Design Technology on the Optical Remote Sensing System for High-Orbit Satellite Observation in the Ocean and Coastal Zone

Zhicheng SHI; Shoucai ZHANG; Dongnan CHI; Jing DING; Xianqiang HE; Pengmei XU

doi:10.3969/j.issn.1009-8518.2025.02.008

Journals >Spacecraft Recovery & Remote Sensing >Volume 46 >Issue 2 >Page 86 > Article

Spacecraft Recovery & Remote Sensing
Vol. 46, Issue 2, 86 (2025)

Design Technology on the Optical Remote Sensing System for High-Orbit Satellite Observation in the Ocean and Coastal Zone

Zhicheng SHI¹, Shoucai ZHANG¹, Dongnan CHI¹, Jing DING²..., Xianqiang HE^3,4 and Pengmei XU¹|Show fewer author(s)

Author Affiliations

¹Beijing Institute of Space Mechanics & Electricity, Beijing 100094, China

²National Satellite Ocean Application Service, Beijing 100101, China

³State Key Laboratory of Satellite Ocean Environment Dynamics, Hangzhou 310012, China

⁴Second Institute of Oceanography, MNR, Hangzhou 310012, China

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DOI: 10.3969/j.issn.1009-8518.2025.02.008 Cite this Article

Zhicheng SHI, Shoucai ZHANG, Dongnan CHI, Jing DING, Xianqiang HE, Pengmei XU. Design Technology on the Optical Remote Sensing System for High-Orbit Satellite Observation in the Ocean and Coastal Zone[J]. Spacecraft Recovery & Remote Sensing, 2025, 46(2): 86 Copy Citation Text

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项目	设计指标
光学系统构型	离轴三反系统
口径	140 mm
星下点像元分辨率	500 m
时间分辨率	1h（≥8次/d）
可见光探测器	面阵CMOS（1415×1432）
幅宽	500 km×500 km
观测区域	2500 km×2500 km
谱段	402~885 nm
光谱分辨率	10~40 nm
信噪比	750~1200
辐射定标精度	4 %

Table 1. Technical parameters of the GOCI camera

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项目	指标
项目	最低要求	设计目标
时间分辨率	1 h	0.5 h
空间分辨率	375 m×375 m	250 m×250 m
关注区域	北纬 60 °~南纬 60 °，西经 155 °~西经 35°	北纬 60 °~南纬 60 °，西经 155 °~西经 35°
谱段	345~1050 nm2个短波红外波段：1245、1640 nm	340~1100 nm3个短波红外波段：1245、1640、2135 nm
光谱分辨率	紫外-可见光-近红外：≤5 nm400~450 nm：≤0.4 nm (二氧化氮)短波红外：≤20~40 nm	紫外-可见光-近红外：≤0.75 nm短波红外：≤20~50 nm
SNR	350~800 nm (10 nm 半高宽)：1000 : 1近红外(40 nm 半高宽)：600 : 1 1245 、 1640 nm (20 ~40 nm 半高宽)：250 : 1 、180 : 1二氧化氮：≥500 : 1	350~800 nm：1500 : 1 2135 nm (50 nm 半高宽)：100 : 1 近红外、短波红外和二氧化氮与阈值相同

Table 2. Technical parameters of the GEO-CAPE camera

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成像通道	序号	谱段范围/µm	带宽/nm	应用对象
可见光近红外	B1	0.402~0.422	20	溶解有机物、颗粒有机物、光合有效辐射（PAR）、浑浊水体大气校正
	B2	0.433~0.453	20	叶绿素、颗粒无机碳、颗粒有机碳、溶解有机物、PAR
	B3	0.480~0.500	20	叶绿素、漫衰减系数、颗粒有机碳、溶解有机物、总悬浮物、PAR
	B4	0.510~0.530	20	叶绿素、总悬浮物、PAR
	B5	0.555~0.575	20	叶绿素、颗粒无机碳、颗粒有机碳、中低浓度悬浮物、PAR
	B6	0.610~0.630	20	中等浓度悬浮物、藻青蛋白、PAR
	B7	0.655~0.675	20	叶绿素、中等浓度悬浮物、植被、PAR
	B8	0.678~0.693	15	荧光线高度、PAR、初级生产力、大型漂浮藻类、赤潮
	B9	0.703~0.718	15	荧光基线、高浓度悬浮泥沙
	B10	0.740~0.760	20	清洁水体大气校正、高浓度悬浮泥沙
	B11	0.845~0.885	40	清洁水体大气校正、高浓度悬浮泥沙
	B12	0.400~0.900	500	海岛、海陆目标
	B13	0.400~0.460	60	水深、底质、水色、海冰、植被、污染
	B14	0.460~0.520	60	水深、底质、污染、滩涂监测
	B15	0.520~0.580	60	水深、底质、悬浮泥沙、植被分类
	B16	0.660~0.730	70	植被健康指数、悬浮泥沙
短中波红外	B17	1.230~1.250	20	浊水体大气校正、陆地/云/气溶胶
	B18	1.620~1.660	40	浊水体大气校正、陆地/云/气溶胶
	B19	2.110~2.160	50	浊水体大气校正、陆地/云/气溶胶
	B20	3.550~3.930	380	高反射率高温目标、海雾、海温、云
长波红外	B21	8.010~8.390	380	水汽、云温度
	B22	8.420~8.830	410	水汽量、地表温度
	B23	10.300~11.300	1000	海表面温度、海冰、白天/夜间云层
	B24	11.500~12.500	1000	海表面温度、海冰、白天/夜间云层

Table 3. Spectral band setting reference table

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项目	设计要求指标	指标实现情况	符合度
海洋水色与环境探测谱段	≥20个	参考谱段0.402~12.5 µm共24个	符合
星下点像元分辨率	可见光通道25～200 m短中波通道200 m长波通道500 m	可见光近红外24.9 m且25～200 m可选短中波红外198.6 m长波红外497.1 m	符合
观测幅宽	≥500 km×500 km	501.9 km×501.9 km	符合
水色SNR	≥1000	≥1040	符合
NETD	≤0.1 K（在300 K温度时）	0.098 K（在300 K温度时）	符合
偏振灵敏度	≤2%	1.46%	符合
绝对辐射定标精度	可见近红外：≤3%红外：≤0.7 K	可见近红外：2.90%红外：0.67 K	符合

Table 4. Compliance of indicators

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