台灣軍方衛星影像計畫秘辛

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/30 10:10:39
美國Space Imaging公司所屬的IKONOS商用影像衛星於1999年9月24日在美國加州范登堡空軍基地發射升空後,由於可提供解析度1公尺(即影像中的一點為1平方公尺,也就是小於1平方公尺的物體無法顯示)的衛星影像,不僅使得世界各國獲得高解析度商用衛星影像的門檻大幅降低,對台灣軍方而言,更是別具意義。因為自1974年美軍撤出由台灣使用的U-2高空偵察機,結束對大陸偵照任務後,台灣空軍的偵照範圍僅限於北自浙江溫州南到廣東汕頭(澄海)這段大陸沿海區域。IKONOS的商用衛星影像使得軍方能突破對大陸偵照的瓶頸,使偵照範圍得以由沿海沿伸至內陸,最重要的是影像品質也可媲美空照圖。實例就是,2000年5月12日美國科學家聯合會(FAS)公布一批美國IKONOS商用影像衛星所拍攝大陸東南沿海空軍基地的衛星影像,即為軍方訂購的。
雖然IKONOS商用衛星影像使軍方初具「天眼」功能,但是仍不能隨心所欲的運用。真正讓軍方想看那裡就看那裡的是,2000年12月5日在俄羅斯西伯利亞發射的以色列國際衛星影像公司EROS-A1商用影像衛星(解析度1.8公尺)。因為發射一枚衛星耗資龐大,為了及早回收成本,國際衛星影像公司在衛星升空前就推出數種「套餐」供世界各地客戶選擇,各式套餐提供的服務都不同,但簡單的說就是「買越多越便宜」,最特別也是世界僅有的服務就是「衛星運作夥伴」(SOP),內容就是出售衛星部分區域控制權,即客戶可以擁有衛星部分區域控制權,一旦衛星進入客戶設定區域,客戶即可接管衛星,全權掌控偵照目標,最重要的是可即時接收衛星影像,具有提供即時情報的功能。這種全世界獨一無二的服務,引起軍方濃厚的興趣。於是台灣二個衛星影像最大使用單位:國防部電訊發展室和國安局,以「浩全專案」為名在1999年底由當時的參謀本部聯二情報次長,現任空軍作戰司令馮世寬中將與以色列國際衛星影像公司簽約參與「衛星運作夥伴」計畫。2001年1月18日EROS-A1從太空軌道傳回第一張衛星影像到以色列的地面控制站,除了確認EROS-A1功能一切正常外,也正式宣告軍方進佔「太空高地」。
國際衛星影像公司的「衛星運作夥伴」服務,提供給客戶的最大操控衛星範圍遠達半徑2,000至2,400公里,不過我方考慮到實際需求、經費限制及接收站的影像接收範圍,並沒有購買最大範圍,最後是以台灣衛星接收站半徑1,000公里為我方操控範圍,簽約的費用是由國防部支出,國安局則出錢購買相關的電腦設備。與以色列簽約後,軍方積極進行相關配合措施的籌備工作。當時台灣唯一具有長距離衛星影像接收能力設備的只有位於中壢的中央大學太空及遙測研究中心,影像接收範圍半徑遠達3,000公里,足敷軍方需求,因此就與中央大學協商借用太遙中心接收設備接收EROS-A1衛星影像。不過基於保密,太遙中心只是扮演中繼站的角色,並無法得知軍方拍攝的地點和影像內容,即EROS-A1衛星影像經由太遙中心設備接收後,就直接轉存到軍方的電腦中。
目前「浩全專案」是在國安局「前瞻通訊實驗室」下運作,但影像則由國安局和國防部共享,國安局使用單位以掌理科技情報與電訊安全工作的第五處和電訊科技中心為主,國防部則是電展室六處。當時為了配合處理大量的EROS-A1和IKONOS衛星影像,電展室於2000年時還在六處增設衛照組。其實軍方購入商用衛星影像的時間甚早,1980年代時空軍就已開始購買商用衛星影像,當時至今軍方已陸續購入不少商用衛星影像。
