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遙感探測Remote Sensing

謝有忠 (Hsieh, Yu-Chung)

  遙感探測簡稱為遙測或遙感,一般定義為利用儀器偵測目標物反射或放出的電磁輻射來決定其物理性質的技術。廣義來說,乃指與目標物不直接接觸,只需利用儀器便可獲得與分析目標物資訊的科學技術。狹義來說,指的是利用空中或太空載台的感測器,以電磁能的操作方式,進行地球資源的監控、製圖和探測。

  根據接收到的電磁波資訊的來源,可以分為主動和被動遙測。一般遙測儀器若能發射電磁波,然後接收目標物反射的資訊,稱之為主動式遙測。例如以各種雷達系統來偵測大氣或地表現象,或光達(LiDAR)以雷射光束量測地形資料,就屬於主動遙測。反之遙測儀器僅接收目標物發出或反射太陽光波的資訊,而不發射電磁波,則稱為被動式遙測。一般衛星影像或是航空照片,就屬於此類。

  根據平台分類,遙測可分為手持(Hand Held)、地面(Terrestrial)、空載(Airborne)和衛載(Satellite-borne)等,其中空載遙測是飛機等航空器,攜帶感測器對地面目標進行觀測,衛載遙測是指感測器被放置在地球外圍或大氣層外的人造衛星上。根據感測器感知電磁波波長的不同,遙測又可分為可見光—近紅外(Visible-Near Infrared)遙測,紅外(Infrared)遙測及微波(Microwave)遙測等。

  遙測的最大優點是能在短時間內取得大範圍的數據,訊息可以圖像與非圖像方式表現出來,以及針對難以抵達或危險的區域進行觀測。遙測技術主要用於測量製圖、航海、農業、氣象、資源、環境及行星科學等等各領域,包括地質調查、遙測研究、土地利用分類、製圖、坡地監測、海岸變遷偵測、水資源監測、災害調查、氣象預報及農作物生長監控等。

  遙測的發展,初期以航空測量照相系統為主,以軟片為感測器,感測範圍為近紫外線、可見光、及近紅外線等波段,約在電磁波0.3~0.9μm的狹窄範圍。衛星遙測的發展,最早由蘇聯於1957年發射人類史上第1顆人造衛星:史波尼克1號(SPUTNIK 1),以探測大氣層資訊為目標。美國則於 1972年發射地球資源科技衛星ERT-1,後來改稱為Landsat-1,開啟了人類對地球資源之調查、環境監測及影像製圖等之新紀元。後來美國陸續發射Landsat系列的資源衛星。法國也於1985年發射Spot-1衛星,進入衛星製圖階段。歐洲太空總署分別於1991與1995年發射ERS-1及ERS-2,加拿大也於1995年發射Radarsat。近年來臺灣在衛星發展亦有所斬獲。福爾摩沙衛星(原稱中華衛星)一號、二號及三號皆已發射成功,後續衛星計畫亦持續規劃進行中。福衛2號屬於地球觀測衛星,不僅對臺灣地區,也可對全球陸地及海域進行遙測作業,所拍攝的影像資料可應用於國土規劃、資源探勘、環境保護及防災救災等。其成果也成功應用在南亞海嘯、四川汶州地震、日本地震、莫拉克風災等防救災資訊的提供。

圖1 遙測原理示意圖

圖1 遙測原理示意圖
謝有忠(Hsieh, Yu-Chung)

圖2 地面光達系統的操作實景

圖2 地面光達系統的操作實景
謝有忠(Hsieh, Yu-Chung)

圖3 正射航空照片

圖3 正射航空照片
謝有忠(Hsieh, Yu-Chung)

圖4 龜山島ASTER衛星影像

圖4 龜山島ASTER衛星影像
謝有忠(Hsieh, Yu-Chung)

圖5 臺灣福爾摩沙衛星2號影像應用在地質災害調查

圖5 臺灣福爾摩沙衛星2號影像應用在地質災害調查
經濟部中央地質調查所(Central Geological Survey, MOEA)