环境一号卫星

环境与灾害监测预报小卫星星座

“环境一号”卫星系统是中国国务院批准的专门用于环境和灾害监测的对地观测系统，由两颗光学卫星（HJ-1A卫星和HJ-1B卫星）一颗雷达卫星（HJ-1C卫星）组成，拥有光学、红外、超光谱多种探测手段，具有大范围、全天候、全天时、动态的环境和灾害监测能力。

系统信息

星座

环境一号卫星(全称：环境与灾害监测预报小卫星星座, 简称“环境一号”，代号HJ-1)是中国第一个专门用于环境与灾害监测预报的小卫星星座，是中国继气象、海洋、资源卫星系列之后发射的又一新型的民用卫星系统。环境一号卫星由两颗光学小卫星（HJ-1A、HJ-1B）和一颗合成孔径雷达小卫星（HJ-1C）组成，具有中高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率、宽观测带宽性能，能综合运用可见光、红外与微波遥感等观测手段弥补地面监测的不足，可对中国环境变化实施大范围、全天候、全天时的动态监测，初步满足中国大范围、多目标、多专题、定量化的环境遥感业务化运行的实际需要。环境一号卫星系统的建设在国家环境监测发展中具有里程碑意义，标志中国环境监测进入卫星应用的时代。

环境一号卫星于2003年国家批准立项建设。HJ-1A和HJ-1B于2008年9月在太原卫星发射中心“一箭双星”成功发射，现运行正常。HJ-1C于2012年11月在太原卫星发射中心发射。

HJ-1A光学有效载荷为2台宽覆盖多光谱可见光相机和1台超光谱成像仪，HJ-1B光学有效载荷为2台宽覆盖多光谱可见光相机和1台红外相机，HJ-1C有效载荷为合成孔径雷达，其中HJ-1A还承担亚太多边合作任务，搭载泰国研制的Ka通信试验转发器。HJ-1A和HJ-1B双星在同一轨道面内组网飞行，可形成对国土两天的快速重访能力。

HJ-1A卫星和HJ-1B卫星是是中国“环境与灾害监测预报小卫星星座”的光学卫星，采取“一箭双星”的形式，由“长征二号丙”运载火箭发射两颗小卫星入轨。卫星入轨工作后，可获取高时间分辨率、中等空间分辨率的对地观测数据，对中国大部分地区可实现每天一次重复观测，将大大缓解中国对地观测数据紧缺局面，提高中国环境生态变化、自然灾害发生和发展过程监测的能力。

环境一号C小型雷达卫星(以下简称HJ-1C卫星)，整个环境一号卫星系统由三颗卫星组成，其中A/B两颗光学卫星已经于2008年9月6日发射成功，HJ-1C卫星拟于2012年发射，将成为中国首颗S波段合成孔径雷达（SAR）卫星。

项目立项

中国环境卫星遥感应用需求分析表明，为实现对我国生态破坏、环境污染进行大范围、全天候、全天时动态监测，全面反映生态环境质量变化的过程和趋势进行预测，必须要发展我国自己的环境卫星系统。 1998年环境保护部与国家减灾委员会共同提出“环境与灾害监测预报小卫星星座系统”建设方案，2002年原国防科工委正式将“环境与灾害监测预报小卫星星座”命名为“环境一号卫星”（代号HJ-1），并列入民用航天“十五”计划和《中国航天白皮书》民用卫星发展重点。环境一号卫星系统建设的主要任务是利用我国自主小卫星星座，形成对我国生态环境和灾害遥感监测的能力，为我国环境保护与防灾减灾提供遥感信息与技术支撑，全面提高我国环境和灾害信息的获取、处理和应用的水平。

考虑到中国的技术基础、未来的技术发展及财政支撑能力，该星座采用分步实施战略进行建设，即先期发射两颗光学小卫星和一颗合成孔径雷达小卫星（HJ-1A 、HJ-1B 、HJ-1C），组成“2+1”星座，初步形成对我国环境与灾害监测能力，然后再建立由4颗光学小卫星和4颗合成孔径雷达小卫星组成的“4+4”星座，实现对我国及周边国家、地区的环境与灾害的动态监测。

