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1、第八章 遥感的技术系统卫星遥感及其影像1、卫星遥感技术系统简介,第八章 遥感的技术系统卫星遥感及其影像1、卫星遥感技术系统简介,1）遥感测试系统,2）星载系统,3）地面控制-处理系统,卫星遥感技术系统大致包括：,从宏观来看,第八章 遥感的技术系统卫星遥感及其影像1、卫星遥感技术系统简介,1）遥感测试系统,主要为基础研究测试和应用研究工作服务，除星体、传感器、发射、通讯等方面外，还有四个方面的研究：（1）进行卫星和航空遥感的模拟试验；（2）实验遥感仪器设备的性能；（3）地物波普特性测试；（4）遥感图形的解译。,第八章 遥感的技术系统卫星遥感及其影像1、卫星遥感技术系统简介,2）星载系统是卫星要干
2、的核心部件，按照控制系统的指令进行工作，主要：（1）接收来自地面各种地物的电磁辐射信息；（2）同时收集各地面数据收集站发送的信息（3）然后将这两种信息再发回地面数据接收站。,星载系的组成：主要由平台服务系统和有效载荷两个系统组成,第八章 遥感的技术系统卫星遥感及其影像1、卫星遥感技术系统简介,平台服务系统主要由各种服务性仪器组成，以保障星体能在空间轨道上正常运行和准确工作。它们的主要任务是：（1）控制星体姿态；（2）与地面通讯联系和星上数据管理；（3）性体内各种仪器工作状态的监测；（4）电源供应。有效载荷系统包括探测器、传感器、摄影仪器和其它专用设备，如数据传输、空间环境监测和星上遥感装置，是
3、星体的主要组成部分。,第八章 遥感的技术系统卫星遥感及其影像1、卫星遥感技术系统简介,目前所使用的传感系统大致可分为：摄影类型扫描成像类型雷达城乡类型非图像类型,图3-2 单镜头分幅式摄影机构造示意图,图3-3 分幅式摄影成像示意图,第八章 遥感的技术系统卫星遥感及其影像1、卫星遥感技术系统简介,第八章 遥感的技术系统卫星遥感及其影像1、卫星遥感技术系统简介,3）数据处理与管理中心数据处理与管理中心简称数据资料中心，有时也叫数据处理机构它是资源卫星的数据管理系统，（1）担负把接收站记录的视频信号加工处理成粗制和精制两种图像产品的任务；（2）同时，还要对这些产品进行编目、制卡、编写资料简介等工作
4、，以便管理和提供使用。,Landsat系列卫星 1972年7月23日美国发射第一颗地球资源卫星ERTS-1；1975年发射ERTS-2，改名Landsat-2；1978年发射Landsat-3；1982年在Landsat1-3的基础上改进设计并发射Landsat-4；1984年发射Landsat-5；1993年发射Landsat-6卫星，上天后由于故障陨落；1999年发射Landsat-7。Landsat系列卫星的运行特点是近圆形、近极地、与太阳同步、可重复轨道等。目前，只有Landsat-5和Landsat-7仍在运转工作。,第八章 遥感的技术系统卫星遥感及其影像2、Landsat卫星及其影
5、像,一、Landsat数据陆地卫星Landsat，1972年发射第一颗，已连续31年为人类提供陆地卫星图像，共发射了7颗，产品主要有MSS,TM,ETM，属于中高度、长寿命的卫星。陆地卫星的运行特点：（1）近极地、近圆形的轨道；（2）轨道高度为700900 km；（3）运行周期为99103 min/圈；（4）轨道与太阳同步。,To be continued,Landsat轨道参数,To be continued,Landsat卫星的传感器,(1)MSS：多光谱扫描仪，5个波段。(2)TM：主题绘图仪，7个波段。(3)ETM+：增强主题绘图仪，8个波段。,To be continued,Land
6、sat数据系列,SPOT系列卫星：由瑞典、比利时等国参加，由法国国家空间研究中心设计制造。1986年发射第一颗SPOT-1；1989年发射SPOT-2；1993年发射SPOT-3；1996年发射SPOT-4；SPOT系列卫星的轨道是太阳同步圆形近极地轨道，轨道高度832km、运行周期101.4min、轨道倾角98.7、重复周期26天(369圈)。,4.1.3 航天平台,第四章 遥感的技术系统遥感平台,1999年10月14日，我国第一颗地球资源遥感卫星资源一号卫星（又称中巴地球资源卫星，China-Brazil Earth Resource Satellite，CBERS）在太原卫星发射中心成功
