資源衛星用於勘測和研究地球自然資源的衛星。它能「看透」地層,發現人們肉眼看不到的地下寶藏、歷史古迹、地層結構,能普查農作物、森林、海洋、空氣等資源,預報各種嚴重的自然災害。
資源衛星 -資源衛星簡介
資源衛星
資源衛星利用星上裝載的多光譜遙感設備,獲取地面物體輻射或反射的多種波段電磁波信息,然後把這些信息發送給地面站。由於每種物體在不同光譜頻段下的反射不一樣,地面站接收到衛星信號后,便根據所掌握的各類物質的波譜特性,對這些信息進行處理、判讀,從而得到各類資源的特徵、分佈和狀態等詳細資料,人們就可以免去四處奔波,實地勘測的辛苦了。
2 資源衛星 -資料衛星分類與起
資源衛星分為兩類:一是陸地資源衛星,二是海洋資源衛星。陸地資源衛星以陸地勘測為主,而海洋資源衛星主要是尋找海洋資源。
資源衛星一般採用太陽同步軌道運行,這能使衛星的軌道面每天順地球自轉方向轉動1度,與地球繞太陽公轉每天約1度的距離基本相等。這樣既可以使衛星對地球的任何地點都能觀測,又能使衛星在每天的同一時刻飛臨某個地區,實現定時勘測。
世界上第一顆陸地資源衛星是美國1972年7月23日發射的,名為「陸地衛星1號」。它採用近圓形太陽同步軌道,距地球920公里高,每天繞地球14圈。星上的攝像設備不斷地拍下地球表面的情況, 每幅圖象可覆蓋地面近兩萬平方公里,是航空攝影的140倍。
世界上第一顆海洋資源衛星也是美國於1978年6月發射的,名為「海洋衛星1號」。它裝備有各種遙測設備,可在各種天氣里觀察海水特徵, 測繪航線,錄找魚群,測量海浪、海風等。
3 資源衛星 -資源衛星示例
資源衛星
資源衛星能夠預報森林火災,管理水利資料,測繪地圖,估計農作物的產量,測量冰河的移動及大氣與海洋污染等。現今更可用於幫助動物學家觀測如北極熊等野生動物的生活習性。
法國的史波特衛星(SPOT)
1986年2 月法國成功的發射第一顆 SPOT 衛星 (SPOT-1),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 系列衛星為太陽同步衛星,平均航高 832 公里,軌道與赤道傾斜角 98.77 ° ,繞地球一圈周期約 101.4 分,一天可轉 14.2 圈,每 26 天通過同一地區, SPOT 衛星一天內所繞行的軌道,在赤道相鄰兩軌道最大距離 2823。6 公里,全球共有 369 個軌道。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 : 0.5 m m – 0.59 m m) ,紅光段 (XS2 : 0.61 m m – 0.68 m m) 與近紅外光段 (XS3 : 0.79 m m – 0.89 m m) ,而全色態的波長範圍則在 0.50 m m – 0.73 m m 。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。
SPOT-4 號衛星 南投豐丘土石流的SPOT衛星影像(1996/08/18)
1986年2 月法國成功的發射第一顆 SPOT 衛星 (SPOT-1),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 系列衛星為太陽同步衛星,平均航高 832 公里,軌道與赤道傾斜角 98.77 ° ,繞地球一圈周期約 101.4 分,一天可轉 14.2 圈,每 26 天通過同一地區, SPOT 衛星一天內所繞行的軌道,在赤道相鄰兩軌道最大距離 2823。6 公里,全球共有 369 個軌道。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 : 0.5 m m – 0.59 m m) ,紅光段 (XS2 : 0.61 m m – 0.68 m m) 與近紅外光段 (XS3 : 0.79 m m – 0.89 m m) ,而全色態的波長範圍則在 0.50 m m – 0.73 m m 。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。
SPOT-4 號衛星 南投豐丘土石流的SPOT衛星影像(1996/08/18)