2002年9月国务院正式同意“环境与灾害监测预报小卫星星座”立项，2008年9月6日，环境一号卫星“2+1”星座中的两颗光学小卫星（HJ-1A和HJ-1B）“一箭双星”发射成功；2009年完成在轨测试， 2009年3月30日正式交付卫星用户使用。 “环境与灾害监测预报小卫星星座系统”工程由卫星系统、运载系统、发射场系统、测控系统、地面系统和应用系统六大系统组成。

研制

卫星由中国航天科技集团公司东方红卫星公司研制，中国科学院参加了有效载荷的研制任务。运载火箭由中国航天科技集团公司运载火箭技术研究院研制；太原卫星发射中心负责星箭发射。西安卫星测控中心负责测控任务，包括卫星测控任务和长期管理。地面系统由数据接收、地面数据处理、分发服务系统组成，中国科学院遥感地面站负责卫星数据的接收，中国资源卫星数据中心负责数据处理、分发。应用系统由环境应用系统和减灾应用系统组成，国家减灾委和环境保护部共同负责卫星的业务运行管理。

卫星功能

“环境一号”A/B星的卫星数据不仅能为环境与减灾业务运行系统提供重要保障，还将成为很多部门日常业务的重要数据源。基于环境卫星数据建立的环境与减灾应用系统，对推动遥感卫星业务服务具有重要的示范作用。孙来燕对媒体表示，除具有高时间分辨率外，“环境一号”A/B星还有超光谱成像等技术创新点，并将承担亚太国际合作等重要任务，对推动中国遥感卫星国际合作以及在国际卫星相关事务等方面具有非常重要的作用。

航天专家称，面对中国复杂的自然环境以及频发的自然灾害，出于生态环境保护考虑及可持续发展战略要求，建立起具有中高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率、宽观测幅宽性能，能综合运用可见光、红外与微波遥感等观测手段，由光学卫星和合成孔经雷达卫星组成的“环境与灾害监测预报小卫星星座”系统，对中国而言已是当务之急。

研制过程

中国国家国防科技工业局2008年7月19日在北京组织举行“环境一号”A/B星及其运载火箭“长征二号丙”出厂审定会，听取卫星、运载火箭的研制情况及各分系统准备情况和各方面意见后，国家航天局局长、国防科工局副局长孙来燕宣布，同意“环境一号”A/B星及其运载火箭“长征二号丙”出厂执行发射任务。

相关卫星

HJ-1C卫星

HJ-1C卫星是中国首颗民用雷达卫星，也是中国首颗S波段合成孔径雷达（SAR）卫星，质量890千克，轨道为500公里高度、降交点地方时上午6时的太阳同步轨道，将与已经发射的HJ-1A/B形成第一阶段的卫星星座。HJ-1C使用6*2.8米的可折叠式网状抛物面天线，天线将在卫星入轨后展开。S波段 SAR雷达具有条带和扫描两种工作模式，成像带宽度分别为40公里和100公里。HJ-1C的SAR雷达单视模式空间分辨率可到5米，距离向四视时分辨率为20米，提供的SAR图像以多视模式为主。

C卫星

2012年11月19日6时53分，我国在太原卫星发射中心用长征二号丙运载火箭，将“环境一号”C卫星发射升空并送入预定轨道。同时，搭载发射的新技术验证卫星和蜂鸟试验载荷，主要用于对新型航天器件、设备、材料、方法和微小卫星平台等，进行在轨验证试验。

“环境一号”C卫星是一颗合成孔径雷达卫星，将与2008年9月成功发射的“环境一号”A、B卫星组成环境与灾害监测预报小卫星星座，形成对我国大部分地区灾害与环境情况的动态监测预报能力。

有关专家介绍，环境与灾害监测预报小卫星星座是2003年经国务院批准立项进行研制的卫星应用系统，由2颗光学小卫星（A、B星）和1颗合成孔径雷达小卫星（C星）组成，拥有光学、红外、超光谱和微波多种探测手段，主要用于对生态环境和灾害进行大范围、全天候、全天时动态监测，及时反映生态环境和灾害发生、发展过程，对生态环境和灾害发展变化趋势进行预测，对灾情进行快速评估，为紧急救援、灾后救助和重建工作提供科学依据。

