衛星遙感系統由數據獲取系統（包括在軌遙感衛星以及地面系統）和應用系統組成（如圖1所示），在軌的遙感衛星發回載有數據的調制信號，經過地面系統的解調和處理之后輸出數據產品，應用系統經過遙感信息提取模型反演得到遙感應用信息產品。
圖1 衛星遙感系統組成示意圖
衛星遙感系統的效能目前沒有統一的標準，一般定義為對達到一組特定遙感任務目標的滿足程度，通常由衛星遙感系統的輸出，即遙感應用信息產品滿足任務目標的程度來綜合表征。遙感系統的效能與遙感衛星本身的性能有關，同時也與地面系統和應用系統的性能等息息相關。系統性能通常與系統效能密切相關（如圖2所示），二者既有一定的聯系，又有一定的區別。系統性能反映的是衛星遙感系統自身的特性和能力，通常可以由一組性能指標來綜合表征；而系統效能則反映衛星遙感系統在一定條件下完成任務目標的程度，不同類型的衛星遙感系統支持不同領域的使命，同樣類型的衛星遙感系統對不同任務目標的滿足程度有高有低，一般可以根據任務目標關注點的不同，有針對性地選用某些性能指標作為影響效能評估的主要因素。
圖2 衛星遙感系統效能和性能之間的關系示意圖
通常用很多種不同的指標來表征衛星遙感系統的性能，不同類型的衛星遙感系統有較大的差別。以美國數字全球公司提出的A3C性能模型為例，高分辨率光學衛星遙感系統的性能由精度（Accuracy）、時效性（Currency）、完備性（Completeness）和一致性（Consistency）等要素來綜合表征（如圖3所示）。精度指的是在一定條件下測量值與真實值相比較的準確程度，精度高指的是系統誤差和隨機誤差都比較小。系統誤差表征的是多次重復測量的平均值偏離真實值的大小，而隨機誤差表征的則是多次重復測量的分布情況和彼此相符合的程度。衛星遙感系統的精度通常分為幾何精度和輻 *** 度。幾何精度是判定目標位置與實際位置之間的偏差，一般分為無控制點（系統級幾何校正）和有控制點（使用控制點進行幾何精校正）處理的定位精度。輻 *** 度是通過模型反演得到的目標/地物的光譜反射和輻射值與真實量值之間的偏差。遙感應用信息產品的精度除了與信息反演的模型精度有關外，還與其輸入的數據產品質量和衛星幾何/輻射定標精度等有關。以資源三號衛星遙感系統為例，除了與高精度的高程信息反演模型有關外，還與前視、中視和后視三線陣遙感器數據的質量、衛星姿態和軌道的測量精度以及衛星內外方位元素的標定精度等密切相關。
添加微信好友, 獲取更多信息
復制微信號
圖3 衛星遙感系統性能的表征要素示意圖
時效性指的是一定時間范圍內，由用戶任務請求到獲得滿足用戶要求的信息產品的及時性，包括持續的時間與更新的周期，是評估衛星遙感系統動態監測能力和在多時相分析中應用價值的重要指標。衛星遙感系統的時效性與任務指令上注，衛星數據獲取，地面數據接收、處理和分發，信息提取與反演等有關。根據動態信息變化的周期快慢，時間分辨率可分為5種類型：超短期的，以分鐘或小時計；短期的，以日計；中期的，以月或季度計；長期的，以年計；超長期的，數十年以上，從用戶任務請求到獲取信息產品，衛星數據獲取的時間間隔相對較長。對于地球同步軌道衛星而言，由于可以持續對特定區域重復觀測，單顆衛星的時間分辨率很高，可以達到優于分鐘級。對于低軌道衛星而言，受軌道運動的影響，單顆衛星對特定區域的重復觀測時間相對較長，一般在數天級。為表征遙感衛星時間分辨率的高低，通常還用衛星重訪和覆蓋時間來衡量。重訪時間指的是衛星連續兩次對同一目標獲取數據的最小時間間隔，覆蓋時間指的是對特定區域全面覆蓋獲得有效數據的最小時間間隔。通過增大遙感器的幅寬和衛星平臺軌道機動及姿態敏捷能力，進行科學的任務調度與任務規劃，能夠有效提高單顆衛星重訪和覆蓋的速度。多顆衛星組網形成星座，可以進一步提高衛星遙感系統的時間分辨率。