於 1998 年 3 月 24 日發射升空,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,土壤與植物的濕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 號衛星
於 2002 年 5 月 4 日發射升空,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升其空間解析度到 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。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 ) x 600 公里 ( 長 ) ,拍攝方式為同軌立體,如圖 B.2 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。
於 2002 年 5 月 4 日發射升空,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升其空間解析度到 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。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 ) x 600 公里 ( 長 ) ,拍攝方式為同軌立體,如圖 B.2 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。
法國所發射的第一顆商業用途的自然資源衛星(SPOT-1),於1986年發射第一枚,目前地球上空仍有SPOT-2、3和4在地球軌道上運行,能在不同時間重覆拍攝同一地區之多光譜波段影像,協助進行自然資源的經營管理工作。史波特衛星(SPOT)和大地衛星(Landsat)的差異在於使用之光譜波段較窄,但空間的解析力較佳。我國的中央大學太空及遙測研究中心設有接收站。
斷層位置與SPOT衛星影像的套合圖提供為核對之用
福爾摩沙衛星二號 (FORMOSAT-2)
福爾摩沙衛星二號 ( 福衛二號 ) 已於2004 年 5 月 21 日 成功發射, 為我們第一個自主性遙測與科學衛星,是由國家實驗研究院國家太空計畫室所主導,為國家太空計畫第一期十五年計畫中之主要任務之一。福爾摩沙衛星二號具有資源探測與科學研究雙重任務,其資源探測任務是以滿足台灣地區之需求為主,其每日再訪率與高空間解析度的設計,是福爾摩沙衛星二號優於其他商業遙測衛星的地方。其應用領域可包含土地利用與變遷 , 農林規劃 , 環境監控 , 災害評估以及科學研究與教育等方面,預期將帶動國內遙測技術之開發及提升遙測應用之層級。
福爾摩沙衛星二號 ( 福衛二號 ) 已於2004 年 5 月 21 日 成功發射, 為我們第一個自主性遙測與科學衛星,是由國家實驗研究院國家太空計畫室所主導,為國家太空計畫第一期十五年計畫中之主要任務之一。福爾摩沙衛星二號具有資源探測與科學研究雙重任務,其資源探測任務是以滿足台灣地區之需求為主,其每日再訪率與高空間解析度的設計,是福爾摩沙衛星二號優於其他商業遙測衛星的地方。其應用領域可包含土地利用與變遷 , 農林規劃 , 環境監控 , 災害評估以及科學研究與教育等方面,預期將帶動國內遙測技術之開發及提升遙測應用之層級。
福衛二號每日守護觀照台灣,清楚記錄著外傘頂洲逐漸的消失、挖子尾海岸變遷、吉尼號油輪蘇澳外海漏油及台北港崛起等環境變遷。福衛二號在世界各地發生災害時,支援拍攝,包括台灣八八水災、南亞海嘯、南極冰棚崩解等重大事件,都流下重要珍貴影像,發射至今,國內有156個學術機構、171個政府單位使用過福衛二號影像。尤其是汶川大地震時,福衛2號率先拍到唐家山的堰塞湖,讓中國大陸緊急開挖疏通,化解可能的潰堤災難。張桂祥說,那次的貢獻讓福衛2號一戰成名,成為世界各國發生重大災難時,索取影像的第一選擇。日本311大地震時,在事發前兩周的救災會議中所使用的照片,幾乎都是福衛2號提供的即時影像。
福衛2號對友邦的貢獻,還不只在於防災及城市規劃。經貿司人員說,尼加拉瓜有許多生態保護區、國家公園,但政府手上的圖資都已陳舊,看了福衛2號的最新圖像,才知道有些地方已被農民侵入耕種,或火災範圍比原先想像的大,讓政府對自己國土現況更能掌握。
