贵州高原山区卫星影像数据的选择问题探讨——以三都水族自治县为例

王雅敬，王金艳

(铜仁市国土资源局，贵州 铜仁 554300)

贵州高原山区卫星影像数据的选择问题探讨
——以三都水族自治县为例

王雅敬，王金艳

(铜仁市国土资源局，贵州 铜仁 554300)

随着多种遥感卫星的发射成功，有了许多可利用的多传感器、多时相、多分辨率和多光谱遥感影像。针对日益庞大的卫星遥感影像数据，根据具体研究工作的需要，结合贵州高原山区特殊的自然地理条件，从各卫星影像数据的参数、质量、价格、应用等方面结合具体案例加以分析和探讨，对在贵州这一特殊的地形区遥感影像的选择具有一定的参考作用和指导意义。

卫星影像；数据选择；贵州

遥感是20世纪60年代新兴的科学领域之一。 它是人类迈向太空，对地观测，获取地表空间信息的一种先进科学技术和生产力。具有宏观、准确、综合地进行动态观测与监测的能力。卫星地面接收站的建设和卫星数据获取能力已经成为国家生态环境、国防安全、地球科学技术发展的重要部分[1]。贵州处于中国西南喀斯特的腹心地带，地处亚热带地区,属岩溶化的高原山区，喀斯特面积达10.91km2,占全省土地面积的73.8%,受亚热带季风气候的影响,降水多且集中于夏季,境内各地阴天日数一般超过150天,常年相对湿度在70%以上,是一个兼具喀斯特地貌和多云雨季风气候的特殊地区,在该区获取优质的高时间、空间分辨率的卫星遥感数据是十分困难的。而在所获取的卫星影像数据中，根据具体研究工作的实际需要，有针对性地选择性价比高的影像数据，无论是从经济效益上还是资源的有效利用上都具有一定的现实意义。

一 贵州高原山区自然环境概况

贵州省地处云贵高原东部，地势西高东低，平均海拔1100米左右。国土面积17.62万平方公里，其中山地占61.7%，丘陵占30.8%，山间坝子占7.5%，属于典型的山区省份，山多坡陡，是全国唯一没有平原支撑的内陆山区省份。总人口3798万人，耕地面积6700万亩，高产稳产农田少，单产水平低。岩溶分布广泛、发育强烈，岩溶出露面积10.92万平方公里，占全省国土面积的61.9%，是世界岩溶地貌最典型的地区之一。[2]气候温和、雨量丰沛、雨热同季，多阴雨少日照，年均降雨量1179毫米，气温15℃左右，受大气环流及地形等影响，气候地域性差异很大，灾害性天气较多，干旱、洪涝、秋风、凌冻、冰雹等灾害频发。

贵州处于中国西南喀斯特的腹心地带，地处亚热带地区,属岩溶化的高原山区，喀斯特面积达10.91km2,占全省土地面积的73.8%,受亚热带季风气候的影响,降水多且集中于夏季,境内各地阴天日数一般超过150天,常年相对湿度在70%以上,是一个兼具喀斯特地貌和多云雨季风气候的特殊地区,在该区获取优质的高时间、空间分辨率的卫星遥感数据是十分困难的 。

二 主要陆地资源卫星及其影像数据介绍

地球资源卫星在国民经济建设各个领域发挥着越来越重要的作用，对经济和社会的可持续发展具有巨大的影响，世界各国都非常重视地球资源卫星的研制和应用。地球资源卫星包括“陆地卫星”、高分辨率卫星、高光谱卫星和合成孔径雷达卫星。[3]

1.陆地卫星。

(1)美国陆地卫星。

是第一个地球观测卫星，观测的数据广泛用于陆地土地覆盖分析和变化监测。二十世纪七十年代发射的Landsat-1、2、3为第一代陆地卫星。二十世纪八十年代发射了第二代陆地卫星Landsat-4、5，二十世纪九十年代发射了第三代陆地卫星Landsat-6、7。 目前在轨运行的为Landsat—5、Landsat—7。

美国陆地卫星7号于1999年4月15日升空，在高度为705千米、倾角为98 2°的太阳同步极轨道运行，每天绕地球14圈，1 6天覆盖地球一遍，图像幅宽能够达到185千米。每天拍摄450景地表图像，传回地面数据处理中心后在24小时之内通过因特网发布。其中250景发送到美国地质勘探局地球资源观测系统数据中心。地球资源观测系统数据中心将收到的图像全部存档，并且为用户处理其中100景。每景图像的地面幅宽为185千米，长度为170千米。未经处理的0R级基本图像每景售价为450美元，进行过辐射和几何修正的1级图像每景售价为600美元。