完備性指的是滿足特定任務所需空間、光譜、輻射等的覆蓋范圍及尺度細分的程度。不同的任務目標對完備性的要求有所不同，通常要綜合考慮范圍和分辨率等最基本的要求。在空間尺度上，需要有足夠的有效覆蓋區域面積，也要有足夠高的空間分辨率。空間分辨率也叫地面分辨率，是指遙感圖像上能區分的兩相鄰目標之間的最小角度間隔或線性間隔。對于采樣式成像系統，通常用地面采樣距離來表征，指的是單個像元或與探測器單元對應的最小地面尺寸，也稱像元分辨率（GSD）。空間分辨率越高，能夠分辨的空間細節越好。通常可以分為低分辨率（不低于30米）、中分辨率（5~30米）、高分辨率（1~5米）、甚高分辨率（優于1米）。在光譜特征上，需要覆蓋足夠的光譜帶寬，又要有足夠高的光譜分辨率。光譜分辨率為探測光譜輻射能量的最小波長間隔，確切地講為光譜探測能力，是指在光譜曲線上能夠區分開的兩個相鄰波長的最小間隔。譜段范圍分得愈細，譜段愈多，光譜分辨率就愈高。通常對于多光譜成像，譜段從幾個到幾十個，光譜分辨率一般在100納米左右；對于高光譜成像，連續譜段上百個，光譜分辨率一般在10納米左右；對于超光譜成像，譜段上千個，光譜分辨率一般在1納米左右。光譜分辨率越高，可分解的光譜數目越多，獲得的光譜曲線越精細，越能更真實地反映地物目標的光譜特征，從而能更精確地識別地物和進行分類，提高自動區分和識別目標性質與組成成分的能力。在輻射特征上，需要有足夠的動態范圍，又要有足夠高的輻射分辨率。輻射分辨率是指能分辨的目標反射或輻射的電磁輻射強度的最小變化量。輻射分辨率常用（Rmax-Rmin）/D來表示，其中Rmax為更大輻射量，Rmin為最小輻射量（包含噪聲），Rmax-Rmin一般定義為動態范圍，D為量化級數（對于8比特量化的系統，D=28=256）。在成像系統設計時，需要對動態范圍和量化位數進行匹配設計。實際在軌運行時，由于成像條件的差異，每一幅圖像的輻射分辨率存在較大的差別。在不飽和的前提下，通過優化成像參數設置，盡可能提高有效的動態范圍，有利于提高圖像的輻射分辨率。
一致性指的是數據產品在不同空間位置和時間序列上的穩定性程度，同一遙感衛星在數據獲取過程中，受不同位置光照條件、天氣條件、觀測條件和參數設置的變化以及在軌性能退化等的影響，很難得到長期一致性好的數據產品，通常需要定期地進行在軌標定，并在地面進行高效的數據均勻化校正、拼接和融合處理，必要時調整模型反演的參數，以便得到一致性好、可追溯性強的信息產品，更好地滿足用戶的使用要求。
衛星遙感系統的效能評估通常需要根據影響效能的主要因素，運用系統工程分析的 *** ，在收集不同類型遙感任務的基礎上，確定主要分析任務目標，建立綜合反映衛星遙感系統達到規定目標能力的模型和算法，最終給出衡量衛星遙感系統效能的定性或定量評估結果。系統效能指標值通常由指標綜合模型求得，主要有以下4種模型：加權求和模型、幾何均值合成模型、串聯指標綜合模型、并聯指標綜合模型。
舉一個可見光衛星遙感系統效能評估的例子。例如，我國的資源三號衛星遙感系統，其核心任務目標是完成我國優于1∶5萬比例尺的地形測繪與地圖更新任務；評估該系統的效能高低，重點要看應用系統輸出的測繪信息產品對1∶5萬比例尺測繪任務的滿足程度。綜合參考以上的A3C性能模型、精度要求（即平面精度優于25米，高程精度優于6米）、優于5米分辨率滿足全國區域有效覆蓋的完備性要求、更新速率優于半年的時效性要求，以及絕大多數產品在不同空間位置和時間序列上的一致性要求。例如用加權求和模型來進行效能評估，精度（權重w1=1.0，精度完全符合要求，滿足程度p1=1.0），完備性（權重w2=0.9，受天氣等要素的影響，全國僅80%區域得到有效覆蓋，滿足程度p2=0.8），時效性（權重w3=0.8，單顆衛星更新速率為6個月，滿足程度p3=1.0），一致性（權重w4=0.8，產品的一致性達到90%，滿足程度p4=0.9），則總的衛星遙感系統的效能約為92.6%。