福爾摩沙衛星二號,其質量約為 750 公斤 ( 含酬載及燃料 ) ,軌道高 891 公里 ,屬於太陽同步衛星。軌道面固定,每日通過台灣海峽上空,具左右各 45 ° 之傾斜拍攝之能力。每日繞地球飛行 14 圈,地面軌跡 (Ground Track) 將通過台灣海峽上空,可一次拍攝八分鐘的資料。其全色態解析度在 0 ° ~45 ° 之傾角下約為 2~ 4.5 公尺 ,在飛行方向則約為 2~ 3 公尺 。多光譜態有四個波段,即藍光段,綠光段,紅光段及近紅外光段,具 8 公尺 解析度,掃瞄寬度為 24 公里 。福爾摩沙衛星二號之攝影模式為衛星本體旋轉 (Body Rotation) 同步取樣方式,可以向前,向後觀測方式進行立體攝影,以進一步獲取數值地形模型 (Digital Terrain Model, DTM) 資料。
透過衛星影像及地理資訊系統合作,只要當地民眾通報發現山區有煙,「福爾摩沙衛星2號」經過上空時就可拍下空照圖,提供相關單位判讀、迅速定位森林火災範圍,避免災害擴大。當有颶風來襲、淹水,衛星也可拍下水災侵襲範圍,與平時常態監測圖像比較,可幫助當地政府為下次雨季做防災準備,更可做為規劃城市更新、街道分布的依據。
福衛五號預計2016年初運送到美國加州美軍基地發射升空,國研院今天表示,福衛五號將搭載國人自製的「先進電離層探測儀」,進行電離層及地震預測研究。
透過衛星影像及地理資訊系統合作,只要當地民眾通報發現山區有煙,「福爾摩沙衛星2號」經過上空時就可拍下空照圖,提供相關單位判讀、迅速定位森林火災範圍,避免災害擴大。當有颶風來襲、淹水,衛星也可拍下水災侵襲範圍,與平時常態監測圖像比較,可幫助當地政府為下次雨季做防災準備,更可做為規劃城市更新、街道分布的依據。
福衛五號預計2016年初運送到美國加州美軍基地發射升空,國研院今天表示,福衛五號將搭載國人自製的「先進電離層探測儀」,進行電離層及地震預測研究。
國家太空中心說,福衛3號星系從在太空軌道上運轉5年來,迄今共計接收到大氣資料256萬筆,電離層資料264萬筆,目前全球共55國、1508個註冊使用者從事氣象預報及學術研究,被國際間譽為「最精準的太空溫度計」。國家太空中心說,依據文獻分析資料顯示,福衛3號全球掩星資料可提升全球模式預測的準確度約5% 到10%,獲得國際間高度認同。此外,福衛3號星系的部署,在科學研究上也有許多重大突破,例如在電離層研究方面,科學團隊針對發掘赤道異常、大氣停駐波、夜間中緯度異常、電漿洞、電漿匱乏灣等研究,科學成果豐碩。
另外,對於南極上空平流層溫度垂直結構的連續觀測、全球氣候監測、聖嬰現象颱風路徑預報、電離層對於地震現象測量等,也有許多科研究
歐洲資源衛星 (ERS-1 / 2 )
歐洲太空總署 (European Space Agency , ESA) 於 1991 年 7 月發射 ERS-1 衛星,於1995 年又發射 ERS-2 衛星。目前僅余 ERS-2 衛星仍在運作。 ERS-1 及 ERS-2 是以太陽同步軌道運行,軌道高度約為 785 公里 ,軌道傾斜角約為 98.5 ° ,軌道周期目前是以 35 天為一周期運作。其上所酬載之合成口徑雷達影像 (SAR) 系統,是以 23 ° 入射角斜視地面物攝取雷達回波資料,掃瞄軌跡寬約為 100 公里 ,其一幅影像大小約為 100 公里 × 100 公里 ,解析度約為 30 公尺 ,掃瞄軌跡中心距離衛星軌道投影中心約為 294 公里 。
美國大地衛星五號(Landsat 5)
Landsat 5於1984年 3月1日升空,亦為太陽同步地球資源衛星,在赤道上空 705公里,高度運轉傾斜角為98.2度。每次約上午 9點42分,由北向南南越赤道,繞地球一圈周期約98.9分,每天繞行約14圈,每16天掃瞄同一地區。全球共有 233個軌道,以Landsat 所定義之全球參考系統( WRS)表示,定為Path, Row座標系,台灣地區處Path 117-118,Row 42-45。Landsat 掃瞄覆蓋地面每一像幅(SCENE)約 185Km×170Km,掃瞄一個像幅約費時 26.31秒,在赤道附近相鄰兩張影像重疊量為百分之 7.3,愈向兩極重疊愈多,在台灣地區重疊約百分之14。
鲍威尔湖的东北部