另外,國安局在衛星影像判讀上也著墨頗深,除了一般影像判讀外,電訊科技中心也曾針對「超/多光譜衛星影像」的判讀進行研究,藉以了解衛星影像用於目標偵測與特徵識別的效能。所謂超/多光譜是指衛星感測器具有多個波段,美國IKONOS商用影像衛星就具有多光譜功能,其多光譜共有四個波段分別為藍光段、綠光段、紅光段和近紅外光段,因此可拍攝影色影像,不過EROS-A1的感測器只有單一波段,因此影像只有黑白一種。
至於超光譜則是指衛星感測器波段非常多,可能高達數十個,甚至上百個。因為不同的地表物對各個波段的反射特性都不相同,簡單的說就是在衛星影像上呈現的顏色會不同,所以波段越多越容易分辨各式地表物。目前商用影像衛星具有超光譜功能者,大多為資源衛星,解析度並不高,不過值得注意的是,雖然一般可見光的衛星感測器只能拍到樹梢的影像,樹下到底藏什麼東西就無能為力了,不過因超光譜衛星感測器已可分辨不同樹種的反射特性,所以也可辨視偽裝網與樹木的不同。由上述的說明可知,國安局委託研究的目的在蒐集各式地表物的反射模式,以了解營房、機堡、掩體、飛彈陣地和雷達站等軍事設施和一般自然環境的差異性,以加強彩色衛星影像判讀識別技術,並可與黑白影像進行交叉比對,提升判讀精度,此外還可建構資料庫做為日後比對之用,以加快判讀速度。
由於EROS-A1衛星提供的是可見光影像,因此目標區上空是否受雲層阻隔,便成為能否拍攝成功的重要因素。為使氣候干擾降至最低,我方特別發展出一套由衛星雲圖推測隔天雲層分布狀況的軟體,這套軟體除了能幫助使用單位了解目標上空雲層分布情況,最重要的功能就是能找出雲縫,讓衛星能依照既訂計畫進行偵照。
至於EROS-A1偵照目標優先次序是由國安局負責安排,設定偵照目標順序軟體是由國際衛星影像公司提供。由於EROS-A1衛星可以左右各轉23度,因此拍攝區域可以不限於衛星軌道正下方的區域,以480公里的軌道高大約可向左右各擴展近300公里的區域,即可傾斜攝影,也意謂著衛星不必通過目標正上空就可拍攝。旋轉鏡頭雖然可擴大目標選定的彈性,不過因衛星秒速高達7公里,有時也會造成一些距離太近但處於衛星軌道不同邊的目標,受限於衛星轉動速度,而被排序軟體拒絕。所以設定偵照目標的排序,首先要考慮的就是可行性,即在衛星性能範圍內才能偵照,其次就是考慮天候因素,如果其中一個不能符合,就必須重排。因為天候是多變的,最後確切的偵照目標往往是在衛星進入我方控制區域前十分鐘才確定,即便如此偵照成功率仍有限。
太遙中心衛星天線接收範圍達3,000公里,幾乎每天都可接收EROS-A1的影像,接收時間約為早上七點多到下午一點多之間,一天最多可接收兩次影像。接收到的影像會先篩選,再傳到「前瞻通訊實驗室」進行初步處理,最後再分傳國安局和電展室。由於「浩全專案」是在我方控制區域內採「all you can eat」方式拍攝和接收衛星影像,因此費用比單買影像要貴,一年費用約900萬美元,約可接收1,200分鐘的影像。
由於「浩全專案」機密等級頗高,外界所知不多。今年台灣軍方曾有人到以色列參訪,在參觀國際衛星影像公司聽取簡報後,方知台灣是該公司的大客戶。連呂副總統直到今年7月31日陪同陳總統,在國安局長蔡朝明帶領下,密訪「前瞻通訊實驗室」參觀衛星影像接收處理作業流程,才有機會一睹EROS-A1的衛星影像。