7、发射。资源一号卫星的轨道是太阳同步极地轨道，高度778km，倾角98.5；运行周期100.26min；重复时间26天（373圈）。所携带的传感器最高空间分辨率是19.5m。,4.1.3 航天平台,第四章 遥感的技术系统遥感平台,海洋卫星主要用于观察海况，研究海面形态、海面温度、风场、海冰、大气含水量等。1978年6月26日美国发射了世界上第一颗海洋卫星Seasat 1。虽然这颗卫星因为电源故障只工作了105天，但却开创了海洋遥感和微波遥感的新阶段。由于海洋具有面积大、反射强、海水透明差异明显、海面特殊等特点，使得海洋遥感需要高空和空间平台、以微波为主，同时结合激光、声波等。主要的海洋卫星包括：
8、美国的Seasat 1、“雨云”7号（Nimbus-7）日本的海洋观测卫星MOS1 欧洲空间局的ERS系列 加拿大的雷达卫星RADARSAT,4.1.3 航天平台,第四章 遥感的技术系统遥感平台,第四章 遥感的技术系统传感器,图3-7 多光谱扫描仪扫描图解示意图,第四章 遥感的技术系统传感器,2 遥感数据的分辨率,图像的空间分辨率：指像素所代表的地面范围的大小，即扫描仪的瞬时视场，或地面物体能分辨的最小单元。波谱分辨率：传感器能分辨的最小波长间隔。间隔越小，波谱分辨率越高。,To be continued,本节结束,返回,下一节,4 地球资源卫星数据(),一、Landsat数据 二、SPOT数
9、据 三、IKONOS数据 四、QUICKBIRD数据 五、CBERS数据 六、JERS数据 七、IRS数据,以探测陆地资源为目的的卫星叫陆地资源卫星。目前，主要的陆地资源卫星有：（1）美国陆地卫星(Landsat)；（2）法国陆地观测卫星(SPOT)；（3）欧空局地球资源卫星(ERS)；（4）俄罗斯钻石卫星(ALMAZ)；（5）日本地球资源卫星(JERS)；（6）印度遥感卫星(IRS)；（7）中-巴地球资源卫星（CBERS）。,To be continued,To be continued,4 地球资源卫星数据,二、SPOT数据1978年起，以法国为主，联合比利时、瑞典等欧共体某些国家，设计、
10、研制了一颗名为“地球观测实验系统”(SPOT)的卫星，也叫做“地球观测实验卫星”。SPOT1，1986年2月发射，至今还在运行。SPOT2，1990年1月发射，至今还在运行。SPOT3，1993年9月发射，1997年11月14日停止运行。SPOT4，1998年3月发射，至今还在运行。SPOT5,2002年5月4日凌晨当地时间1时31分，在法属圭亚那卫星发射中心由阿里亚娜4号火箭运载成功发射。中等高度（832 km)圆形近极地太阳同步轨道。主要成像系统:高分辨率可见光扫描仪（HRV，HRG），VEGETATION，HRS。,SPOT传感器,BACK,SPOT卫星的轨道参数,To be conti
11、nued,SPOT卫星的运行,To be continued,轨道,HRV装备,SPOT卫星群的组合,To be continued,SPOT的HRV波谱段,SPOT13号卫星上携带两台HRV传感器。（示图）(HRV数据采集原理）,To be continued,SPOT的HRG、HRS波谱段,SPOT5卫星上HRG（高分辨率几何装置）与HRV基本相同。HRS是SPOT5特有的一个高分辨率立体成像装置，工作波段0.480.71 m。,To be continued,SPOT参考网站,教学活动：上网查资料，了解SPOT卫星的最新动态。http:/,结束,返回,五、CBERS数据特点数据来源：中巴
12、地球资源卫星。太阳同步极地轨道。传感器()：,CBERS具有三台成像传感器：高分辨率CCD像机(CCD)、红外多谱段扫描仪(IR-MSS)、广角成像仪(WFI)。,To be continued,4 地球资源卫星数据,CBERS数据,CBERS计划是中国和巴西为研制遥感卫星合作进行的一项计划。CBERS采用太阳同步极轨道。轨道高度778 km轨道，倾角是98.5。每天绕地球飞行14圈。卫星穿越赤道时当地时间总是上午10:30，这样可以在不同的天数里为卫星提供相同的成像光照条件。卫星重访地球上相同地点的周期为26天。,To be continued,于1997年10月发射CBERS-l；1999