Landsat TM(Thematic Mapper)有 7個波段,其中1-5和 7的IFOV(Instantaneous Field of View)為43μrad相當地面解析力30公尺×30公尺(為可見光及近紅外光),波段 6的IFOV為 170μrad,6相當地面解析力為 120公尺(為熱紅外光波段)。TM以垂直飛行方向做來回掃瞄,掃瞄張角為14.7度,相當地面 185公里寬,每個像幅有5996行掃瞄線,每行有6320像點。1993年十月間發射失敗的 Landsat 6,主要之特色為另添單色ETM(Enhanced Thematic Mapper)感測器,地面解析度達 15公尺× 15公尺,是由美國EOSAT公司負責操作,美國將於1996發射Landsat 7號取代之。
Landsat 5於1984年 3月1日升空,亦為太陽同步地球資源衛星,在赤道上空 705公里,高度運轉傾斜角為98.2度。每次約上午 9點42分,由北向南南越赤道,繞地球一圈周期約98.9分,每天繞行約14圈,每16天掃瞄同一地區。全球共有 233個軌道,以Landsat 所定義之全球參考系統( WRS)表示,定為Path, Row座標系,台灣地區處Path 117-118,Row 42-45。Landsat 掃瞄覆蓋地面每一像幅(SCENE)約 185Km×170Km,掃瞄一個像幅約費時 26.31秒,在赤道附近相鄰兩張影像重疊量為百分之 7.3,愈向兩極重疊愈多,在台灣地區重疊約百分之14。
鲍威尔湖的东北部
Landsat TM(Thematic Mapper)有 7個波段,其中1-5和 7的IFOV(Instantaneous Field of View)為43μrad相當地面解析力30公尺×30公尺(為可見光及近紅外光),波段 6的IFOV為 170μrad,6相當地面解析力為 120公尺(為熱紅外光波段)。TM以垂直飛行方向做來回掃瞄,掃瞄張角為14.7度,相當地面 185公里寬,每個像幅有5996行掃瞄線,每行有6320像點。1993年十月間發射失敗的 Landsat 6,主要之特色為另添單色ETM(Enhanced Thematic Mapper)感測器,地面解析度達 15公尺× 15公尺,是由美國EOSAT公司負責操作,美國將於1996發射Landsat 7號取代之。
GPS衛星
原是美國國防部為了軍事定時,定位與導航的目的所發展,希望以衛星導航為基礎的技術可構成主要的無線電導航系統,未來並能滿足下一個世紀的應用。第一顆GPS衛星在1978年發射,首十顆衛星稱為BLOCK I試驗型衛星,從1989年到1993年所發射的衛星稱為BLOCK II/IIA量產型衛星,第二十四顆BLOCK II/IIA衛星在1994年發射后,GPS已達到初步操作能力(Initial Operational Capability,IOC),24顆GPS衛星提供全世界24小時全天候的定位與導航資訊。美國空軍太空司令部於1995年4月27號宣布GPS已達到完整操作能力(Full Operational Capability),將BLOCK I衛星加以汰換而24顆衛星全部為BLOCK II/IIA衛星,之後又發射四顆BLOCK IIA及一顆BLOCK IIR衛星,成功地滿足軍事實務的操作。
原是美國國防部為了軍事定時,定位與導航的目的所發展,希望以衛星導航為基礎的技術可構成主要的無線電導航系統,未來並能滿足下一個世紀的應用。第一顆GPS衛星在1978年發射,首十顆衛星稱為BLOCK I試驗型衛星,從1989年到1993年所發射的衛星稱為BLOCK II/IIA量產型衛星,第二十四顆BLOCK II/IIA衛星在1994年發射后,GPS已達到初步操作能力(Initial Operational Capability,IOC),24顆GPS衛星提供全世界24小時全天候的定位與導航資訊。美國空軍太空司令部於1995年4月27號宣布GPS已達到完整操作能力(Full Operational Capability),將BLOCK I衛星加以汰換而24顆衛星全部為BLOCK II/IIA衛星,之後又發射四顆BLOCK IIA及一顆BLOCK IIR衛星,成功地滿足軍事實務的操作。
加拿大「Radarsat」衛星