(2)印度IRS-P6(Resourcesat-1)、IRS-P5(Cartosat-1)。

IRS-P6(Resourcesat-1)于2003年10月17日发射，太阳同步轨道，分辨率：5.8m(LISS-IV), 23.5m(LISS-III),56m(AWIF)

IRS-P5(Cartosat-1)太阳同步轨道，618km，降交点时间10:30am，重访周期5d，重复周期126d，搭载有两个2.5m分辨率的全色传感器，连续推扫，形成同轨立体像对，数据主要应用地形图制图、高程建模、地籍制图以及资源调查。

(3)日本ALOS卫星。

日本先进对地观测卫星(ALOS) 发射于2006年1月24日，太阳同步轨道，重复周期46d，重访周期2d，该卫星是JERS1和ADEOS的后继星，主要应用于测绘、区域环境观测、灾害监测、资源调查等领域。(ESA中ZONE指的是30W～60E，60S～80N 之间范围，不包括俄罗斯、土库曼斯坦、乌兹别克斯坦、哈萨克斯坦)

(4)德国RapidEye卫星。

RapidEye是商业多光谱遥感卫星，由加拿大MDA公司为德国RapidEye AG公司设计实施，后者负责运行。卫星平台则由英国Surrey卫星技术公司提供。RapidEye卫星星座于2008年8月29日发射成功并投入运营，是由5颗等距离分布在同一轨道平面、构造相同的卫星组成的星座，每颗卫星大小不到1立方米，总重150kg,卫星设计寿命至少7年。RapidEye卫星影像具有5个多光谱波段，是全球首个具有红边波段的商业卫星星座，其具有每天重访同一目标、前所未有的大范围影像数据获取能力，日成像能力可超过400万平方公里。

2.高分辨率卫星。

(1)IKONOS。

由GeoEye经营的高分辨率卫星，[4]于1999年9年24日发射成功，轨道高度681km，降交点地方时10:00-11:00，重访频率：2.9d(获取1m)，1.5d(1.5m)。装载了能够同时拍摄分辨率为1米的黑白{全色}图像和分辨率为4米的多谱段{彩色}图像的CCD数字相机，幅宽为11千米，覆盖周期为14天。

(2)合成孔径雷达卫星。

合成孔径雷达卫星以其全天候、全天时观测的优势受到越来越多用户的青睐。目前在轨运行的加拿大雷达卫星是其中的佼佼者。[5]加拿大航天局于1989年开始进行SAR卫星——RadarSat-1的研制，并于1995年11月4日在美国范登堡空军基地发射成功，1996年4月正式工作，是加拿大的第1颗商业对地观测卫星，主要监测地球环境和自然资源变化。

RadarSat一2是加拿大继RadarSat一1之后的新一代商用合成孔径雷达卫星，它继承了RadarSat-1所有的工作模式，并在原有的基础上增加了多极化成像，3m分辨率成像、双边(dua1-channe1)成像和动目标探测(MODEX)。RadarSat-2与RadarSat一1拥有相同的轨道，但是比RadarSat一1滞后30min。

RADARSAT-2是一颗搭载C波段传感器的高分辨率商用雷达卫星，由加拿大太空署与MDA公司合作，于2007年12月14日在哈萨克斯坦拜科努尔基地发射升空。卫星设计寿命7年而预计使用寿命可达12年，目前已投入运营。RADARSAT-2具有1米高分辨率成像能力，多种极化方式使用户选择更为灵活，根据指令进行左右视切换获取图像缩短了卫星的重访周期，增加了立体数据的获取能力。另外，卫星具有强大的数据存储功能和高精度姿态测量及控制能力。

RADARSAT-2卫星的重要特点及优势:

①波段。

波长为C波段，穿透能力较强，在云层较厚情况下仍然可以获取高质量数据。

②极化。

唯一具有全极化测量能力的高分辨率雷达卫星，可进行极化分解等处理。对于地物分类、目标检测、增强及识别有巨大的应用潜力。

③辐射定标。

具有精确地定标功能，能用于精确地定量分析。

三 案例分析——以贵州省三都水族自治县分辨率不低于5米土地利用现状图卫星遥感数据的选择为例

三都水族自治县地处云贵高原部南边坡，贵州省南部，黔南布依族苗族自治州东南，位于东经107°40′47″—108°14′10″、北纬25°30′50″—26°26′50″。东靠雷山，南连荔波县，西毗邻独山县，北部连接都匀市与丹寨县。全境东西最大跨度56公里，南北最长距离73公里，幅员面积2400平方公里。最高与最低点高程相差1362米。地貌以山地为主，山地占总面积的92%，间有坝地、丘陵、台地等地形。有“九山半水半分田”之称。属中亚热带季风湿润气候区，冬无严寒、夏无酷暑、气候温和湿润，热量资源丰富、雨量充沛、雨热同季，无霜期长。年平均气温17.3—18.5℃，降雨量1380—1750毫米，无霜期在333天以上，年均日照时间1077—1259小时，常年相对湿度达82.3%。

