撰文 | 麦李婷
说到摄影，我们天然地联想到摄像头和快门，将摄像头瞄准需要不雅测的工具，快门一按，就能获得一张在二维像素点上填上三原色坐标的数据组成的图像。
可是对于卫星不雅测地球（地表/地球大气）来说，具体的当作像道理就会稍微复杂一些。
扫描体例
卫星按照轨道可以分为静止卫星和极轨卫星。我们知道，地球的自转角速度是固定的，若要用一个卫星恒定地监测地球，那么卫星轨道的高度就是固定的，这就是静止卫星。静止卫星高度有36000km，地球半径约6371km，可以想见，在卫星上看地球的张角只有20.38°，直接摄影的结果怎么会好呢？我们想要有很高分辩率的图像必要用“扫描”的法子。
具体来说，“扫描”是经由过程调整不雅测仪器的角度，瞄准地球的分歧位置，获得数据。好比风云2号景象形象卫星，卫星自己绕着本身的本家儿轴扭转，使得传感器能在地球上扫描出带状的不雅测数据；再使卫星调整姿态，标的目的上标的目的下倾斜，就能再地球上扫描出“平行”的不雅测数据。
图源：央视新闻客户端+笔者标明扫描路径和卫星扭转偏向
当然，分歧卫星可以经由过程采用分歧的调整姿态的体例来提高不雅测操纵率。就风云2号景象形象卫星来说，在卫星自身扭转一圈360°中只有几十度是对着地球的，它的操纵率显然不高；而到风云4号卫星，采用了三轴不变的体例，本家儿动节制卫星朝标的目的，使探测器在扭转过程中一向面临地球，这样不雅测效率显然提高良多。
图源：谷歌图片“风云四号景象形象卫星”
那么有人不禁要问了，为什么不早采用三轴不变体例节制卫星朝标的目的呢？
因为三轴不变体例没那么简单。
自旋不变体例在卫星做绕地活动时很轻易能做到自身姿态不变，重点在于卫星自己对本身的本家儿轴轴对称；而三轴不变体例若想要使探测器一向朝着地球，卫星的姿态如何不变是个很大的问题。
其次，自旋不变卫星受到太阳辐射是平均的，而三轴不变卫星因为一个面一向朝着地球，卫星两面受到太阳辐射量差距会使得卫星发生形变，材料的研制和利用、卫星仪器的排布都是需要详尽考量的。
而静止卫星离地球较远，不雅测精度不免会受到限制，我们但愿获得更高精度的不雅测数据就需要极轨卫星。极轨卫星（也叫太阳同步卫星）的轨道较静止卫星来说更低，约为840km，绕地球的南海说神聊南北极运行。
它的不雅测体例可以想象当作做CT的时辰扫描，仪器/卫星扫过哪儿，就能获得哪个处所的数据；因而卫星的轨道和不雅测数据的经纬度是可以直接匹配的，所以常能听到“一轨数据”的说法。举个例子，CloudSat卫星在20070722一天内涵地球上扫出来是这样的：
可以看到它的笼盖规模仍是比力小的。当然也有卫星在行进的过程中，会将探测仪器加上垂直于轨道偏向的摆动，以此探测到一个面的数据。好比左图是GPM卫星的测量的地表降水，在红线处画剖面就能获得红线处的降水率剖面（右图）：
存在问题
很较着，不雅测到的每一轨数据中存在时候差，按照卫星贴地飞翔、粗略估算卫星绕地球一圈的周期约为84分钟。我们挑出一轨的数据阐发，其实很难说这84分钟的数据是同时不雅测的；挑此中某段数据阐发也该当考虑到当时间上的差别。
若是我们需要阐发全球/地域数据，就需要考虑用良多天的数据调集当作一张图来暗示长时候的平均状况。而我们获得的“平均状况”中任何一个点，现实上都不是对该点进行长时候持续不雅测后取平均获得的状况，而是时隔好久后再次不雅测到这个点；且恰是因为我们不雅测不到“同时数据”，地图上分歧点的平均现实是分歧时刻的平均。有点绕啊，归正说这么多就想表达：除了空间分辩率之外，时候精度的晋升也是个很是主要的工作。