加拿大雷達衛星(Radarsat)於1995 年11月發射,傾角98.6度,軌道高度為790公里,其為商用及科學用的雷達系統,主要探測目標為冰河,同時還考慮到陸地成像,以便應用於農業,地質等領域。該系統有5種波束工作模式,即:坽標準波束模式,入射角20° 49°,成像寬度100公里,距離及方位解析度為25m x 28m;夌寬輻射波束,入射角20° 40°,成像寬度及空間解析度分別為150公里和28mx35m;奅高解析度波束,三種參數依此為37° 48°,45公里及10m x 10m;妵掃描雷達波束,該模式具有對全球快速成像能力,成像寬度大(300公里或500公里),解析度較低(50m x 50m或100m x 100m),入射角為20° 49°;妺試驗波束,該模式最大特點為入射角大,且變化幅度小49° 59°,成像寬度及解析度分別為75公里及28m x 30m。
長曲棍球(LACROSSE/VEGA)雷達成像偵察衛星系列
其設計壽命8年,傾角57~68度,軌道高度為670~703 公里,雷達的幾何解析度為30cm~3m。其酬載之合成孔徑雷達能以標準,寬掃,精掃及試驗等多種波束模式對地面軌跡兩側的目標成像,這些不同的波束模式各有各的獨特用途。前兩顆衛星以標準模式成像時解析度為3m,以精掃模式成像時解析度為1m,而後兩顆改進型衛星的精掃模式解析度已提升至30cm。
加拿大雷達衛星(Radarsat)於1995 年11月發射,傾角98.6度,軌道高度為790公里,其為商用及科學用的雷達系統,主要探測目標為冰河,同時還考慮到陸地成像,以便應用於農業,地質等領域。該系統有5種波束工作模式,即:坽標準波束模式,入射角20° 49°,成像寬度100公里,距離及方位解析度為25m x 28m;夌寬輻射波束,入射角20° 40°,成像寬度及空間解析度分別為150公里和28mx35m;奅高解析度波束,三種參數依此為37° 48°,45公里及10m x 10m;妵掃描雷達波束,該模式具有對全球快速成像能力,成像寬度大(300公里或500公里),解析度較低(50m x 50m或100m x 100m),入射角為20° 49°;妺試驗波束,該模式最大特點為入射角大,且變化幅度小49° 59°,成像寬度及解析度分別為75公里及28m x 30m。
長曲棍球(LACROSSE/VEGA)雷達成像偵察衛星系列
其設計壽命8年,傾角57~68度,軌道高度為670~703 公里,雷達的幾何解析度為30cm~3m。其酬載之合成孔徑雷達能以標準,寬掃,精掃及試驗等多種波束模式對地面軌跡兩側的目標成像,這些不同的波束模式各有各的獨特用途。前兩顆衛星以標準模式成像時解析度為3m,以精掃模式成像時解析度為1m,而後兩顆改進型衛星的精掃模式解析度已提升至30cm。
4 資源衛星 -中國資源衛星系列
中巴地球資源衛星是1988年中國和巴西兩國政府聯合議定書批准,在中國資源一號原方案基礎上,由中、巴兩國共同投
資源衛星
資,聯合研製的衛星(代號CBERS)。並規定CBRES投入運行后,由兩國共同使用。資源一號衛星(CBERS-1)
1999年升空,它是中國第一代傳輸型地球資源衛星,星上三種遙感相機可晝夜觀測地球,利用高碼速率數傳系統將獲取的數據傳輸回地球地面接收站,經加工、處理成各種所需的圖片,供各類用戶使用。
CBERS-02星是01星的接替星,其功能、組成、平台、有效載荷和性能指標的標稱參數等與01星相同。02星於2003年10月21日在太原衛星發射中心發射升空,經在軌測試後於2004年2月12日投入應用運行。目前02星仍在軌道上正常運行。目前,資源一號衛星02星數據網上免費分發,用戶可以申請使用。
中國資源二號衛星是傳輸型遙感衛星,主要用於國土資源勘查、環境監測與保護、城市規劃、農作物估產、防災減災和空間科學試驗等領域。中國曾於2000年9月1日和2002年l0月27日分別發射這個型號的01星和02星。這兩顆衛星至今仍在軌正常運行,已發回了大量數據。2004年11月6日上午,中國自行研製的「中國資源二號」03星在太原衛星發射中心由「長征」四號乙運載火箭送入太空。03星的總體性能和技術水平與前兩顆相比,有了改進和提高。今後一段時間內,太空將呈現「中國資源二號三星高照」的態勢。
5 資源衛星 -資源衛星在什麼軌道
它們通常運行在太陽同步軌道上。那麼什麼是太陽同步軌道?這種軌道又有什麼好處?
