21.1. 未来展望¶
2000年的陆地传感卫星
通过：
2000年，如果目前的地球观测卫星计划全部通过，将有31颗卫星能够同时在轨道上提供30米或更高分辨率的数据。其中14个将由美国公司私人出资，决议均为10米或更高。8个光学系统和2个雷达卫星将由外国提供资金。届时，美国政府将发射2颗多光谱系统和3颗高光谱卫星。虽然现实可能不会像计划所显示的那样丰富，但可以肯定的是，正在运行的高分辨率卫星的数量将大大超过当前的供应量。
本文概述了目前计划在2000年运行的高分辨率系统。该系统可有效地分为四类：（a）广域覆盖、5至30米分辨率和多色带；（b）窄条带、1米或更低的全色分辨率和仅VNIR颜色；（c）30米分辨率的高光谱传感器；（d）5至10米分辨率的雷达。详细描述和比较了它们的能力，包括它们的光谱带和分辨率，以及它们的覆盖能力。
目的
本文概述了未来十年计划中的陆地观测卫星爆炸情况。它旨在作为唤醒和规划工具，为所有有兴趣了解和跟踪我们星球表面发生的事情的细节的人，特别是那些正在发展测量和了解卫星数据分析可能使AVA获得的信息的广度和细节的技能的人。我第一次见到你。2000年陆地观测卫星舰队将能够提供的陆地信息数据的数量和质量，将彻底改变我们对地球资源的科学知识和实际管理。然而，卫星只是第一步。它们的价值只有通过用户的独创性和努力才能实现。
卫星
在对新千年的众多预测中，有31颗卫星在极地轨道上运行，提供了分辨率为1到30米的陆地覆盖数据。这些卫星概述于 figure 1, 项目名称、系统出资人和发布日期见 figure 2 它们的发射和运行时间表见 figure 3. 它们分为四个功能上独立的类。
Landsat-like: 13颗类陆地卫星具有现有卫星、陆地卫星、SPOT和IRS的中分辨率、广域和多光谱覆盖特性。这些当前的程序正在被扩展和扩展。如图所示 figure 3, 印度计划在这段时间内发射四颗卫星，这是政府组织中最具操作性的一个。该小组将由中国和巴西合作计划制造的两颗卫星以及一颗、四颗卫星、私人系统组成。
高分辨率： 12个高分辨率系统将在地面分辨率上提供一个数量级的改进，以牺牲较小的面积和多光谱能力。除一颗印度卫星和一颗俄罗斯卫星外，这些卫星均由私营公司提供资金和运营。私营部门投资者对高分辨率系统几乎完全感兴趣，这表明他们相信这是创造商业价值信息产品所需的空间能力。
Hyperspectral： 三颗政府资助的高光谱卫星和拟议的私人系统将通过在可见光谱、近红外光谱和短波红外光谱上提供近连续辐射测量，探索开发新的基于多光谱分析的应用的潜力。
雷达： 目前加拿大和欧空局的雷达项目也将持续到这一时期。雷达的全天候能力使其成为许多观测问题的必要工具，随着更好的分析技术的发展，包括雷达和光学数据的集成，它对于一般问题将变得越来越有价值。
技术概述
了解新千年舰队可用数据范围和种类的最佳方法是查看其数据的三个主要观测维度、地面分辨率、陆地覆盖频率和光谱覆盖。根据光学定律、轨道力学和最终决策者经济学的观点，它们有时以不幸的方式捆绑在一起。没有一个系统能够提供用户社区所需的所有测量功能。
下面的讨论将展示31颗卫星将提供的数据范围和变化的三个汇总图；陆地覆盖和地面分辨率、测量波段的光谱位置和每个波段的地面分辨率。
土地覆盖率和地面分辨率： 除了两颗卫星外，其他卫星都将覆盖整个陆地质量，因为它们都在极地太阳同步轨道上。这两个例外是自旋-2，它在65度的轨道和快速鸟52度的轨道倾角正在考虑。
土地覆盖频率必须以两种方式考虑，即系统提供全球图像的频率和重新访问给定站点所需的时间。由于全局覆盖频率与传感器的地面视场或线束宽度成反比，在下面的讨论中，该参数将作为覆盖能力的一个度量。
Figure 4 给出了上面提到的所有卫星的地面分辨率和地面铺条宽度。该图提供了四类卫星覆盖率和分辨率差异的图解说明。只有两个传感器从箱子里出来。IRS C，D PAN传感器在一个类似于陆地卫星的盒子中飞行，但是由于它的高分辨率牺牲了拍宽，所以它不属于这一类别。然而，它可以指向轨道路径，允许2到4天的回访特定地点。Spin-2从盒子中逃出的过程如下所述。
陆地卫星类型的卫星被设计为通过选择传感器地面条带和轨道参数来提供相当频繁的全球覆盖，以便它们能够覆盖每个轨道重复周期的整个赤道表面。目前和计划中的卫星都是通过在120到200公里之间的地面范围来实现这一目标的。它们的轨道周期和全球覆盖时间从陆地卫星的16天到印度、法国和中国/巴西卫星的22天、24天和26天不等。单独考虑，对于许多应用程序来说，即使这些重复周期也太长。然而，这一组中12颗卫星的传感器数据的相似性，在许多应用中，使得可以互换使用所有卫星的数据，从而可以获得如图所示的一到七天的覆盖率。 figure 5.
