衛星遙測
Landsat系列衛星簡介說明
更新日期2024年02月19日
Landsat系列衛星臺灣全島影像
Landsat系列衛星為美國太空總署(NASA)之地球觀測衛星，自1972年發射第一顆Landsat衛星以來，該任務已蒐集了數以千幅的臺灣的影像，並於2008年起免費向公眾公開。BigGIS已建置臺灣全島的Landsat系列衛星影像，包含已停止運作的Landsat-1至7的歷史影像，並持續蒐集運行中的Landsat-8/9影像。
Landsat-1/2/3分別於1972、1975及1978年發射，並於1978、1983、1983年停止運作，拜訪週期18天。Landsat-4/5分別於1982及1984年發射，並於2001及2013年停止運作，拜訪週期16天。Landsat-6於1993年發射，但因未到達軌道而發射失敗。Landsat-1至5搭載多光譜掃描器(Multispectral Scanner System, MSS)，條帶寬度為185公里，包含4個空間解析度為60公尺的波段，MSS各波段介紹如表 1所示。Landsat-1/2另有搭載返迴光束攝像機(Return Beam Vidicon, RBV)，包含藍-綠、橘-紅及紅-近紅外三個波段，原先設計是作為主要儀器，但效果不如MSS很少被使用，RBV波段編號為1至3，MSS波段編號則為4至7，後續的Landsat-3/4/5並未搭載RBV，但MSS仍沿用原先的波段編號。Landsat-4 及 5除了MSS外，還搭載了專題製圖儀(Thematic Mapper, TM)，條帶寬度為185公里，包含6個空間解析度30公尺的波段以及空間解析度120公尺的熱波段，TM各波段介紹如表 2所示。
表1 Landsat系列衛星 MSS波段介紹
|
波段 |
波長(µm) |
波段介紹 |
解析度(m) |
|
04 |
0.5 - 0.6 |
Visible Green |
60 |
|
05 |
0.6 - 0.7 |
Visible Red |
60 |
|
06 |
0.7 - 0.8 |
Near-Infrared |
60 |
|
07 |
0.8 - 1.1 |
Near-Infrared |
60 |
表2 Landsat系列衛星 MSS波段介紹
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波段 |
波長(µm) |
波段介紹 |
解析度(m) |
|
01 |
0.45 - 0.52 |
Visible Blue |
30 |
|
02 |
0.52 - 0.60 |
Visible Green |
30 |
|
03 |
0.63 - 0.69 |
Visible Red |
30 |
|
04 |
0.76 - 0.90 |
Near-Infrared |
30 |
|
05 |
1.55 - 1.75 |
Near-Infrared |
30 |
|
06 |
10.40 - 12.50 |
Thermal |
120 |
|
07 |
2.08 - 2.35 |
Mid-Infrared (IR) |
30 |
Landsat-7於1999年發射，拜訪週期16天。Landsat-7搭載增強型專題製圖儀+ (Enhanced Thematic Mapper Plus, ETM+)，條帶寬度為185公里，包含1個空間解析度15公尺的全色態波段，6個空間解析度30公尺的波段以及1個空間解析度60公尺的熱波段，ETM+各波段介紹如表 3所示。
2003年5月31日，用於補償Landsat-7衛星向前運動的掃描線校正器 (Scan Line Corrector, SLC) 出現故障。隨後搶修恢復SLC的努力沒有成功，此故障失效是永久性的。在沒有操作SLC的情況下，傳感器的視線沿著衛星地面軌跡呈鋸齒形圖案，請參考圖 1。結果，成像區域被複製，寬度朝著場景邊緣增加。處理Level-1數據時，去除重複區域，留下數據空白。在刪除重複區域後只剩下78%的像素，因而不處理2003-2013年的Landsat-7影像。
表3 Landsat-7 ETM+波段介紹
|
波段 |
波長(µm) |
波段介紹 |
解析度(m) |
|
01 |
0.45 - 0.52 |
Visible Blue |
30 |
|
02 |
0.52 - 0.61 |
Visible Green |
30 |
|
03 |
0.63 - 0.69 |
Visible Red |
30 |
|
04 |
0.76 - 0.90 |
Near-Infrared |
30 |
|
05 |
1.55 - 1.75 |
Near-Infrared |
30 |
|
06 |
10.40 - 12.50 |
Thermal |
60 * (30) |
|
07 |
2.08 - 2.35 |
Mid-Infrared (IR) |
30 |
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08 |
0.52 – 0.90 |
Panchromatic |
15 |
*ETM+熱波段原始資料空間解析度為60公尺，但其產品重新取樣為30公尺
（資料來源：USGS）
圖1 Landsat-7於2003年6月8日SLC故障後鋸齒狀影像
Landsat-8及Landsat-9分別於2013及2021年發射，原始資料和初階產品皆免費提供給大眾，空間解析度為15~30公尺，條帶寬度為185公里，臺灣全島影像是由兩個條帶拼成，衛星再訪周期為16天。Landsat-8搭載操作陸地成像儀(Operational Land Imager, OLI)及熱紅外線感測器(Thermal Infrared Sensor, TIRS)，Landsat-9則搭載OLI-2及TIRS-2。Landsat-9的感測器波段與Landsat-8相同，但輻射解析度比較高，可以偵測地表更細微的變化，表 3為Landsat-8/9波段介紹，波段1至9位於OLI/ OLI-2上，波段10、11則位於TIRS/ TIRS-2上。
表3 Landsat-8/9波段介紹
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波段 |
波長(µm) |
波段介紹 |
解析度(m) |
|
01 |
0.43 - 0.45 |
Ultra blue (Coastal/aerosol) |
30 |
|
02 |
0.45 - 0.51 |
Visible Blue |
30 |
|
03 |
0.53 - 0.59 |
Visible Green |
30 |
|
04 |
0.64 - 0.67 |
Visible Red |
30 |
|
05 |
0.85 - 0.88 |
Near infrared (NIR) |
30 |
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06 |
1.57 - 1.65 |
Shortwave infrared (SWIR) 1 |
30 |
|
07 |
2.11 - 2.29 |
Shortwave infrared (SWIR) 2 |
30 |
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08 |
0.50 - 0.68 |
Panchromatic |
15 |
|
09 |
1.36 - 1.38 |
Cirrus |
30 |
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10 |
10.6 - 11.19 |
Thermal infrared (TIR) 1 |
100 * (30) |
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11 |
11.50 - 12.51 |
Thermal infrared (TIR) 2 |
100 * (30) |
*熱波段原始資料空間解析度為100公尺，但其產品重新取樣為30公尺
Landsat-8及Landsat-9兩顆衛星一起工作，可增加觀測的時間覆蓋範圍，每8天能完成一次完整的地球取像。對於地物分析能力相當高，可應用在大規模的災害監測、土地利用與環境污染等。Landsat系列衛星可以協助區分人為還是自然造成的地表變化，以及監測全球森林動態、都市擴張、珊瑚礁衰退程度和氣候變遷等，圖 2為2013年8月6日Landsat-8與2022年7月22日Landsat-9拍攝影像高雄市桃源區勤和里地貌變異差異比較。
圖2 高雄市桃源區勤和里2013年8月6日Landsat-8拍攝影像(上圖)與2023年5月6日Landsat-9拍攝影像(下圖)
影像來源：BigGIS (https://gis.ardswc.gov.tw/map/)
參考資料
USGS https://www.usgs.gov/landsat-missions