13、年10月发射CBERS-2。卫星设计寿命为2年。三台成像传感器为：广角成像仪(WFI)、高分辨率CCD像机(CCD)、红外多谱段扫描仪(IR-MSS)。以不同的地面分辨率覆盖观测区域：WFI的分辨率可达256m，IR-MSS可达78m和156m，CCD为19.5m。,CBERS数据,To be continued,CBERS卫星传感器,To be continued,CBERS卫星系统,To be continued,数据权限平台（DCP）,监控站,CBERS卫星,数据接收站,测控中心,图像处理中心,任务中心,CBERS的CCD光谱段,高分辨率CCD像机具有与陆地卫星的TM类似的几个谱段(5个
14、谱段)，其星下点分辨率为19.5m，高于TM；覆盖宽度为113 km。B1:0.450.52m，蓝。B2:0.520.59m，绿。B3:0.630.69m，红。B4:0.770.89m，近红外。B5:0.510.73m，全波段。,To be continued,CBERS的IRMSS光谱段,红外多光谱扫描仪IRMSS(4个谱段)覆盖宽度为119.5 km。B6:0.501.10m，蓝绿近红外,分辨率77.8 m。B7:1.551.75m，近红外相当于TM5,分辨率为77.8 m。B8:2.082.35m，近红外相当于TM7,分辨率为77.8 m。B9:10.412.5m，热红外相当于TM6,分
15、辨率为156 m。,To be continued,CBERS的WFI光谱段,广角成像仪WFI(2个谱段)，覆盖宽度890 km。B10:0.630.69m，红,分辨率为256 m。B11:0.770.89m，近红外,分辨率为256 m。,To be continued,MSS的波谱段,To be continued,三、IKONOS数据自从l994年3月lO日美国克林顿政府颁布关于商业遥感数据销售新政策以来，解禁了过去不准101 m级分辨率图像商业销售，使得高分辨率卫星遥感成像系统迅速发展起来。美国空间成像公司(Space-Imaging)的IKONOS卫星是最早获得许可之一。经过5年的努力
16、，于1999年9月24日空间成像公司率先将IKONOS-2高分辨率(全色1 m，多光谱4 m)卫星，由加州瓦登伯格空军基地发射升空。,To be continued,4 地球资源卫星数据,具有太阳同步轨道，倾角为98.1。设计高度681km(赤道上)，轨道周期为98.3 min，下降角在上午10:30，重复周期l3 d。携带一个全色1 m分辨率传感器和一个四波段4 m分辨率的多光谱传感器。传感器由三个CCD阵列构成三线阵推扫成像系统。,IKONOS数据,To be continued,IKONOS光谱段,全色光谱响应范围：0.150.90m而多光谱则相应于Landsat-TM的波段：MSI-1
17、 0.450.52m 蓝绿波段 MSI-2 0.520.60m 绿红波段 MSI-3 0.630.69m 红波段 MSI-4 0.760.90m 近红外波段,To be continued,IKONOS数据特点,数据来源：美国IKONOS卫星。太阳同步轨道，重复周期13 d。传感器()。IKONOS影像获取模式()。MTF补偿()。星历与姿态量测()。IKONOS图像产品。,IKONOS的传感器包括一个全色1m分辨率传感器和一个四波段4m分辨率的多光谱传感器。,IKONOS传感器是三线阵CCD推帚式成像，因此在正常模式下，它可取得正视、后视和前视推扫成像。,IKONOS图像可以实现模量传递函数