图5显示了你能看到的类似陆地卫星的数量（或者更准确地说，在赤道上能看到你的卫星的数量） [1] 站点）在随机选择的100天期间内的任何一天，为目前在轨的三颗卫星、2000年在轨的8颗政府卫星和12颗卫星编队提供服务。 [2] 增加了四种资源21的鸟类。第二个阴谋的非周期性要求有效的国际合作，以优化覆盖机会的间隔。（没有迹象表明可能发生这种情况）。
高分辨率组： 高分辨率传感器的地面范围更窄，4到36公里，只能在4个月到2年的时间内实现全球覆盖。由于计划中的高分辨率传感器产生的通信速率是陆地卫星的20至100倍，因此该设计限制是由数据采集系统的实际和经济限制造成的。Spin2避免了这个问题，因为它的数据采集系统是胶片返回，将其放置在图表上的独特位置。然而，对于许多用户来说，好消息是，卫星的设计能够快速地指向最低点，从而能够在2到4天内看到任何给定的站点。因此，即使两颗高分辨率卫星适当同步，几乎可以在任何地方提供每日重复覆盖。
WARNING-Clouds severely effect the above quoted repeat times: 以上关于重复时间的讨论不应在引用的数字至少翻倍的情况下使用，以提供一些云对获得无云图像的实际能力的影响，即实际看到所需目标的感觉。 Figure 6 给出了一个模拟结果，该模拟记录了每个陆地卫星WRS站点的最佳无云百分比图像。 [3] 在早春的16天时间里，通过使用一个、两个、三个和四个绕WRS网格运行的卫星收集，该网格包含每年5%增量的云量百分比。 [4] .
事实很明显，我们的星球是多云的，云阻碍了我们的卫星陆地观测，这超出了我们在许多时间紧迫的应用中的期望。信息同样清晰，如果我们需要在数周到数月的短时间内得到可靠的陆地覆盖，就需要多颗卫星（或雷达）。（请注意，这四张地图也非常接近于一颗卫星16天、32天、48天和64天的收集能力。）随着地图变得清晰，问题在地理上集中起来，而且正如预期的那样，农业带最需要频繁的数据，是最多云的。对于高分辨率系统的小目标区域和可点性，是否比上面所示的大区域非指向系统的计算结果提供更高的无云数据返回，还有待观察。
高光谱组： 美国政府正在发射三颗卫星，以测试多光谱分析在识别人造和天然地表元素方面的全部潜力。由于高光谱传感器需要很高的数据率，这些系统的分辨率被限制在30米。还有一种感觉是，30米可能足以描述大多数自然目标，即矿物和植被覆盖。澳大利亚政府正在激发私营部门对近高光谱系统商业开发和运营的兴趣，因为该传感器使用两组32波段而不是其他系统的分光计。
The Landsat-like Group: 如图所示 figure 7, 除了EOS AM-1 ASTER仪器，所有卫星的波段都非常接近陆地卫星使用的波段。当然，这是因为陆地卫星波段被放置在几乎所有没有严重大气吸收的波长窗口中。类似陆地卫星的卫星强调多光谱覆盖，所有卫星至少都有较低的SWIR波段，三个卫星包括较高的SWIR波段和TIR波段。ASTER将在上SWIR和TIR区域提供更高的光谱定义。
值得注意的是，所有多光谱数据可能对所有应用程序都不具有同等的可用性，即使在相同的波段可用时也是如此。对于多年到几十年来依赖于测量绝对反射辐射的分析，传感器校准成为一个关键参数。陆地卫星7号和资源21号系统将具有基于太阳和月球的校准能力，而其他系统将依靠内部灯和地面目标进行校准。对这些应用同样重要的是能够根据不同的大气条件调整测量辐射。美国国家航空航天局计划在非常接近的地方运行陆地卫星7号和AM-1号，用AM-1传感器（modis）测量大气输入。
如图所示 figure 8, 除IRS-P5和2A上的6米传感器外，多光谱分辨率范围从10米到30米，后者通过减小线束宽度来获得更高的分辨率（见图4）。这组感兴趣的全色传感器的范围是6到20米。综合10米全色数据和20米多光谱数据的经验表明，泛带在锐化色带方面的许多应用具有价值。
高分辨率组： 与类陆地卫星组相比，该组中的一半具有有限的多光谱覆盖，而另一半则完全没有。显然，作为一个群体，关键测量是地面分辨率，这对于识别人造物体、更新地图和地理信息系统数据库至关重要。而在陆地卫星类组中，泛带用于锐化色带，而在该组中，色带可能用于向泛带数据添加附加信息。
