遙感數據接收與處理技術

第1章　緒　　論………………………………………………………………………………… 11．1　什么是遙感……………………………………………………………………………… 11．2　遙感的基本過程………………………………………………………………………… 11．3　遙感數據處理…………………………………………………………………………… 21．4　遙感地面系統…………………………………………………………………………… 3第2章　遙感衛(wèi)星介紹…………………………………………………………………………… 52．1　遙感衛(wèi)星的軌道………………………………………………………………………… 52．1．1　衛(wèi)星軌道…………………………………………………………………………… 52．1．1．1　軌道高度…………………………………………………………………… 62．1．1．2　近地點和遠地點…………………………………………………………… 62．1．1．3　星下點……………………………………………………………………… 62．1．1．4　升交點和降交點…………………………………………………………… 62．1．1．5　軌道周期…………………………………………………………………… 72．1．1．6　重復周期…………………………………………………………………… 72．1．1．7　重訪周期…………………………………………………………………… 72．1．1．8　衛(wèi)星軌道參數……………………………………………………………… 72．1．2　衛(wèi)星軌道類型……………………………………………………………………… 72．1．2．1　太陽同步軌道……………………………………………………………… 82．1．2．2　地球同步軌道……………………………………………………………… 82．2　遙感衛(wèi)星類型…………………………………………………………………………… 82．2．1　陸地衛(wèi)星…………………………………………………………………………… 92．2．2　氣象衛(wèi)星…………………………………………………………………………… 92．2．3　海洋衛(wèi)星…………………………………………………………………………… 102．3　國內外主要遙感衛(wèi)星…………………………………………………………………… 102．3．1　美國陸地衛(wèi)星系列………………………………………………………………… 102．3．1．1　LANDSAT 1 …………………………………………………………… 102．3．1．2　LANDSAT 2 …………………………………………………………… 112．3．1．3　LANDSAT 3 …………………………………………………………… 112．3．1．4　LANDSAT 4 …………………………………………………………… 112．3．1．5　LANDSAT 5 …………………………………………………………… 122．3．1．6　LANDSAT 6和LANDSAT 7 ……………………………………… 122．3．1．7　LANDSAT 8 …………………………………………………………… 132．3．2　法國SPOT衛(wèi)星系列…………………………………………………………… 152．3．2．1　SPOT 1/2/3 …………………………………………………………… 152．3．2．2　SPOT 4 ………………………………………………………………… 172．3．2．3　SPOT 5 ………………………………………………………………… 172．3．2．4　SPOT 6/7 ……………………………………………………………… 192．3．3　加拿大雷達衛(wèi)星…………………………………………………………………… 222．3．3．1　RADARSAT 1 ………………………………………………………… 222．3．3．2　RADARSAT 2 ………………………………………………………… 232．3．4　歐空局環(huán)境衛(wèi)星…………………………………………………………………… 252．3．5　泰國衛(wèi)星…………………………………………………………………………… 262．3．6　中巴地球資源衛(wèi)星………………………………………………………………… 282．3．7　中國資源衛(wèi)星……………………………………………………………………… 292．3．7．1　資源一號02C衛(wèi)星……………………………………………………… 292．3．7．2　資源三號衛(wèi)星……………………………………………………………… 302．3．7．3　環(huán)境與災害監(jiān)測預報衛(wèi)星………………………………………………… 31參考文獻…………………………………………………………………………………… 33第3章　遙感衛(wèi)星數據接收…………………………………………………………………… 343．1　衛(wèi)星軌道及其相對地面的定位………………………………………………………… 343．1．1　衛(wèi)星軌道預報……………………………………………………………………… 343．1．2　地面站的接收覆蓋范圍…………………………………………………………… 363．2　遙感衛(wèi)星數據接收技術基礎…………………………………………………………… 383．2．1　信號頻段…………………………………………………………………………… 393．2．1．1　S頻段……………………………………………………………………… 403．2．1．2　X頻段……………………………………………………………………… 403．2．1．3　Ka頻段…………………………………………………………………… 403．2．2　信號極化…………………………………………………………………………… 413．2．3　調制方式…………………………………………………………………………… 423．2．3．1　BPSK ……………………………………………………………………… 423．2．3．2　QPSK ……………………………………………………………………… 433．2．3．