值得注意的是,「浩全專案」是國安局和國防部合作的專案,從籌備到開始運作雙方都很重視。國安局是由當時的副局長,即現任局長蔡朝明負責,國防部則是由現任海軍總司令,當時任副參謀總長的苗永慶上將督導,由於這是台灣有史以來第一次可以掌控影像衛星,運作成功即是大功一件,因此在檯面下也常見雙方互相較勁。但是陳總統參訪當天,卻只見國安局長蔡朝明陪同,而不見國防部長湯曜明或參謀總長李傑隨行,不知是否因國安局在年初機密文件外洩後,急欲從我方較能掌主導的科技情報上扳回一城,因此強力主導正副總統參訪,並藉此宣示對EROS-A1衛星的主導權,頗耐人尋味。
當天國安局還贈送陳總統一幅攝於2001年10月5日,台南縣官田鄉西庄村老家的EROS-A1彩色衛星影像。由於EROS-A1原始影像是黑白的,視覺上不甚美觀,國安局還特別以一張解析度為6.25公尺的法國SPOT商用影像衛星的彩色影像,加以套疊製作出官田鄉的彩色衛星影像。因西庄村大多為獨立家屋,加上沒有完整的都市計畫,整個村莊景觀顯得有些凌亂,而且在1.8公尺的解析度下,要分辨錯落的獨立家屋很困難,陳總統若要從EROS-A1衛星影像中分辨自己老家是那一棟並不容易,不過位於西庄村西邊的隆田火車站和位於東邊的國立台南藝術學院校園因目標較大且明顯,並不難辨認。
電展室主要任務是對大陸電訊的電偵和電監,即以訊號情報為主,會跨入影像情報領域,幕後推手和「浩全專案」同一人,即曾任電展室主任的國安局長蔡朝明。蔡朝明在1997年任電展室主任後,就提出接收即時衛星影像計畫,不過受限於當時國際環境並未付諸實現。直到美國聯邦政府同意Space Imaging公司將IKONOS高解析影像出售給世界各地客戶,軍方計畫才有重大突破。因此電展室除了參與「浩全專案」外,也有自己的衛照計畫即「啟元專案」,即在林口監聽站內興建衛星影像接收站,以便直接接收外購的商用衛星影像,同時也加強衛星影像的終端處理設施。「啟元專案」完成後,軍方從操控衛星進行偵照,到接收影像,分析判讀將可一氣呵成。
「啟元專案」在91年國防預算中編列一般設施整建工程經費高達1億4,278萬元,這只是用來興建接收站主體建築而己,至於購置衛星天線、影像接收設備等費用另計,這部分經費也要數千萬元,應已編入機密預算中。另外,「啟元專案」還編列經理裝備購置經費380萬元。這筆費用可能是用來加強衛星影像處理、輸出和儲存等相關設備,以建立資料建檔、系統管理的能量。
軍方林口衛星接收站結構體已大致完成,預計於明年完工啟用,將成為繼監聽站環狀排列天線成為林口台地的另一特殊景觀。因為衛星接收站配置的衛星天線是接收低軌影像衛星訊號,必須能南北轉動,雖也是碟型天線,但外型與一般用於衛星通訊的天線不同,較類似中央大學太遙中心的衛星接收天線。至於天線大小則視軍方需求而定,因為天線直徑越大,接收範圍越大,不過因軍方衛星接收站設於林口台地,地勢較高,也有助於增加接收距離。由於監聽站的環狀排列天線,從衛星影像中看來就像一個大圓圈,很容易辨視,因此衛星接收站的興建應早在共軍的監視中。
目前電展室接收的EROS-A1和IKONOS影像都是原始影像的電子檔,直接顯示在電腦螢幕上解析度不夠,不好判讀,必須再以精密的列印設備轉印為大幅高解析照片才方便判讀。這種列印設備像一檯大型的海報印製機,越精密的列印設備越能將衛星影像精細的放大,以方便閱讀。由於輸出照片速度很慢,且良率並不高,如果短時間內需要印製大量衛星照片,就需要多檯機器同時進行。只是這種列印設備不便宜,每檯至少要一千多萬元。
