为了加强对地球表层的科学研究，美国国家航空航天局(NASA)自1991年启动了对地观测系统计划，于1999年12月发射TERRA卫星，卫星上共载有云与地球辐射能量系统测量仪(Clouds and the Earth's Radiant Energy System，CERES)、中分辨率成像光谱仪(MODIS)、多角度成像光谱仪(Multiangle Imaging SpectroRadiometer，MISR)、先进星载热辐射与反射测量仪(Advanced Spaceborn Thermal Emission and reflection Radiometer，ASTER)以及热带污染测量仪(Measurements Of Pollution In The Troposphere，MOPITT)。MODIS是其中最有特色的仪器，MODIS数据具有36个波段，地表分辨率为250～1000m，并实行全球免费接收的政策。MODIS数据由于其空间分辨率及波段数的特点，可用于宏观的城市地表覆盖变化、城市生态监测等研究(刘闯等，2000)。
自1972年Landsat 1卫星发射以来，长达40年历史的Landsat系列卫星数据成为应用最为广泛的卫星数据，为地球表面监测作出了巨大的贡献，也是城市遥感领域的重要数据源之一。继Landsat 1-4卫星相继失效后，Landsat 5于2013年退役，Landsat 8于2013年发射成为Landsat系列的主力军。Landsat 8搭载有陆地成像仪(Operational Land Imager，OLI)与热红外传感器(Thermal Infrared Sensor，TIRS)两个传感器:OLI有9个波段，除全色波段空间分辨率为15m以外，其他波段空间分辨率为30m；热红外传感器TIRS有两个波段，分辨率为100m。Landsat 1-3卫星重返周期为18天，Landsat 4-8卫星(除发射失败的Landsat 6)的重返周期均为16天，考虑到Landsat数据15～100m的空间分辨率以及相对较短的重返周期，该数据广泛应用于城市遥感年际变化动态监测中。
DigitalGlobe公司的商业成像卫星系统WorldView系列卫星在很长一段时间内被认为是全球分辨率最高、响应最敏捷的商业成像卫星，WorldView-1于2007年9月18日发射，可提供0.5m空间分辨率的全色影像，WorldView-2于2009年10月8日发射成功，可提供0.5m空间分辨率的全色影像和1.8m分辨率的多光谱影像，WorldView-3于2014年8月13日发射成功，可以采集0.31m空间分辨率的影像，由于美国政府禁止商业公司出售空间分辨率优于0.5m的卫星影像，原始数据需经重采样到0.5m分辨率。WorldView-4卫星在美国东部时间2016年9月26日从范登堡空军基地发射。WorldView-4能够拍摄获取0.3m全色分辨率和1.24m多光谱分辨率的卫星影像，使得WorldView-4具有与WorldView-3卫星传感器相似的分辨率。图5-4为城市区域WorldView-4卫星影像示例。
图5-4 城市区域WorldView-4卫星影像示例
近年来我国高分卫星快速发展，发射了一系列高分卫星，目前高分系列卫星覆盖了从全色、多光谱到高光谱，从光学到雷达，从太阳同步轨道到地球同步轨道等多种类型，构成了一个具有高空间分辨率、高时间分辨率和高光谱分辨率能力的对地观测系统，表5-3为高分系列卫星相关参数。
表5-3 高分系列卫星参数