太陽同步軌道的理論定義是:軌道平面進動方向與地球公轉方向大致相同,進動角速率等於地球公轉平均角速率(0.9856度/日或360度/年)的人造地球衛星軌道。其實,說簡單一點,就是能保證衛星每天以相同方向經過同一緯度的當地上空的軌道。因為,我們知道,衛星運行的周期是由的處的軌道決定的,因此,這樣的軌道是可以確定的。
選擇太陽同步軌道,能保證衛星每天在特定的時刻經過指定地區,這當然便於我們獲得最好的太陽光條件,從而得到高質量的地面目標圖像,這就是氣象衛星、資源衛星通常選擇太陽同步軌道的原因。
茫茫星空,有心人會發現,有些衛星幾乎總是在同一時刻出現的天空中的同一位置,奇怪嗎?其實一點也不奇怪,因為它們處在地球同步軌道上。
所謂地球同步軌道,就是沿這個軌道走一圈所需的時間恰好與地球自轉的周期(23小時56分4秒)相同。也許有人會說,那麼如果走得速度快慢不一,那得到的時間不也就不同了嗎。其實,按照天體運行規律,每條軌道上運行的物體的速度是固定的。因此,不用擔心會出現時間上的不一致性。
那麼,地球同步軌道有什麼用呢?設想一下,如果我們想每天監視地球上的同一個地方,我們的衛星該放在哪兒?當然是地球同步軌道。再如象俄羅斯,它處於高軌地區,常用的靜止軌道衛星無法覆蓋,如果想實現衛星通信,地球同步軌道是再好的選擇。事實上,俄羅斯的「閃電」通信衛星也正是這樣選擇運行軌道的。
太陽同步軌道的理論定義是:軌道平面進動方向與地球公轉方向大致相同,進動角速率等於地球公轉平均角速率(0.9856度/日或360度/年)的人造地球衛星軌道。其實,說簡單一點,就是能保證衛星每天以相同方向經過同一緯度的當地上空的軌道。因為,我們知道,衛星運行的周期是由的處的軌道決定的,因此,這樣的軌道是可以確定的。
選擇太陽同步軌道,能保證衛星每天在特定的時刻經過指定地區,這當然便於我們獲得最好的太陽光條件,從而得到高質量的地面目標圖像,這就是氣象衛星、資源衛星通常選擇太陽同步軌道的原因。
茫茫星空,有心人會發現,有些衛星幾乎總是在同一時刻出現的天空中的同一位置,奇怪嗎?其實一點也不奇怪,因為它們處在地球同步軌道上。
所謂地球同步軌道,就是沿這個軌道走一圈所需的時間恰好與地球自轉的周期(23小時56分4秒)相同。也許有人會說,那麼如果走得速度快慢不一,那得到的時間不也就不同了嗎。其實,按照天體運行規律,每條軌道上運行的物體的速度是固定的。因此,不用擔心會出現時間上的不一致性。
那麼,地球同步軌道有什麼用呢?設想一下,如果我們想每天監視地球上的同一個地方,我們的衛星該放在哪兒?當然是地球同步軌道。再如象俄羅斯,它處於高軌地區,常用的靜止軌道衛星無法覆蓋,如果想實現衛星通信,地球同步軌道是再好的選擇。事實上,俄羅斯的「閃電」通信衛星也正是這樣選擇運行軌道的。
6 資源衛星 -地球資源衛星的原理
地球資源衛星是一種中等高度的」太陽同步衛星」,它的近地點是905公里,遠地點是918公里,所以軌道是近於圓形的;每103.267分鐘它就由北向南,又由南而北地圍繞.地球一周,一天要轉14圈,每隔25秒鐘就「拍」一張相片。不過,在地球背著太陽的那一面,它又會自動不「拍照」,你看,一天它該拍多少照片呀!因為地球是自轉的,103分鐘內恰好向東轉了25.8°,這就等於衛星也向西跑了25.8°,25.8°有多遠?地球的赤道周長是40075.24公里。也就是說,每隔103分鐘,衛星就要在上一條軌道以西2875公里(指赤道附近,近兩極兩條軌道的距離當然要縮短)拍照。在這段時間內,太陽由東向西也移動了25.8°,衛星的軌道移動的距離正好和太陽一致了,所以把地球資源衛星稱作「太陽同步衛星」。按照設計,衛星通過赤道的時間都是當地時間上午9點30分,這正是陽光最柔和,最適合攝影的時間。地球資源衛星每18天,轉251圈以後,就把地球各個部分都拍攝完了;然後再從第一條軌道開始工作,每18天就可以得到同一地區的相片。