由於龐大的IKONOS衛星影像訂購量,使電展室早已成為擁有該衛星的Space Imaging公司的世界級大戶美國Space Imaging公司所屬的IKONOS商用影像衛星於1999年9月24日在美國加州范登堡空軍基地發射升空後,由於可提供解析度1公尺(即影像中的一點為1平方公尺,也就是小於1平方公尺的物體無法顯示)的衛星影像,不僅使得世界各國獲得高解析度商用衛星影像的門檻大幅降低,對台灣軍方而言,更是別具意義。因為自1974年美軍撤出由台灣使用的U-2高空偵察機,結束對大陸偵照任務後,台灣空軍的偵照範圍僅限於北自浙江溫州南到廣東汕頭(澄海)這段大陸沿海區域。IKONOS的商用衛星影像使得軍方能突破對大陸偵照的瓶頸,使偵照範圍得以由沿海沿伸至內陸,最重要的是影像品質也可媲美空照圖。實例就是,2000年5月12日美國科學家聯合會(FAS)公布一批美國IKONOS商用影像衛星所拍攝大陸東南沿海空軍基地的衛星影像,即為軍方訂購的。
雖然IKONOS商用衛星影像使軍方初具「天眼」功能,但是仍不能隨心所欲的運用。真正讓軍方想看那裡就看那裡的是,2000年12月5日在俄羅斯西伯利亞發射的以色列國際衛星影像公司EROS-A1商用影像衛星(解析度1.8公尺)。因為發射一枚衛星耗資龐大,為了及早回收成本,國際衛星影像公司在衛星升空前就推出數種「套餐」供世界各地客戶選擇,各式套餐提供的服務都不同,但簡單的說就是「買越多越便宜」,最特別也是世界僅有的服務就是「衛星運作夥伴」(SOP),內容就是出售衛星部分區域控制權,即客戶可以擁有衛星部分區域控制權,一旦衛星進入客戶設定區域,客戶即可接管衛星,全權掌控偵照目標,最重要的是可即時接收衛星影像,具有提供即時情報的功能。這種全世界獨一無二的服務,引起軍方濃厚的興趣。於是台灣二個衛星影像最大使用單位:國防部電訊發展室和國安局,以「浩全專案」為名在1999年底由當時的參謀本部聯二情報次長,現任空軍作戰司令馮世寬中將與以色列國際衛星影像公司簽約參與「衛星運作夥伴」計畫。2001年1月18日EROS-A1從太空軌道傳回第一張衛星影像到以色列的地面控制站,除了確認EROS-A1功能一切正常外,也正式宣告軍方進佔「太空高地」。
國際衛星影像公司的「衛星運作夥伴」服務,提供給客戶的最大操控衛星範圍遠達半徑2,000至2,400公里,不過我方考慮到實際需求、經費限制及接收站的影像接收範圍,並沒有購買最大範圍,最後是以台灣衛星接收站半徑1,000公里為我方操控範圍,簽約的費用是由國防部支出,國安局則出錢購買相關的電腦設備。與以色列簽約後,軍方積極進行相關配合措施的籌備工作。當時台灣唯一具有長距離衛星影像接收能力設備的只有位於中壢的中央大學太空及遙測研究中心,影像接收範圍半徑遠達3,000公里,足敷軍方需求,因此就與中央大學協商借用太遙中心接收設備接收EROS-A1衛星影像。不過基於保密,太遙中心只是扮演中繼站的角色,並無法得知軍方拍攝的地點和影像內容,即EROS-A1衛星影像經由太遙中心設備接收後,就直接轉存到軍方的電腦中。
目前「浩全專案」是在國安局「前瞻通訊實驗室」下運作,但影像則由國安局和國防部共享,國安局使用單位以掌理科技情報與電訊安全工作的第五處和電訊科技中心為主,國防部則是電展室六處。當時為了配合處理大量的EROS-A1和IKONOS衛星影像,電展室於2000年時還在六處增設衛照組。其實軍方購入商用衛星影像的時間甚早,1980年代時空軍就已開始購買商用衛星影像,當時至今軍方已陸續購入不少商用衛星影像。