18、(MTF)的补偿，为此卫星的传感器设计了进行MTF的测量。有了这些测量值，可以对因光学和检测器等引起的像质模糊进行补偿。,IKONOS卫星内设有GPS天线，接收的信号被记录下来，经过处理可以提供每个图像的星历参数；传感器系统设计有三轴稳定装置和量测装置，以获得相应姿态数据。,To be continued,IKONOS卫星的外形,To be continued,IKONOS卫星图像,To be continued,IKONOS 图像,地区：上海浦东,分辨率：1 m,采集时间：2000年 3月26日,To be continued,IKONOS参考网站,教学活动：上网查资料，了解IKONOS卫星
19、最新动态。http/,结束,返回,四、QuickBird数据美国DigitalGlobe公司的高分辨率商业卫星，于2001年10月18日在美国发射成功。卫星轨道高度450 km,倾角98,卫星重访周期16 d（与纬度有关）。QuickBird图像，目前是世界上分辨率最高的遥感数据，为0.61 m，幅宽16.5 km。可应用于制图、城市详细规划、环境管理、农业评估。,To be continued,4 地球资源卫星数据,QuickBird数据的光谱段,Quickbird传感器为推扫式成像扫描仪,To be continued,QuickBird 传感器结构图,To be continued,Qu
20、ickBird 影像图,To be continued,多光谱影像分辨率2.8 m,QuickBird 影像图,华盛顿纪念碑,To be continued,To be continued,海洋卫星主要用于海洋温度场，海流的位置、界线、流向、流速，海浪的周期、速度、波高，水团的温度、盐度、颜色、叶绿素含量，海冰的类型、密集度、数量、范围以及水下信息、海洋环境、海洋净化等方面的动态监测。,5 海洋卫星数据(),SEASAT数据 MOS数据 ERS 数据 RADARSAT数据,To be continued,SEASAT数据,数据来源：美国海洋卫星。近极地近圆形太阳同步轨道。卫星载有5种传感器，其
21、中3种是成像传感器。这3种成像传感器是合成孔径侧视雷达(SAR-A)、多通道微波扫描辐射计(SNMR)和可见光-红外辐射计(VIR)。,To be continued,MOS数据,数据来源：日本海洋观测卫星。近圆形近极地太阳同步轨道。卫星载有3种遥感器，多谱段电子自扫描辐射计(MESSR)、可见光-热红外辐射计(VTIR)和微波辐射计(MSR)。MOS传感器结构图。,To be continued,ERS 数据,数据来源：欧洲遥感卫星。圆形极地太阳同步轨道。雷达地面分辨率可达30 m。主要用于海洋学、冰川学、海冰制图、海洋污染监测、船舶定位、导航，水准面测量、岸洋岩石圈的地球物理及地球固体潮和
22、土地利用制图等领域。,To be continued,RADARSAT数据,数据来源：加拿大遥感卫星。圆形近极地太阳同步轨道。携带的成像遥感器有合成孔径雷达(SAR)、多谱段扫描仪、高分辨率辐射计(AVHRR)，非成像遥感器有散射计。,本节结束,返回,下一节,6 气象卫星数据(),气象卫星是广泛应用于国民经济领域和军事领域的一种卫星，是太空中的自动化高级气象站。它能连续、快速、大面积地探测全球大气变化情况。,NOAA卫星系列（美国）GMS气象卫星系列（日本）FY气象卫星系列（中国）,To be continued,NOAA卫星,数据来源：美国气象卫星。近圆形太阳同步轨道。卫星携带的环境监测遥感
23、器主要有改进型甚高分辨率辐射计(AVHRR)和泰罗斯业务垂直观测系统(TOVS)。NOAA图像。参考网站:http:/www.saa.noaa.gov/http:/www.goes.noaa.gov/,To be continued,GMS气象卫星,数据来源：日本葵花气象卫星。地球卫星同步轨道。星上载有可见光-红外自旋扫描辐射计(成像)和空间环境监测仪。可提供：全景圆形图像、日本邻区局部放大图像、分割圆形为7扇形图像，极地立体投影图像、墨卡托投影图像。各种图像均有可见光、红外及等温、分层等图像。GSM图像。,To be continued,FY气象卫星,数据来源：中国风云气象卫星。近极地太阳同