制作三都水族自治县土地利用现状图，分辨率不低于5米×5米，局部重点区域达到1米×1米，以满足不同区域不同研究尺度的需要。

每一种图像数据都有其固有的特点和特定的应用领域,在几何、光谱和空间分辨率等方面存在一定的局限性和差异性.因此,需要融合来自多传感器的各种类型遥感图像信息,将多种信息源所含的信息互补地有机结合起来，分辨率不同的遥感影像融合后,结果影像既保持了高分辨率影像的分辨率,又包含了多光谱影像的光谱信息,增强了遥感图像的解译力和判读的准确性,可提供更可靠的分析结果。

1.三都水族自治县卫星遥感数据选择。

(1)2.5米分辨率。

ALOS卫星2.5米全色数据与10米多光谱数据融合，所需6景全色和8多光谱才能覆盖三都水族自治县。SPOT(5)卫星2.5米全色数据与10米多光谱数据融合，目标区域不能全部覆盖，所需为(2+1/2)景全色及(2+1/2)景多光谱。

(2)5米分辨率。

SPOT(5)卫星5米全色数据和10米多光谱数据融合，需一景全色及4景多光谱。IRS-P6卫星5米全色数据与10米多光谱融合，需1景10米多光谱，1景L4mn全色，3景L4mx多光谱。

(3)影像价格计算。

根据多传感器的各种类型遥感图像对目标区域的覆盖情况，由市场定价计算得到其各类影像数据的价格如下表所示：

表1 ALOS影像数据价格

表2 SPOT(5)2.5米影像数据价格

表3 SPOT(5)5米影像数据价格

表4 IRS-P6卫星数据

表5 RapidEye卫星数据

(4)影像选择。

从各卫星影像数据的参数、质量、价格、应用等方面并结合具体研究工作的实际需要，制作贵州省三都水族自治县不低于5米分辨率土地利用现状图采用Alos卫星影像数据，分辨率为5米，价格为16800元，较之其他同等性质的卫星影像数据，无论是从经济效益上还是影像的使用效益上均能达到最大。

四 结论与讨论

随着多种遥感卫星的发射成功，我们有了许多可利用的多传感器、多时相、多分辨率和多光谱遥感影像。每一种图像数据都有其固有的特点和特定的应用领域,在几何、光谱和空间分辨率等方面存在一定的局限性和差异性.针对日益庞大的卫星遥感影像数据，要根据具体研究工作的实际需要，从各卫星影像数据的参数、质量、价格、应用等方面综合评价和考虑，选择经济效益和使用效益最大化的影像进行研究工作。

[1]安培浚，等.国外遥感卫星地面站分布及运行特点[J].遥感技术及应用,2008(6):45-49.

[2]高贵龙，邓自民，熊康宁，等.喀斯特的呼唤与希望—贵州喀斯特生态环境建设与可持续发展[M].贵阳：贵州科级出版社,2003,7:6-7.

[3]当代陆地资源卫星谁执牛耳.维普资讯 http://www.cqvip.com.

[4]朱光良. IKONOS等高分辨率遥感技术的发展与应用分析[J].地球信息科学,2004(9):25-28.

[5]朱良，等. 合成孔径雷达卫星发展历程及趋势分析[J].现代雷达,2009(4):45-48.

ClassNo.:P935.1DocumentMark：A

(责任编辑：蔡雪岚)

OnChoiceofSatelliteImageDateintheMountainousAreaofGuizhouPlateau

Wang Yajing，Wang Jinyan

(Tongren Bureau of State Land and Resources，Tongren，Guizhou 554300，China)

With a variety of remote sensing satellite was successfully launched, many available multi-sensor, multi-temporal, multi-resolution and multi-spectral remote sensing images are obtained. Considering the large amount of satellite image and the specific needs of research, special natural and geographical conditions of mountainous area of Guizhou Plateau, the paper discussed the satellite image data parameters, quality, price. The analysis of remote sensing images is of significance for choice of specific satellite images.

satellite image；choice of data；Guizhou

王雅敬，硕士，铜仁市国土资源局。研究方向：区域经济与可持续发展。

1672-6758(2013)12-0064-3

P935.1

A