“环境一号”C卫星由中国航天科技集团公司所属中国空间技术研究院负责研制生产，卫星地面系统由中国资源卫星应用中心和中国科学院对地观测与数字地球科学中心负责研制建设，减灾应用系统和环境应用系统分别由民政部国家减灾中心、环境保护部卫星环境应用中心负责研制建设。

搭载发射的新技术验证卫星和蜂鸟试验载荷主要用于对新型航天器件、设备、材料、方法和微小卫星平台等进行在轨验证试验。用于这次发射的长征二号丙运载火箭由中国航天科技集团公司所属中国运载火箭技术研究院研制。这是长征系列运载火箭的第171次发射。

监测应用

监测大气PM10中的应用

当前大气颗粒物污染监测主要以地面监测为主。由于地面监测站点数量有限，不能全面地反映城市环境质量的区域状况。近年来国内外大量实践表明，利用暗目标法、结构函数法等遥感监测方法可以获得整层光学特性——气溶胶光学厚度(AOD)，并且和近地面颗粒物浓度之间建立直接相关关系，还有研究将气溶胶光学厚度经过混合层高度的垂直订正与空气水汽订正后再和颗粒物浓度建立关系，可以获得近地面连续分布的颗粒物浓度分布监测结果。但如何将遥感方法应用于颗粒物浓度分布的监测仍依赖于卫星数据的空间和时间分辨率。如MODIS 数据每天有 2 次覆盖，但目前 NASA 公布的气溶胶光学厚度产品只有10km，在城市污染监测方面仍显得粗糙；TM、CBERS02B/CCD 等传感器空间尺度能优于 30m，完全可以满足空间分辨率的需要，但 100km 的幅宽和十几天的重返周期很难满足实际应用的需求。

我国于 2008 年 9 月 6 日发射的环境一号卫星(HJ-1)的 A、B星，其搭载的CCD 相机，具有高地表分辨率(星下点分辨率为30m)、高时间分辨率(A 星和 B 星联合使用可以在2d 覆盖全国，重返周期为2d)等特点,相对MODIS 和TM、CBERS02B/CCD等载荷，在时间和空间两个方面均适合于城市群颗粒物浓度区域分布的监测，但在针对 HJ-1 的 CCD 数据，如何实现对近地面颗粒物浓度的监测需要进一步的研究。

HJ-1 具有监测 PM10的能力。在空间分辨率上，300 米的分辨率可以很好的表现 PM10的面状分布；在时间分辨率上，5月~8月间共 115d，除去云影响数据，有 26d能够进行监测，平均4~5d能够获得一次监测数据，可以满足周监测的需要。

影像质量评价

环境一号卫星于2008年9月6日在太原卫星发射中心发射升空、两星各自搭载了两个分辨率为30m的CCD传感器，两星协同可实现两天的重访周期。由于时间分辨率高、宏观特性好以及具有多尺度等特性，该卫星在大范围、全天候、全天时环境和灾害监测与评价等方面具有广泛的应用前景。为了对影像质量有一个定量、客观的评价，并为数据处理及将来推广应用和进一步发展我国对地观测卫星技术提供更好的技术支撑，需要对环境一号卫星影像的质量及初步应用潜力进行定量评价。

环境一号卫星影像实际应用的质量评价基于实际的信息提取工作该影像的质量及适用性评价是以试验区内的绿地信息提取精度评价结果为依据进行的。信息提取过程中选取的训练样本数量为城市绿化绿地（66像素）、农田（86像素）、林地（87像素）、水体（46像素）和建设用地（72像素）。测试样本数目为城市绿地（524像素）、水体（198像素）、建设用地（326像素）。影像质量的评价指标为信息提取的总精度和Kappa系数。

环境卫星是我国继气象、海洋、资源卫星系列之后发射的又一个新型民用卫星系列，其影像数据经过处理后可以产生与Landsat TM图像大致相同的效果。随着我国卫星传感器技术的不断改进，卫星影像的质量将逐步提高这将可以推动该影像在生态监测、灾害监测中的广泛应用，从而推动我国遥感应用事业的快速发展。

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