24、步轨道。卫星上主要的遥感器是两台甚高分辨率扫描辐射计(AVHRR),每台有5个通道，各通道的波长范围分别是：AVHRR1：0.580.68m，绿红 AVHRR2：0.725l.lm，近红外 AVHRR3：0.480.53m，蓝绿 AVHRR4：0.530.68m，绿红 AVHRR5：10.512.5m，热红外AVHRR1和2可获取白天云图及地表图像；AVHRR3和4可获取海洋水色和陆表图像；AVHRR5可获取昼夜云图、海温和地表温度。,To be continued,FY气象卫星的用途,（1）可连续对我国及周边地区的天气进行实时监测，较大地提高了对影响我国的各种尺度的天气系统的监测能力，所获云
25、图资料可填补我国西部和西亚、印度洋上的大范围气象资料的空白。（2）可连续监测天气变化。（3）其视野更广，可覆盖以我国为中心的约1亿km2的地球表面，即亚洲、大洋洲及非洲和欧洲的一部分。观测和提供这一区域内的云图、温度、水气、风场等气象动态，为进行中长期天气预报和灾害预报起重要作用。,To be continued,FY气象卫星的数据特点,FY-l-A的AVHRR数据与美国NOAA卫星的AVHRR很相似，可互相切换工作，互为备份。FY-1两卫星的实时传输采用与NOAA卫星兼容的体制，有高分辨率图像传输(HRPT)和4 km分辨率的自动图像传输(APT)两种。FY图像(4幅）参考网站：http:/
26、http:/,本节结束,下一章,本章结束,返回,ETM的组成,BACK,辐射冷却器,Y方向速度,反射镜和探测器,太阳阴影,设备孔,来自地面辐射,全孔径校正门,电子设备,像底点,热辐射门,Landsat 卫星的TM传感器,BACK,冷却门,全孔径校正器,对地传感器装配,像底点,换向X波段天线,S波段天线,Y方向速度,太阳板阵列,粗太阳敏感器,设备孔,CARTERRA Geo（地理的、全色和多光谱）：经过投影和地理改正，没有进行DEM改正，图像精度50 m，适合于快速浏览和分析应用。CARTERRA Reference:该产品应用DEM进行了纠正，但精度较低，约25 m，适合于大区域制图、GIS底
27、图、区域规划、区域环境监测、自然灾害评估等。CARTERRA Precision(精确、全色):使用地面控制点和DEM进行正射纠正，是精确图像，精度为4 m，能满足美国1:4 800测图要求。该产品主要提供美国州和地方政府的项目工程使用，国家基础地图的测图，地籍测量，城市规划和设计，GIS数据更新，选址等。CARTERRA Precision(精确、全色、向用户提供DEM):与前一产品基本相同，只是美国境外用户需要提供地面控制点和DEM数据进行正射纠正处理。,IKONOS图像产品,BACK,多通道微波扫描辐射计(SNMR),SNMR是一种被动式成像微波遥感器。有5个微波通道，波长分别为 0.8
28、1lcm，1.43cm，1.67cm，2.81cm，4.54cm。空间分辨率为22 100 km，扫描带宽600 km，辐射分辨率达零点几K(K是绝对温度的单位)；有云时测温精度为2K，测风精度为2 ms。,BACK,可见光-红外辐射计(VIR),VIR有两个通道：0.520.73m和10.512.5m。VIR可获得可见光和热红外影像，可测海水温度等。空间分辨率为25km，带宽1900km。,BACK,多谱段电子自扫描辐射计(MESSR),MESSR数据是由CCD构成的自扫描推帚式多谱段扫描仪，简称CCD像机其地面分辨率为50m，可获立体图像。舷向总探测带宽为186 km(两台MESSR综合起
29、来的总带宽)。,BACK,可见光-热红外辐射计(VTIR),VTIR数据有一个可见光谱段和3个热红外谱段，其用途是监测海洋水色和海洋表面温度。地面分辨率为900 m(可见光)或2 700 m，地面扫描带的宽度为1 500 km。,BACK,微波辐射计(MSR),MSR是工作在K频段的双频微波辐射计，主要用于水蒸气量、冰量、雪量、雨量、气温、锋面、油污等的观察。MOMO-1应用于陆地遥感时，其性能优于陆地卫星的MSS。,BACK,ETM传感器,ETM传感器结构图,冷却门,全孔径校正器,对地传感器装配,像底点,换向X波段天线,S波段天线,Y方向速度,太阳板阵列,粗太阳敏感器,设备孔,AVHRR数据
