關於太遙 - 太空及遙測研究中心 - Center for Space and Remote Sensing Research, CSRSR
  法國史波特衛星(SPOT)簡介

SPOT

  1986年2月法國成功的發射第一顆SPOT衛星 (SPOT-1)展開SPOT序列衛星觀測任務, 1990年1月再發射第二顆SPOT-2。1993年8月SPOT-1停止使用, 9 月底再次成功的發射SPOT-3衛星,但不幸於1996年11月失去聯絡,隨後SPOT-1重新啟用。SPOT-4衛星,於1998年3月發射,SPOT-5號衛星於2002年5月發射升空。SPOT 1-4衛星已停止運作,SPOT系列後續衛星SPOT-6於2012年9月發射成功,而同型衛星SPOT-7預計於2014年升空運作,SPOT-6及-7與兩顆Pleiades衛星將組成一星系進行運轉,可達成每日再返之能力。

  SPOT-1-3衛星上有兩組HRV(High Resolution Visible)感測器,每一組感測器分別擁有多光譜態(XS)及全色態(PAN)兩種模式。多光譜之三個波段分別為綠光段(XS1:0.5mm–0.59mm),紅光段(XS2:0.61mm–0.68mm)與近紅外光段 (XS3:0.79mm–0.89mm),而全色態的波長範圍則在0.50mm–0.73mm。每一組HRV之每一波段皆有6000個CCD。其中全色態每一個CCD對應一個像元,多光譜態每一像元由兩個CCD之資料相加平均而組成。每一組HRV之視野角(Field of View)為4.25度。在垂直向下攝影 (近地點,Nadir) 時對應之地面寬度為60公里(此時PAN之地面取樣間距為10公尺,XS則為20公尺) 。SPOT衛星每一組HRV可在±27度內移動進行傾斜拍攝,在27度時其地面寬度約為80公里,此時PAN之地面取樣間距 約為13.5公尺,XS之地面取樣間距約為27公尺。在±27度內共有91個角度位置,相鄰兩角度差0.6度。此傾斜觀測能力使得SPOT可在其目標左右各400餘公里內選擇,觀測幅寬從60至80公里範圍,利用此一功能更可對一特定地區增加觀測次數,以及進行立體觀測與製作數值地形模型。由於SPOT衛星載有兩組完全相同之HRV感測器,因此在資料獲取時可採用 Twin Mode 或 Double Mode 進行拍攝計畫。所謂 Twin Mode是指拍攝時兩感測器採用相同光譜模式(PAN+PAN或XS+XS),並且以117公里之像幅寬度拍攝地表(像底點),也就是兩感測器所拍攝之影像在地面上約有3公里之重疊區域,如此可以在單次拍攝計畫中獲取最大範圍之資料。一般拍攝時兩感測器可採用相同或不同光譜模式(PAN+PAN、XS+XS、PAN+XS或XS+PAN) 拍攝,而兩感測器之觀測角亦可相同或不同。若兩感測器採用PAN+XS或XS+PAN光譜模式,並且以相同觀測角拍攝同一地點時,即可同時獲取60公里幅寬之黑白與彩色影像,稱為Double Mode,此資料若進行高解析度影像融合將有最佳之效果。

  SPOT-4衛星其最大的特點在於新增的短波紅外線波段(SWIR, Short-Wave Infrared)、以及一個專用於地表植被分析研究的儀器VI(Vegetation Instrument)。新的SWIR波段有助於對地物景觀進行較以往更深入的分析判讀,SWIR波段比原有的波段 (綠光/紅光/近紅外光),具備更強的大氣穿透能力,因此可使得衛星影像上的地物地貌更加清晰。藉由SWIR波段更高的亮度對比特性,地表的水線和湖泊等均可以鮮明銳利地呈現出來。此外,土壤與植物的溼度亦能從此波段之灰階亮度中分析出,可以更容易地達成有關土壤種類判釋和植被農作物生長階段的監控。

  SPOT-5衛星擁有3種光學儀器分別為兩個HRG、VI、以及HRS。其中VI與SPOT-4相同,而每一個HRG儀器分別擁有兩個全光譜影像 (HM) 、一個多光譜影像(HI)、以及一個短波紅外線波段 (SWIR)影像。其中,HM有12000個CCD空間解析度為5公尺,HI有6000個CCD空間解析度為10公尺,而SWIR則有3000個CCD空間解析度為20公尺。若利用兩組HRG感測器同時拍攝HM資料,再經過影像融合處理可以提昇其空間解析度到2.5公尺,稱為超解像模式(Supermode)影像,而像幅寬度仍維持為60公里,是目前中高解析度衛星中,幅寬最廣之衛星資料。此外,在定位精度方面,過去SPOT-1~4衛星利用載體軌道參數所得到之 絕對定位誤差約為1000 公尺 ,而SPOT-5衛星利用Start Tracker與DORIS系統進行姿態與軌道位置之定位,在未使用地面控制點且為平坦地形之絕對定位精度已可提高到50公尺。表1為SPOT系列衛星資料空間解析度與感測器光譜模式。另外,HRS為立體觀測感測器,專為製作數值地形模型而設計,其拍攝範圍為120公里(寬)x600公里(長),拍攝方式為同軌立體,如圖1所示,以便獲取相同大氣狀況之立體影像。其空間解析度為10公尺(Across Track) x 10公尺(Along Track),並且在沿軌道方向重複取樣(Over Sampling)5公尺。由於此感測器之觀測視角固定為40度,使得基線航高比(B/H)可高達0.84,加上高精度之軌道參數,在平坦地形且未使用地面控制點之情況下,所製作之數值地形模型其定位精度約可達15公尺。然而,由於HRS為法國IGN所贊助設計之感測器,該公司之政策為不提供任何地面接收站來接收此資料,因此本站雖然可以接收SPOT-5 HRG資料,但無法接收其 HRS資料。

 

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表1、SPOT系列衛星資料空間解析度與感測器光譜模式

衛星代號

感測器

光譜模式

空間解析度

SPOT-1~3

HRV

PAN

10 m

多光譜態 XS

20 m

SPOT-4

HRV

全色態 M

10 m

多光譜 XI

20 m

SPOT-5

HRG

全色態 HM

5 m

超解像模式 THR

2.5 m

多光譜態 HI

10 m


SPOT-6

  SPOT系列後續衛星SPOT-6於2012年9月發射成功,而同型衛星SPOT -7預計於2014年升空運作。SPOT-6承續SPOT系列衛星之傳統,具備60公里之幅寬,可提供大範圍土地利用監測、災害監測及相關應用。SPOT-6相較於SPOT-5,有數點改進,包括(1)解析度由2.5公尺提升至1.5公尺,可提供細緻之地物細節,(2)衛星姿態控制方式改為本體旋轉,影像拍攝便利性增加,更可拍攝同軌立體對影像,(3)灰度值取樣增加為12bit,可保留更多灰度值之細節,及(4)未使用控制點之定位精度提升至35公尺。SPOT-6感測器擁有多光譜態 (XS) 及全色態 (PAN) 兩種模式。多光譜之四個波段分別為藍光段 (0.455μm – 0.525μm) ,綠光段 (0.53μm – 0.59 μm) ,紅光段 (0.625μm – 0.695μm) 與近紅外光段 (0.76μm – 0.89 μm) ,而全色態的波長範圍則在 0.455 μm – 0.745μm。相較於SPOT-5,SPOT-6之多光譜感測器增加之藍色波段,可與紅色及綠色波段組成自然光影像。SPOT-6與SPOT-5衛星規格比對如表2。


表2、SPOT-6&7與SPOT-5規格比較