3　UQPSK …………………………………………………………………… 433．2．3．4　OQPSK …………………………………………………………………… 443．2．3．5　8PSK ……………………………………………………………………… 443．2．3．6　16QAM …………………………………………………………………… 453．2．4　編碼方式…………………………………………………………………………… 453．2．4．1　RS碼……………………………………………………………………… 463．2．4．2　卷積碼……………………………………………………………………… 463．2．4．3　LDPC碼…………………………………………………………………… 473．2．4．4　級聯碼……………………………………………………………………… 493．2．4．5　編碼增益…………………………………………………………………… 493．2．5　天　線……………………………………………………………………………… 503．2．5．1　天線的主要電參數………………………………………………………… 503．2．5．2　天線反射面………………………………………………………………… 513．2．5．3　天線座架…………………………………………………………………… 523．3　星地鏈路計算分析……………………………………………………………………… 533．3．1　星地鏈路計算公式………………………………………………………………… 533．3．2　EIRP ……………………………………………………………………………… 533．3．3　傳輸損耗…………………………………………………………………………… 543．3．3．1　自由空間傳播損耗………………………………………………………… 543．3．3．2　極化損耗…………………………………………………………………… 543．3．3．3　指向損耗…………………………………………………………………… 553．3．3．4　大氣損耗…………………………………………………………………… 553．3．4　接收系統的G/T 值……………………………………………………………… 553．3．5　計算示例…………………………………………………………………………… 563．4　遙感衛(wèi)星跟蹤原理與模式……………………………………………………………… 573．4．1　遙感衛(wèi)星跟蹤原理………………………………………………………………… 573．4．2　遙感衛(wèi)星跟蹤模式………………………………………………………………… 583．4．2．1　自動跟蹤…………………………………………………………………… 583．4．2．2　程序跟蹤…………………………………………………………………… 593．5　遙感衛(wèi)星接收的基本原理……………………………………………………………… 603．5．1　信號接收與放大…………………………………………………………………… 603．5．2　信號變頻…………………………………………………………………………… 603．5．3　數字解調和信道譯碼……………………………………………………………… 623．6　遙感衛(wèi)星數據接收系統………………………………………………………………… 633．6．1　系統組成…………………………………………………………………………… 633．6．1．1　天伺饋子系統……………………………………………………………… 643．6．1．2　跟蹤接收子系統…………………………………………………………… 643．6．1．3　監(jiān)控管理子系統…………………………………………………………… 643．6．1．4　測試子系統………………………………………………………………… 643．6．1．5　技術支持子系統…………………………………………………………… 653．6．2　應用示例…………………………………………………………………………… 65參考文獻…………………………………………………………………………………… 67第4章　遙感衛(wèi)星數據記錄…………………………………………………………………… 684．1　數據采集………………………………………………………………………………… 684．1．1　基于電平信號的數據采集………………………………………………………… 684．1．2　基于網絡數據協議的數據采集…………………………………………………… 694．2　遙感衛(wèi)星數據的去格式處理…………………………………………………………… 704．2．1　同步及信道編碼子層處理………………………………………………………… 714．2．1．1　維特比卷積碼……………………………………………………………… 724．2．1．2　數據幀同步………………………………………………………………… 744．2．1．3　PN 解擾…………………………………………………………………… 764．2．1．4　ReedＧSolomon譯碼……………………………………………………… 774．2．1．5　循環(huán)冗余校驗……………………………………………………………… 804．2．2　數據鏈路協議子層處理…………………………………………………………… 814．2．2．1　高級在軌系統幀格式解析………………………………………………… 814．2．2．2　CCSDS無損壓縮………………………………………………………… 824．3　遙感衛(wèi)星圖像移動窗顯示……………………………………………………………… 844．3．1　移動窗數據處理…………………………………………………………………… 844．3．2　移動窗數據顯示…………………………………………………………………… 854．3．2．1　基于計算機圖形編程接口的實現………………………………………… 854．3．2．2　基于流媒體技術的實現…………………………………………………… 864．4　0級數據生成…………………………………………………………………………… 884．5　遙感衛(wèi)星數據記錄系統………………………………………………………………… 884．5．1　系統硬件的組成…………………………………………………………………… 884．5．