高光谱组： 高光谱卫星正在飞行，以探索在VNIR和SWIR频谱上使用全谱响应的潜力。注 figure 8, 这种高光谱被定义为每个VNIR或SWIR范围内有32至256个波段的传感器。
数据可用性： 好消息是，有31颗卫星计划能够提供广泛的陆地数据信息产品。可供分析的土地数据的数量、复杂性和多样性令人震惊。除陆地卫星7号数据外，所有数据（政府和私人数据）将以市场决定的价格在商业上提供，这可能同样是个好消息。更令人欣慰的是，美国现行法律要求陆地卫星7号数据以“提供用户请求的成本”提供给所有人。但是，要获得可用的数据，必须首先获取。陆地卫星7是唯一一个计划每年获取和存档多个总土地覆盖数据集的系统。其他政府系统将为其自身目的和商业销售网点获得的订单进行收集。私有系统的收购计划将完全由市场驱动。
为什么有那么多卫星？： 31颗卫星似乎太多了，不足以满足地球观测界的需要。然而，在做出这一判断之前，考虑以下几点可能是有用的。
如上所述，计划中的任何一颗卫星都不会提供广泛用户需求所需的所有数据特征。因此，至少需要四个系统来提供舰队目前计划的不同数据类型。太空堡垒卡拉狄加的时代似乎已经结束了，它是一颗拥有许多仪器的单颗卫星。 [5] .
覆盖频率一节还讨论了对多颗卫星的需求，强调了全球50%云覆盖的负面影响。资源21正在计划一个四卫星系统，以满足客户每周观察作物状况的需要。全球季节性覆盖的全球变化科学目标至少需要三到四颗卫星。将卫星数据用于灾害分析和救灾规划是非常有效的，但前提是卫星在事件发生后几乎可以立即获取图像，只有在两个或更多可指向传感器在轨道上时才有可能。对于与天气有关的灾害，雷达往往是唯一能看到地面的系统。此外，还需要多颗雷达卫星来进行足够快速的覆盖。
最后，需要确保作战稳定性。在过去的两年里，两颗陆地观测卫星未能进入轨道，分别是陆地卫星6号和自旋2号，还有两颗过早进入轨道，分别是地点3号和ADEOS。显然，如果用户能够将数据作为其活动的需求，那么必须有多个系统来提供所需的操作保证。印度、地球观测和资源21正在计划每颗4颗卫星的运行稳定系统。CBER和所有的高分辨率卫星供应商都在计划每个系统有两个系统。
结束语
本文试图提供全世界、公共和私人在新千年操作陆地观测卫星计划的最佳现有信息。它还提供了总结卫星/传感器组能够提供的测量类型及其参数范围的图表。以前的图表中显示的大部分数据已合并并在中的完整服务参考图表中提供。 figure 9.
[注：图9是一个Excel文件。
链接到该文件将使您有机会将该文件下载到您的系统。您必须下载该文件，并在系统上安装最新版本的Excel（Mac 5.0或更高版本）才能查看该文件。要下载文件，请在选择图9的同时按“shift”（Mac上的“选项”）。
该报告的目标是说服土地信息用户社区，尤其是工业界和学术界所谓的“增值”专家，他们的杯子即将结束。卫星真的来了，虽然可能不是在本文中给出的数字。然而，一半是由政府资助的，其中大部分都在建设中或正在建设中。如果计划中的商业卫星只有一半进入轨道，那么2000年将有20颗进入轨道。
创建卫星系统所需的巨额资金，实际上是数十亿美元，正被公共部门和私营部门所花费。现在，由用户、公众和私人投资开发分析技术、信息产品和应用程序，这些将产生使新千年卫星保持飞行的资金。问题是你，他们，有人准备好接受洪水吗？
NOTES
由于极地轨道在投票站附近交叉，并且具有恒定宽度的地面条带，因此轨道之间的地面重叠随纬度增加而增加。在60度时，重叠是100%，因此赤道覆盖率加倍。
我在第三个图中自由地假设两颗印度卫星系列最终将计划具有相同的轨道周期，以便创造6天的总周期，而不是目前所引用的非周期11天和12天周期（也假设每个系列的两颗卫星放置在轨道上，将其22天和24天的重现期减半。）
这些地图是由不变的斯瓦特陆地卫星图像所看到的世界，因此在高纬度地区会被严重扭曲。陆地卫星世界参考系统（WRS）在30107185x170平方公里内绘制了世界地图。
WRS云数据由空军根据1977年的全球数据集创建，代表了陆地卫星当地穿越时间上午9:30的云覆盖率。
然而值得注意的是，四个陆地卫星系统，如SPOT、IRS、CBERS和AM-1，确实携带一个或两个其他宽视场传感器，提供每日至每周的覆盖范围，以补充其主要传感器数据。（有关详细信息，请参见图9上的注释和框）。