Ugrás a tartalomhoz

Műholdas távérzékelés (elmélet és gyakorlat)

Mucsi László (2013)

Szegedi Tudományegyetem

A SPOT 4-5 műholdak

A SPOT 4-5 műholdak

A SPOT-4 műholdat (5.9. ábra) 1998. március 24-én, a SPOT-5 műholdat 2002. május 4-én indították útjára. Mindkét műhold két azonos optikai képkészítő berendezést, két szalagos adattárolót és egy az adatok továbbítására alkalmas telemetriai rendszert tartalmaz.

5.9. ábra - A SPOT-4 műhold felépítése[42]

A SPOT-4 műhold felépítésehttp://spot4.cnes.fr/spot4_gb/images/satelite/ecorch01.jpg

A HRV szenzor helyett, annak továbbfejlesztett változata, a HRVIR nevű berendezés kapott helyet a SPOT-4 műholdon. A meglévő három spektrális sáv mellett még egy új, közepes-infravörös sávban (1,58–1,75 µm) méri a szenzor a visszavert energiát. A pankromatikus sávot (0,51–0,73 µm) kicserélték a 2. multispektrális sávra (0,61–0,68 µm). A fedélzeti tárolóegységek kapacitását megnövelték 40 percre és egy másik 10 Gbit-es tárolót is rendszerbe állítottak.

Magyar szempontból a rendszer külön érdekessége, hogy a HRVIR-2 berendezéssel az első képet 1998. március 27-én 9 óra 38 perc 26 mp-kor (UTC) a 113. pályán, 18,9°-os oldalra tekintés mellett Mohács középponttal készítették. [43]

A képkészítő rendszeren kívül egyéb műszerek is helyet kaptak a SPOT-4 műholdon, ezek a VEGETATION, a DORIS és a PASTEL.

A VEGETATION szenzor

A VEGETATION programban a Francia Űrügynökség (CNES) irányításával számos Európai Uniós ország vesz részt. A program célja a termesztett mezőgazdasági növények és a szárazföldek növényvilágának monitoringja. A SPOT-4 műholdon helyezték el a VEGETATION-1 nevű berendezést (5.10. ábra) és segítségével naponta majdnem teljes, globális lefedés érhető el 1 km-es térbeli felbontás mellett. A VEGETATION-1 a SPOT-4 képkészítő rendszerétől (HRVIR) függetlenül működik, spektrális tartományai azonban megegyeznek a HRVIR spektrális sávjaival. A VEGETATION berendezés hasonló felbontású mint az AVHRR szenzor, de azzal szemben nem meteorológiai alkalmazásokra, hanem kifejezetten a növényzet vizsgálatára tervezték, ezért a spektrális sávok is jobban megfelelnek az ilyen jellegű feladatok megoldására. A vörös, a közeli- és a közepes infravörös sávok a növényzet elemezését szolgálják, míg a kék sáv adatai az atmoszférikus korrekciót teszik lehetővé.

5.10. ábra - A VEGETATION szenzor felépítése[44]

A VEGETATION szenzor felépítéseCNES SPOT 4 Satellite, Vegetation – in:http://spot4.cnes.fr/spot4_gb/index.htm

A VEGETATION és a HRVIR ugyanazt a geometriai referencia rendszert használja, így a nagy térbeli felbontású HRVIR képek támogatják a részletes modellek készítését, valamint a VEGETATION adatok minősége is javítható a vonal-soros szenzor segítségével.

A berendezés által lefedett terület szélessége 2250 km, s miután a műhold 14 fordulatot tesz meg naponta, a 35° szélességi körnél magasabb szélességeken fekvő területek esetében biztosított a naponkénti felvételezés.

5.3. táblázat - A VEGETATION 1-2 berendezések adatai

SPOT 5

SPOT 4

berendezés

VEGETATION 2

VEGETATION 1

spektrális sávok száma

4

4

spektrális felbontás (μm)

B0: 0,45 -0,52

B2: 0,61 – 0,68

B3: 0,78 – 0,89

B4: 1,58 – 1,75

B0: 0,45 -0,52

B2: 0,61 – 0,68

B3: 0,78 – 0,89

B4: 1,58 – 1,75

geometriai felbontás (m)

1000

1000

kép szélessége (km)

2250

2250

radiometrikus felbontás (bit)

10

10

abszolút pontosság kontrolpon-tok nélkül, sík felszín esetén (m)

< 50

< 350

időfelbontás (nap)

1

1


A VEGETATION berendezés adatait archiválják és on-line katalógus[45] alapján kereshetjük meg a szükséges felvételeket az Interneten keresztül. A 3 hónapnál korábban készült felvételek ingyenesen hozzáférhetők és megrendelhetők elektronikusan vagy valamilyen digitális adathordozón. A VEGETATION-2 berendezés megegyezik a VEGETATION-1 felépítésével. Az adattároló kapacitását tovább növelték (90 Gbit), mely 200 kép tárolására elegendő.