高分一号卫星可提供2m空间分辨率的全色影像和8m空间分辨率的多光谱影像。高分二号卫星搭载有两台高分辨率全色和多光谱相机，星下点空间分辨率可达0.8m，可提供1m空间分辨率的全色影像和4m空间分辨率的多光谱影像，标志着我国遥感卫星进入了亚米级“高分时代”。高分六号卫星于2018年6月发射，是一颗低轨光学遥感卫星，配置2m全色、8m多光谱高分辨率相机和16m多光谱中分辨率宽幅相机，2m全色、8m多光谱相机观测幅宽90km，16m多光谱相机观测幅宽800km。高分六号卫星与高分一号卫星组网实现了对中国陆地区域2天的重访观测，极大地提高了遥感数据的获取规模和时效，有效弥补国内外已有中高空间分辨率多光谱卫星资源的不足，提升国产遥感卫星数据的自给率和应用范围。图5-5为高分六号全色多光谱融合影像。
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图5-5 高分六号全色多光谱融合影像示例
高分三号卫星，于2016年8月10日发射升空，是中国首颗分辨率达到1m的C频段多极化合成孔径雷达成像卫星，也是世界上成像模式最多的合成孔径雷达卫星，具有12种成像模式。它不仅涵盖了传统的条带、扫描成像模式，而且可在聚束、条带、扫描、波浪、全球观测、高低入射角等多种成像模式下实现自由切换，既可以探地，又可以观海，达到“一星多用”的效果。高分三号的空间分辨率为1～500m，幅宽为10～650km，不仅能够大范围普查，一次可以最宽获得650km范围内的图像，也能够清晰地分辨出陆地上的道路、一般建筑和海面上的舰船。由于具备1m分辨率成像模式，高分三号卫星成为世界上C频段多极化SAR卫星中分辨率最高的卫星系统。图5-6为高分三号卫星影像。
合成孔径雷达(SAR)是一种主动微波成像传感器，通过发射宽带信号，结合合成孔径技术，SAR可以在距离向和方位向同时获得二维高分辨率影像(邓云凯等，2012)。与光学遥感、高光谱遥感相比，SAR具备全天候、全天时的成像能力，同时具有一定穿透性，SAR影像可以反映地表微波散射特性。SAR已被广泛应用于自然资源普查、自然灾害监测等各个领域，也是城市遥感研究的一个重要数据源。由于过度开采地下矿藏资源或地下水资源而引起的地表沉降是我国近年来最严重的地质灾害之一，城市地表沉降是一个缓慢的过程，张永红等(2009)利用SAR干涉点目标形变信息提取技术，获取了苏州市区1992—2002年的地表沉降信息，研究结果证明SAR干涉点目标技术可应用于城市地表形变监测。王聪等(2018)基于Envisat ASAR(2003—2010年)及Radarsat-2(2010—2016年)两个时段的时间序列SAR影像，利用PS-InSAR技术提取通州区的高精度沉降数据，并结合地下水水位数据、土地利用数据等分析该地区地面沉降的成因及其变化特征。
图5-6 高分三号卫星影像示例
我国首颗民用高分辨率光学传输型立体测图卫星——资源三号卫星(ZY3)于2012年1月9日成功发射，该卫星的主要任务是长期、连续、稳定、快速地获取覆盖全国的高分辨率立体影像和多光谱影像，为国土资源调查与监测、防灾减灾、农林水利、生态环境、城市规划与建设、交通、国家重大工程等领域的应用提供服务。资源三号上搭载的前、后、正视相机可以获取同一地区的三个不同观测角度立体像对，能够提供丰富的三维几何信息，填补了我国立体测图这一领域的空白，具有里程碑意义。资源三号02星(ZY3-02)于2016年5月30日，在我国在太原卫星发射中心用长征四号乙运载火箭成功发射升空。这是我国首次实现自主民用立体测绘双星组网运行，形成业务观测星座，缩短重访周期和覆盖周期，充分发挥双星效能，长期、连续、稳定、快速地获取覆盖全国乃至全球高分辨率立体影像和多光谱影像。资源三号02星前后视立体影像分辨率由资源三号01星的3.5m提升到2.5m，具有2m分辨率级别的三线阵立体影像高精度获取能力，为1∶5万、1∶2.5万比例尺立体测图提供了坚实基础。双星组网进一步加强了国产卫星影像在国土测绘、资源调查与监测、防灾减灾、农林水利、生态环境、城市规划与建设、交通等领域的服务保障能力。资源三号卫星参数如表5-4所示。
表5-4 资源三号卫星参数
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