30、的波段及主要应用,BACK,MOS传感器结构图,To be continued,成像光谱仪原理,入口光学镜,校正灯,平行光管光学镜,产生,成像,焦平面,校正灯,入口孔,BACK,调制光电扫描仪MOS-IRS,光谱仪,行摄像机,光谱仪,固定安置构件,步进马达,太阳校正反射板,校正元件,合成孔径雷达(SAR),SAR是一套多波束合成孔径雷达，工作频率为 5.3 GHz，属C频段，HH极化。SAR扫描左侧地面。它有5种工作模式，5种模式的照射带分别为：500km，300km，200km，300km与500km，800km。地面分辨率分别为28 m25 m，28 m25m，9ml0m，30m35m与5
31、5m32m，28m31m。,BACK,RADARSAT多谱段扫描仪,RADARSAT多谱段扫描仪是多线列式遥感器，有4个谱段(O.45O.50m，O.520.59m，O.62O.68m，0.84mO.88m)，地面覆盖宽度为417km，地面分辨率为30 m。,BACK,散射计,散射计用于测量海洋表面风速、风向。测量风带精度约10，风向精度20，覆盖地面1 200 km。雷达卫星应用于农业、海洋、冰雪、水文、资源管理、渔业、航海业、环境监测、北极和近海勘测等。,BACK,高分辨率辐射计(AVHRR),AVHRR是旋转平面镜式光学机械扫描仪。AVHRR有5个谱段(0.580.68 m，0.7251
32、.1 m，3.55393 m，10.311.3m，11.512.5m)，地面宽度300km，地面分辨率1 300 m。白天可提供云覆盖和冰雪覆盖图像，夜晚可提供云覆盖和海面温度等的图像。它的直读高分辨率图像传输(HRPT)有1.1km的星下点分辨率；自动图像传输(APT)有4 km的无畸变分辨率。由两颗NOAA卫星组成的双星系统，利用AVHRR，每天可对同一地区获得4次观测数据。除了在气象领域可应用外，AVHRR数据还能广泛用于非气象领域，如海洋油污染监测，探测火山喷发，测定森林火灾和田野禾草燃烧位置，测定海洋涌流，探测植被生活力，确定蝗虫孽生地范围，农作物监测与作物估产，探测湖面水位变化等。
33、AVHRR数据的波段及主要应用。,BACK,NOAA-14图像,广州,To be continued,NOAA-16图像,NOAA-16 日期:2003年05月11日时间:04:59:14(UTC)（UTC指国际标准时间或格林尼治时间）,To be continued,NOAA-17,NOAA-17 日期:2003年5年11日 时间:01:49:15(UTC)（UTC指国际标准时间或格林尼治时间）,To be continued,NOAA-17,NOAA-17 日期:2003年5月11日 时间:00:09:45(UTC)（UTC指国际标准时间或格林尼治时间）,To be continued,N
34、OAA AVHRR image,时间：2003年1月18日地点：堪培拉NOAA AVHRR 图像图像反映火灾的发生和痕迹。,BACK,GMS图像,BACK,FY-1D 图像,To be continued,FY-1D 图像,To be continued,FY-1D 图像,To be continued,FY-1D 图像,BACK,红外扫描仪的数据采集原理,BACK,雷 达,雷达（Radar）意为无线电测距和定位。其工作波段都在微波范围,少数也利用其他波段。按照雷达的工作方式可分为：成像雷达和非成像雷达。成像雷达中又可分为真实孔径侧视雷达和合成孔径侧视雷达。雷达是由发射机通过天线在很短的时间内
35、，向目标地物发射一束很窄的大功率电磁波脉冲，然后用同一天线接收目标地物反射的回波信号而进行显示的一种传感器。,BACK,侧视雷达,侧视雷达的天线与遥感平台的运动方向形成角度，朝向一侧或两侧倾斜安装，向侧下发射微波，接收回波信号（包括振幅、位相、极化）。侧视雷达工作原理（参考遥感导论教材P.75图3.21)。侧视雷达的分辨率可分为：距离分辨率（垂直于飞行的方向）和方位分辨率（平行于飞行的方向）。,BACK,合成孔径侧视雷达是利用遥感平台的前进运动，将一个小孔径的天线安装在平台的侧方，以代替大孔径的天线，提高方位分辨率的雷达。遥感平台在匀速前进运动中，以一定的时间间隔发射一个脉冲信号，天线在不同的位置上接收回波信号，并记录和储存下来。,BACK,合成孔径侧视雷达,
