[发明专利]用于采集和分发具有高空间和时间分辨率的地面观测图像的设备

说明书

本发明涉及一种呈现出高陆地分辨率(10米或更小，尤其是一米左右) 和高全球覆盖频率(两个星期或更小，尤其是一天左右)的地面观测卫星 图像的采集和提供设备。

在整个说明书中，“地球的全球覆盖频率”这一表述表示的是设备对地 球完整拍照的频率。

通过设置于卫星轨道中的设备观测地球是随着专用，尤其是气象专用 设备的发展而始于二十世纪五十年代的。从那时开始这种设备就未停止过 发展，根据期望的应用、地面分辨率或刷新频率而得到改善。

当前，有大量用于地面观测的设备，包括地球资源卫星、MODIS、IKONOS、 QuickBird、EROS、SPOT 5、SPOT 4等。在很多领域中，例如农业、地图绘 制、土地测量、国防、环境、城市规划、电信、风险管理、再生资源管理 等领域中，这些设备能够满足众多成像需求。

IKONOS、QuickBird、EROS等设备是分辨率非常高的卫星，具有大约1 米的地面分辨率。另一方面，它们呈现出的全球刷新率高于一个月。

MODIS、MERIS等设备是呈现出低分辨率但高的全球刷新率的设备，刷 新率大约为三天到一周。

换言之，就现有技术而言，采集和提供地面观测卫星图像的设备设计 具有相矛盾的约束。于是，在具有大约一米的高空间分辨率但具有大约一 周或一个月的低全球覆盖频率的设备和具有大约一天的高全球覆盖频率但 具有大约100米的低空间分辨率的设备之间要做出选择。

已经提出了备选方案，以便能够受益于预定具体区域的高覆盖频率， 同时受益于有利的空间分辨率。它们在于借助了一个或多个装备有光学设 备的卫星，光学设备用于采集图像，适于实现指定这些设备。实际上，能 够采集卫星自然轨道之外的图像使得能够在卫星若干相继旋转期间观测同 一地理区域。

例如，SPOT卫星群提供的采集容量和刷新率使其能够每天对地球的预 定区域采集图像。所述卫星群包括多个设置在极地轨道、圆轨道、太阳同 步轨道中并与地球同相的卫星。每颗卫星呈现出26天的周期。每颗卫星包 括光学设备、数据记录器和用于向地面接收站发送图像的系统。光学设备 适于确保可参数化的倾斜瞄准，从而可以在26天的周期中对同一地区观测 几次。数据记录器使得如果卫星不在地球站视线之内时能够在卫星上存储 图像。

于是，所述卫星群能够表现出对地球特定地区的高频率覆盖。尽管如 此，全球覆盖频率不可能小于26天。此外，如果对卫星群编程控制，使得 在26天的周期期间进行很多定向(depointing)操作，那么地球的全球覆 盖频率可能大大超过26天。

这种方案的另一缺点在于具有定向功能的卫星群的制造成本、安装、 管理和维护。具体而言，这种卫星群要求在地面上安装和管理多个彼此相 对自治工作的地面站，地面站适于向中央服务器发送所接收的图像数据以 备份图像，以便分发它们。此外，由一组专业人员从地面控制每个卫星的 每种设备，该组专业人员负责根据需要确定和优化用于对光学设备定向的 操作。此外，每个卫星必需包括记录器，以便在地面站不能看到时加以补 偿。此外，每个卫星包括用于向地面发射的特定系统。

此外，这种方案遇到了较大的实际困难。实际上，这种卫星群覆盖整 个地球以便提供空间分辨率大约为一米，全球覆盖频率大约为一天的图像， 必需要求中央服务器进行每天大约1500千兆字节数据的管理，即，每秒17 吉字节，这大大超过了当前可用的服务器技术和架构可达到的卫星传输和 地面处理能力。本发明旨在克服这些缺点，解决这些难点并提出一种用于 采集和提供地球观测图像的设备，该设备表现出高的空间分辨率和高的时 间分辨率，具体而言分别大约为一米和一天。

本发明还旨在提出这样的设备，其不借助于对光学设备的任何定向， 从而能够使用低成本并能够无需复杂操作而工作的简化卫星。

本发明还旨在提出这样的设备，其不要求中央服务器分发图像。

本发明还旨在提出这样的设备，其不需要特定维护。

本发明还旨在提出这样的设备，其适于为因特网上可用的海量信息传 播装置馈送数据。

就此而言，本发明涉及一种采集和分发平均周长为C的地球观测图像 的设备，包括：

-若干个卫星组成的卫星群，被称为空间图像采集层，每颗卫星呈 现出扫描带F和低轨道，使其一天中能够扫过数量为ORB(ORB＞1)的轨道， 并装备有至少一个光学图像采集装置，