另外,國安局在衛星影像判讀上也著墨頗深,除了一般影像判讀外,電訊科技中心也曾針對「超/多光譜衛星影像」的判讀進行研究,藉以了解衛星影像用於目標偵測與特徵識別的效能。所謂超/多光譜是指衛星感測器具有多個波段,美國IKONOS商用影像衛星就具有多光譜功能,其多光譜共有四個波段分別為藍光段、綠光段、紅光段和近紅外光段,因此可拍攝影色影像,不過EROS-A1的感測器只有單一波段,因此影像只有黑白一種。
至於超光譜則是指衛星感測器波段非常多,可能高達數十個,甚至上百個。因為不同的地表物對各個波段的反射特性都不相同,簡單的說就是在衛星影像上呈現的顏色會不同,所以波段越多越容易分辨各式地表物。目前商用影像衛星具有超光譜功能者,大多為資源衛星,解析度並不高,不過值得注意的是,雖然一般可見光的衛星感測器只能拍到樹梢的影像,樹下到底藏什麼東西就無能為力了,不過因超光譜衛星感測器已可分辨不同樹種的反射特性,所以也可辨視偽裝網與樹木的不同。由上述的說明可知,國安局委託研究的目的在蒐集各式地表物的反射模式,以了解營房、機堡、掩體、飛彈陣地和雷達站等軍事設施和一般自然環境的差異性,以加強彩色衛星影像判讀識別技術,並可與黑白影像進行交叉比對,提升判讀精度,此外還可建構資料庫做為日後比對之用,以加快判讀速度。
由於EROS-A1衛星提供的是可見光影像,因此目標區上空是否受雲層阻隔,便成為能否拍攝成功的重要因素。為使氣候干擾降至最低,我方特別發展出一套由衛星雲圖推測隔天雲層分布狀況的軟體,這套軟體除了能幫助使用單位了解目標上空雲層分布情況,最重要的功能就是能找出雲縫,讓衛星能依照既訂計畫進行偵照。
至於EROS-A1偵照目標優先次序是由國安局負責安排,設定偵照目標順序軟體是由國際衛星影像公司提供。由於EROS-A1衛星可以左右各轉23度,因此拍攝區域可以不限於衛星軌道正下方的區域,以480公里的軌道高大約可向左右各擴展近300公里的區域,即可傾斜攝影,也意謂著衛星不必通過目標正上空就可拍攝。旋轉鏡頭雖然可擴大目標選定的彈性,不過因衛星秒速高達7公里,有時也會造成一些距離太近但處於衛星軌道不同邊的目標,受限於衛星轉動速度,而被排序軟體拒絕。所以設定偵照目標的排序,首先要考慮的就是可行性,即在衛星性能範圍內才能偵照,其次就是考慮天候因素,如果其中一個不能符合,就必須重排。因為天候是多變的,最後確切的偵照目標往往是在衛星進入我方控制區域前十分鐘才確定,即便如此偵照成功率仍有限。
太遙中心衛星天線接收範圍達3,000公里,幾乎每天都可接收EROS-A1的影像,接收時間約為早上七點多到下午一點多之間,一天最多可接收兩次影像。接收到的影像會先篩選,再傳到「前瞻通訊實驗室」進行初步處理,最後再分傳國安局和電展室。由於「浩全專案」是在我方控制區域內採「all you can eat」方式拍攝和接收衛星影像,因此費用比單買影像要貴,一年費用約900萬美元,約可接收1,200分鐘的影像。
由於「浩全專案」機密等級頗高,外界所知不多。今年台灣軍方曾有人到以色列參訪,在參觀國際衛星影像公司聽取簡報後,方知台灣是該公司的大客戶。連呂副總統直到今年7月31日陪同陳總統,在國安局長蔡朝明帶領下,密訪「前瞻通訊實驗室」參觀衛星影像接收處理作業流程,才有機會一睹EROS-A1的衛星影像。