DORIS rendszer

A DORIS berendezés egy műholdas, nagy pontosságú pályameghatározó rendszer. A SPOT 2-3 műholdakon elhelyezett berendezéssel azonos, segítségével a műhold pozíciója az utófeldolgozás után 10 cm pontossággal meghatározható. A szoftverfejlesztés révén a SPOT-4 DORIS berendezése a műhold pozícióját valós időben néhány 10 méteres pontossággal adja meg. Ezt az információt a képek telemetriai adataival együtt továbbítja a műhold a Földre. A SPOT-5 műholdon a DORIS berendezés, egy másik műszerrel együtt dolgozva, már 15 m-es abszolút helymeghatározást tesz lehetővé felszíni kontrolpontok nélkül.

PASTEL berendezés

A PASTEL, egy lézer alapú, műholdak közötti kommunikációs berendezés, mely az ESA Silex kísérleti programjának része. 2001 decemberében a PASTEL nagy átviteli sebességű lézer kapcsolaton keresztül továbbította az első képeket az ARTEMIS geostacionárius átjátszó műholdra.

A HRS és HRG – a SPOT-5 képalkotó rendszerei

A SPOT-5 műholdon (5.12c.ábra) a korábbi képkészítő rendszert tovább módosították.

A két HRG (High Resolution Geometric) berendezés 4-féle térbeli felbontással készít képet egy 60 km széles területről:

  1. 20 m-es az SWIR sávban,

  2. 10 m-es a multispektrális sávokban (zöld, vörös és közeli infravörös),

  3. 5 m-es pankromatikus kép,

  4. 2,5 m-es felbontású szupermódú pankromatikus kép.

A HRS (High Resolution Stereoscopic) nevű berendezés lehetővé teszi, hogy sztereoképek készüljenek a SPOT műholdon. A műhold pályáján haladva az előre tekintő szenzorával készít képet a földfelszínről a helyi függőlegestől eltérően előre, 20°-os szögben. 90 mp múlva a műhold a pályáján haladva a hátra tekintő szenzorával, ugyanúgy 20°-os szög alatt, látja ugyanazt a felszíni terület. A sztereoképek pankromatikus sávban, 10 m-es felbontással, 120 km széles területről, maximálisan 600 km-es hosszúságban készülhetnek (5.11. ábra).

5.11. ábra - Sztereoképek felvételezése HRS berendezéssel[46]

Sztereoképek felvételezése HRS berendezésselhttp://spot5.cnes.fr/gb/systeme/systeme.htm

A korábban részletesen bemutatott oldalra tekintő képkészítési lehetőség megmaradt a HRG szenzoroknál is, így különböző pályákról készülhetnek sztereofelvételek adott területről. Három működő műhold esetében, elméletileg lehetőség van arra, hogy a sztereoképek ugyanazon a napon készüljenek.

5.12. ábra - A SPOT műholdak méretarányos összehasonlítása [47]

A SPOT műholdak méretarányos összehasonlítása  CNES SPOT 5 News, Programme – in:http://spot5.cnes.fr/gb/programme/filiere.htm

5.4. táblázat - A SPOT műholdak sztereokép-készítési lehetőségei

SPOT 5

SPOT 4

SPOT 1, 2 és 3

berendezés

HRS

sávmenti

HRG

oldalirányban

HRVIR

oldalirányban

HRV

oldalirányban

spektrális sávok és felbontás

  1. 1 pankromatikus 10 m – egyesítve 5 m felbontású (repülési irányban) termék

  2. 10 m repülési irányban

  3. 5 m oldalirányban

  1. 2 pankromatikus 5 m – egyesítve 2.5 m felbontású termék

  2. 3 multispektrális 10 m

  3. 1 közeli infravörös 20 m

  1. 1 pankromatikus 10 m

  2. 3 multispektrális 20 m

  3. 1 közeli infravörös 20 m

  1. 1 pankromatikus 10 m

  2. 3 multispektrális 20 m

spektrális felbontás (μm)

P: 0,49 – 0,69

P: 0,48 – 0,71

B1: 0,50 – 0,59

B2: 0,61 – 0,68

B3: 0,78 – 0,89

B4: 1,58 – 1,75

M: 0,61 – 0,68

B1: 0,50 – 0,59

B2: 0,61 – 0,68

B3: 0,78 – 0,89

B4: 1,58 – 1,75

P: 0,50 – 0,73

B1: 0,50 – 0,59

B2: 0,61 – 0,68

B3: 0,78 – 0,89

kép szélessége (km)

600 x 120

60 x 60-80

60 x 60-80

60 x 60-80

radiometrikus felbontás (bit)

8

8t

8

8

abszolút pontosság (m) (kontrolpontok nélkül sík felszín esetén)

< 15

< 50

< 350

< 350

időkülönbség két kép között

90 mp

változtatható

változtatható

változtatható




[42] http://spot4.cnes.fr/spot4_gb/images/satelite/ecorch01.jpg

[43]  CNES SPOT 4 Imagery, Discover SPOT 4 imagery – in:  http://spot4.cnes.fr/spot4_gb/index.htm

[44] CNES SPOT 4 Satellite, Vegetation – in:http://spot4.cnes.fr/spot4_gb/index.htm

[45]  VITO – Free VEGETATION Products – in: http://free.vgt.vito.be/

[46] http://spot5.cnes.fr/gb/systeme/systeme.htm

[47]  CNES SPOT 5 News, Programme – in:http://spot5.cnes.fr/gb/programme/filiere.htm