．3　数据备份准备…………………………………………………………………… 136

6．4．4　数据在远端站点的建立………………………………………………………… 137

6．5　遥感数据的容灾管理………………………………………………………………… 137

6．5．1　两地数据的一致………………………………………………………………… 138

6．5．2　数据的互检索与互备份………………………………………………………… 138

6．5．3　数据存储状态的检查…………………………………………………………… 139

6．5．4　数据的恢复……………………………………………………………………… 139

6．6　遥感数据容灾系统…………………………………………………………………… 140

6．6．1　系统组成………………………………………………………………………… 140

6．6．2　应用实例………………………………………………………………………… 141

参考文献…………………………………………………………………………………… 142

第7章　辐射校正……………………………………………………………………………… 143

第8章　几何校正……………………………………………………………………………… 155

第9章　产品生产……………………………………………………………………………… 192

第10章　遥感数据的增值处理……………………………………………………………… 211

附录　彩图集…………………………………………………………………………………… 267