地球資源衛星上帶有兩種「攝影」儀器(稱為感測器),一是反光束導管電視攝像儀,類似電視攝像機;另一種是多光譜掃描儀,能把地面反射上來的電磁波按波長分開,記錄下來。這些儀器接收到的光訊號都經過轉換,變成電壓訊號記錄在磁帶上,等到衛星經過地面接收站上空,地面站又用磁帶把它發射回來的電壓訊號記錄下來,再經過電子計算機處理,把它變成光學訊號,在感光材料上重新成像,這就是衛星相片。每張衛星相片所拍攝的範圍是34225平方公里,相當於1000-。10000張航空象片的範圍,而且它還不會象飛機那樣,受到氣候條件、地形起伏等因素而影響飛行,因此,它自然要比用飛機調查快得多、省得多。而單純的地面調查工作的效率和它比起來,更是望塵莫及了。
地球資源衛星上帶有兩種「攝影」儀器(稱為感測器),一是反光束導管電視攝像儀,類似電視攝像機;另一種是多光譜掃描儀,能把地面反射上來的電磁波按波長分開,記錄下來。這些儀器接收到的光訊號都經過轉換,變成電壓訊號記錄在磁帶上,等到衛星經過地面接收站上空,地面站又用磁帶把它發射回來的電壓訊號記錄下來,再經過電子計算機處理,把它變成光學訊號,在感光材料上重新成像,這就是衛星相片。每張衛星相片所拍攝的範圍是34225平方公里,相當於1000-。10000張航空象片的範圍,而且它還不會象飛機那樣,受到氣候條件、地形起伏等因素而影響飛行,因此,它自然要比用飛機調查快得多、省得多。而單純的地面調查工作的效率和它比起來,更是望塵莫及了。
至於對調查迅速變化的自然現象,如火山噴發、河水泛濫、河口海岸的變遷,以至農作物的長勢,資源衛星都是一個優秀的「監察員」。
正因遙感技術具有這些優點,現在已廣泛運用在尋找礦產、工程勘察、預報火山噴發和地震、森林調查和森林防火、估計農作物的產量,甚至還可測定大陸間的移動距離哩。
那麼,是不是有了遙感技術就可以取代地面工作和其他方法呢?不行,即使在將來,也還需要地面工作,當用遙感技術探得資源后,還要在重點關鍵地區作深入研究,必須空間和地面相結合,才可以達到節省人力、物力和時間,加強深入研究的效果。
補充說明
那麼,是不是有了遙感技術就可以取代地面工作和其他方法呢?不行,即使在將來,也還需要地面工作,當用遙感技術探得資源后,還要在重點關鍵地區作深入研究,必須空間和地面相結合,才可以達到節省人力、物力和時間,加強深入研究的效果。
補充說明
衛星影像是人造衛星在太空所拍攝的合成影像。
1. 人造衛星
人造衛星根據用途可分為氣象衛星、通信衛星、間諜(偵察)衛星、資源衛星、導航定位衛星、科學(實驗)衛星。
(1) 1957 年蘇聯發射第一顆人造衛星 Sputnik-1(伴侶之意),開啟人造衛星的里程碑。
(2) 1958 年美國發射探索一號,開啟人造衛星競賽。(不具功能性)
(3) 1999
年 1 月
27 日在美國發射福爾摩沙一號衛星,為我第一顆自主的衛星,其於2004 年 6 月 17 日結束其任務。2004 年 5 月 21 日成功發射福爾摩沙衛星二號,其為一顆高解析的資源衛星。
(4 )2006
年 4 月
15 日,福爾摩沙三號衛星順利升空,與美國大學大氣研究聯盟(UCAP),共同執行全球大氣的觀測。
2. 氣象衛星的發展
(1) 1947 年,V2 火箭首次從
110 到 160 公里高空拍攝到地球雲系照片,即有人建議以人造衛星方式來觀測天氣系統。
(2) 1959 年探險家 7 號衛星進行史上第一個氣象觀測實驗(地球輻射收支觀測實驗)。
(3) 1960
年 4 月 1 日美國發射第一顆氣象衛星泰洛斯一號,開啟了氣象衛星的新紀元。
(4) 1975
年 10 月
16 日美國發射第一顆作業性地球同步衛星 GOES(130°W)。
(5) 1977
年 7 月
14 日日本發射東亞地區之作業性地球同步衛星 GMS-1(140°E),至1996