值得注意的是,「浩全專案」是國安局和國防部合作的專案,從籌備到開始運作雙方都很重視。國安局是由當時的副局長,即現任局長蔡朝明負責,國防部則是由現任海軍總司令,當時任副參謀總長的苗永慶上將督導,由於這是台灣有史以來第一次可以掌控影像衛星,運作成功即是大功一件,因此在檯面下也常見雙方互相較勁。但是陳總統參訪當天,卻只見國安局長蔡朝明陪同,而不見國防部長湯曜明或參謀總長李傑隨行,不知是否因國安局在年初機密文件外洩後,急欲從我方較能掌主導的科技情報上扳回一城,因此強力主導正副總統參訪,並藉此宣示對EROS-A1衛星的主導權,頗耐人尋味。
當天國安局還贈送陳總統一幅攝於2001年10月5日,台南縣官田鄉西庄村老家的EROS-A1彩色衛星影像。由於EROS-A1原始影像是黑白的,視覺上不甚美觀,國安局還特別以一張解析度為6.25公尺的法國SPOT商用影像衛星的彩色影像,加以套疊製作出官田鄉的彩色衛星影像。因西庄村大多為獨立家屋,加上沒有完整的都市計畫,整個村莊景觀顯得有些凌亂,而且在1.8公尺的解析度下,要分辨錯落的獨立家屋很困難,陳總統若要從EROS-A1衛星影像中分辨自己老家是那一棟並不容易,不過位於西庄村西邊的隆田火車站和位於東邊的國立台南藝術學院校園因目標較大且明顯,並不難辨認。
電展室主要任務是對大陸電訊的電偵和電監,即以訊號情報為主,會跨入影像情報領域,幕後推手和「浩全專案」同一人,即曾任電展室主任的國安局長蔡朝明。蔡朝明在1997年任電展室主任後,就提出接收即時衛星影像計畫,不過受限於當時國際環境並未付諸實現。直到美國聯邦政府同意Space Imaging公司將IKONOS高解析影像出售給世界各地客戶,軍方計畫才有重大突破。因此電展室除了參與「浩全專案」外,也有自己的衛照計畫即「啟元專案」,即在林口監聽站內興建衛星影像接收站,以便直接接收外購的商用衛星影像,同時也加強衛星影像的終端處理設施。「啟元專案」完成後,軍方從操控衛星進行偵照,到接收影像,分析判讀將可一氣呵成。
「啟元專案」在91年國防預算中編列一般設施整建工程經費高達1億4,278萬元,這只是用來興建接收站主體建築而己,至於購置衛星天線、影像接收設備等費用另計,這部分經費也要數千萬元,應已編入機密預算中。另外,「啟元專案」還編列經理裝備購置經費380萬元。這筆費用可能是用來加強衛星影像處理、輸出和儲存等相關設備,以建立資料建檔、系統管理的能量。
軍方林口衛星接收站結構體已大致完成,預計於明年完工啟用,將成為繼監聽站環狀排列天線成為林口台地的另一特殊景觀。因為衛星接收站配置的衛星天線是接收低軌影像衛星訊號,必須能南北轉動,雖也是碟型天線,但外型與一般用於衛星通訊的天線不同,較類似中央大學太遙中心的衛星接收天線。至於天線大小則視軍方需求而定,因為天線直徑越大,接收範圍越大,不過因軍方衛星接收站設於林口台地,地勢較高,也有助於增加接收距離。由於監聽站的環狀排列天線,從衛星影像中看來就像一個大圓圈,很容易辨視,因此衛星接收站的興建應早在共軍的監視中。
目前電展室接收的EROS-A1和IKONOS影像都是原始影像的電子檔,直接顯示在電腦螢幕上解析度不夠,不好判讀,必須再以精密的列印設備轉印為大幅高解析照片才方便判讀。這種列印設備像一檯大型的海報印製機,越精密的列印設備越能將衛星影像精細的放大,以方便閱讀。由於輸出照片速度很慢,且良率並不高,如果短時間內需要印製大量衛星照片,就需要多檯機器同時進行。只是這種列印設備不便宜,每檯至少要一千多萬元。
由於龐大的IKONOS衛星影像訂購量,使電展室早已成為擁有該衛星的Space Imaging公司的世界級大戶