2　系統軟件的組成…………………………………………………………………… 904．5．2．1　任務管理單元……………………………………………………………… 904．5．2．2　數據記錄及移動窗顯示單元……………………………………………… 914．5．2．3　0級數據生成單元………………………………………………………… 934．5．3　系統工作界面……………………………………………………………………… 94參考文獻…………………………………………………………………………………… 96第5章　數據存檔與管理……………………………………………………………………… 975．1　概　述…………………………………………………………………………………… 975．2　數據存儲………………………………………………………………………………… 985．2．1　數據存儲對象……………………………………………………………………… 985．2．2　數據存儲技術……………………………………………………………………… 985．2．2．1　磁帶存儲技術……………………………………………………………… 985．2．2．2　磁盤陣列技術…………………………………………………………… 1015．2．2．3　數據共享………………………………………………………………… 1035．2．2．4　光盤技術………………………………………………………………… 1035．2．3　分級存儲………………………………………………………………………… 1045．3　數據編目……………………………………………………………………………… 1065．3．1　數據分景………………………………………………………………………… 1065．3．2　瀏覽圖…………………………………………………………………………… 1085．3．3　云量評估………………………………………………………………………… 1095．3．4　元數據生成……………………………………………………………………… 1115．4　數據管理……………………………………………………………………………… 1115．4．1　數據存儲管理…………………………………………………………………… 1115．4．1．1　數據命名………………………………………………………………… 1115．4．1．2　分層存儲………………………………………………………………… 1125．4．1．3　數據遷移………………………………………………………………… 1145．4．2　元數據管理與檢索……………………………………………………………… 1155．4．2．1　元數據管理……………………………………………………………… 1155．4．2．2　瀏覽圖管理……………………………………………………………… 1225．4．2．3　數據檢索………………………………………………………………… 1225．4．3　數據訪問控制管理……………………………………………………………… 1265．5　數據服務……………………………………………………………………………… 1275．5．1　數據分發(fā)………………………………………………………………………… 1275．5．1．1　共享分發(fā)………………………………………………………………… 1275．5．1．2　協議分發(fā)………………………………………………………………… 1275．5．1．3　個性化分發(fā)……………………………………………………………… 1285．5．2　產品定制………………………………………………………………………… 1285．5．3　在線數據服務…………………………………………………………………… 1295．6　數據存儲與管理系統………………………………………………………………… 1295．6．1　系統組成………………………………………………………………………… 1295．6．2　應用實例………………………………………………………………………… 130參考文獻…………………………………………………………………………………… 131第6章　數據的備份與容災…………………………………………………………………… 1326．1　概　述………………………………………………………………………………… 1326．2　遙感數據的安全考慮………………………………………………………………… 1336．3　遙感數據的特點與備份容災機制…………………………………………………… 1346．4　遙感數據容災的建立………………………………………………………………… 1356．4．1　遠端站點的選擇………………………………………………………………… 1356．4．2　遠端站點存儲系統的建立……………………………………………………… 1366．4．3　數據備份準備…………………………………………………………………… 1366．4．4　數據在遠端站點的建立………………………………………………………… 1376．5　遙感數據的容災管理………………………………………………………………… 1376．5．1　兩地數據的一致………………………………………………………………… 1386．5．2　數據的互檢索與互備份………………………………………………………… 1386．5．3　數據存儲狀態(tài)的檢查…………………………………………………………… 1396．5．4　數據的恢復……………………………………………………………………… 1396．6　遙感數據容災系統…………………………………………………………………… 1406．6．1　系統組成………………………………………………………………………… 1406．6．2　應用實例………………………………………………………………………… 141參考文獻…………………………………………………………………………………… 142第7章　輻射校正……………………………………………………………………………… 143第8章　幾何校正……………………………………………………………………………… 155第9章　產品生產……………………………………………………………………………… 192第10章　遙感數據的增值處理……………………………………………………………… 211附錄　彩圖集…………………………………………………………………………………… 267