年發射 GMS-5,但在 2003 年 5 月失效,目前使用美國的 GOES-9 地球同步衛星。
(6) 1978
年 10 月
13 日美國發射第一顆全球作業性氣象衛星 TIROS-N(後改稱NOAA)
3. 氣象衛星的種類
(1) 繞極軌道氣象衛星:平均飛行高度約離地表 820 公里,繞地球一周需時 101 分鐘,一般大部分是太陽同步衛星,每天通過同地點附近上空兩次(白天、晚上各一)。美國同時維持兩顆極軌道衛星作業,故每隔六小時可觀測地球同一地點一次。繞極軌道衛星主要任務為拍攝雲圖、估算海溫、反演大氣垂直溫濕剖線、估算臭氧總含量、監測太陽常數和地球輻射收支,以及各種自動觀測資料之匯集轉發。
(2) 地球同步衛星:平均飛行高度約離地表 36,000 公里,位於赤道的正上空,繞地球一周須 24 小時(與地球自轉之角速度相同),每小時觀測地球一次,雲導風觀測時段為每半小時觀測一次,颱風期間加強觀測時段為每 15 分鐘觀測一次。其可觀測地球之視面全球。目前全球共有五顆地球同步衛星觀測涵蓋全球,臺灣地區原接收日本 GMS-5 同步氣象衛星,2003 年 5 月 23 日後則接收美國 GOES-9 同步氣候衛星。其主要任務為拍攝雲圖、估算海溫、推算水氣含量、計算雲導風場,以及各種自動觀測資料之匯集轉發。
4. 衛星資料在氣象上之應用
(1) 增加氣象資料之內容與範圍。
(2) 監測颱風、雷暴雨等危害天氣現象。
(3) 觀測海洋或高山等人跡罕至地區之氣象因子。
(4) 提供數值天氣預報在短、長期預報之資訊。
(5) 蒐集和轉送各種氣象資料。
(6) 提供戰略、戰術軍事氣象之應用。
5. 資源衛星
資源衛星需要之精密度與技術較氣象衛星高,著名的資源衛星有第一個資源衛星1972 年美國的 Landsat-1(大地衛星)、
1984 年法國的 SPOT 衛星,以及臺灣遙測研究主要使用的 SPOT-5 衛星。1999
年升空的福爾摩沙一號衛星上的海洋水色儀可歸納為遙測應用之類。一般而言,資源衛星比氣象衛星更強調空間解析力,因此受限於感測器解析力,目前常無地球同步資源衛星作業中。作業中的資源衛星大部分都屬於太陽同步衛星,高度約在 700~900 公里 ,掃描時間多在上午時分,因為此時雲量通常最少。資源衛星感測器頻率主要在可見光、紅外光及微波波段。2004 年升空的福爾摩沙衛星二號可提供 2 公尺 的解析影像,未來公尺級影響將是 21 世紀資源衛星的資料主流。
發射衛星讓我們可以用網路及一些資訊就可以知道地表的樣貌及變化
回覆刪除普102 29號 李振溥
衛星讓我們的生活變得便利許多
回覆刪除普102 27 李至軒
現在的衛星已經很厲害了 可以看到很多地表的資訊
回覆刪除普102 46 羅逸軒
人造衛星的不斷更新也會使我們資訊逐漸增多,透過衛星的回傳的資訊,我們能更輕易的瞭解各地區的地形,進而去探討,衛星真是個方便科技。─普103,21號,鄭之語。
回覆刪除衛星的進步,豐富了我們的地理認知 很讚
回覆刪除普103 28 巫國揚
有了衛星 我們就可以透過傳回來的圖片 認識到不同的世界
回覆刪除Pu103 7 卿頤亭
了解每一個衛星的功用 對於衛星又有更進一步的了解了 普10313程琳
回覆刪除人造衛星有好多的功能 方便了現在的生活 現在的社會 是樣很好ㄉ現代科技 pu10306范文瑄
回覆刪除每次看到車上的GPS 就讓我想到衛星 現在的科技真是越來越進步呢PU103 36 黃子軒
回覆刪除人造衛星有很多功能,讓我們的生活更便利。 普10317
回覆刪除隨著時代變遷,人造衛星不但可以傳送資訊,還可以估計作物產量,使現代人的生活更為方便。 pu10306
回覆刪除人造衛星對我們現今社會有很大的用處 可以讓我們生活更便利 普10328
回覆刪除人造衛星真的帶給我們很大的方便呢
回覆刪除普103 19 楊詠晴