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森林事知多少:森林經營的利器–遙測技術

92/06/09 瀏覽次數 9425
遙感探測(簡稱遙測)是利用可見光與看不見的電磁波,間隔相當距離從事量測;廣義的遙測技術應泛指不接觸實體進行量測所衍生的技術。一個遙測系統中至少應包含載體、感測器及處理系統等三大部分。舉例來說,當你遠遠地看見一個帥哥或美女走過來時,如何判斷來人是帥或美,其所依靠的就是遙測技術。亦即當感測器(眼睛)接受到來人的影像時,立即將影像反映至大腦(處理系統)記憶區,經快速比對後,即可得出帥或美、高或低等判斷,而眼睛靠身體(載體)的移動,可以到適當的地點去做觀察,這一切運作就是我們所謂的遙測技術。

遙測技術的概念

在臺灣,因為航空測量(簡稱航測)技術發展較早,當衛星遙測技術引進時,為有別於航測技術,一般即以「遙測」稱之,造成「遙測」技術幾乎可與衛星遙測技術劃上等號。但對資源分析者而言,所謂的遙測技術應包含航測、衛星遙測及其他遙測方法,而非單指衛星遙測的部分。本文所討論的遙測技術,即包括航測、衛星遙測及其他遙測方法。

一個遙感探測系統中至少應包含載體、感測器及處理系統等三大部分。載體為承載感測器及處理系統的載具,如飛機或衛星等。感測器是最為重要的部分,亦即利用不同感測器感應不同範圍的光譜並加以記錄。因感測及記錄方式的不同,而有類比式或數位式的分別。至於處理系統則可分為記錄處理系統、傳輸處理系統及事後處理系統,這些處理系統主要是為了將感測器所感應的訊號保存記錄下來。

如前文所說,「人」就是一個最好的「遙測系統」實例,人的身體是「載體」,眼睛是「感測器」,腦可算是「處理系統」。每當人走到不同的地方,眼睛看到不同的事物,便交給大腦去處理分析,到底看到什麼東西。所以從載體的不同來區別航測或衛星遙測,應是最容易的方法。

遙測技術的回顧

遙測技術應用的歷史可追溯至民國四十年代。早期在遙測技術的推廣上,因無專責機構,主要仰賴於臺灣省農林廳林務局轄下的農林航空測量所。直到一九七二年美國發射第一枚地球資源衛星,正式啟開資源衛星探測的新頁,也讓人們首次能從太空進行全球資源探測工作。

利用衛星來探測地球資源,不但開拓了人們的視野,更重要的是任何人均可選購資源衛星資料,從事資源探測的研究,促使興起一股地球資源研究熱潮。我國有鑑於發展遙測技術的重要性乃於民國七十三年在農業委員會下成立「遙測小組」,專責推動遙感探測技術。歷經二十餘年的努力,不論在航測或衛星遙測方面均能日益成長、茁壯,且有相當不錯的成果。

在臺灣最早大規模應用航測技術,要算民國四十三年至四十五年間的第一次全省森林資源及土地利用調查。四十餘年來航測技術已廣泛應用在各方面,不論是資源調查、災害調查、臺灣地區基本圖與主題圖系統的建立,以及臺灣地區數值地形資料的錄製,均有顯著的成績,尤以最後者更是一個值得一提的成功案例。

農林航空測量所利用以往航測技術製作的基本圖資料,建構了臺灣地區的數值地形資料,可作為地理資料系統中的地形建檔基本資料。民國七十六年至七十八年間,量測錄存數值已達四千六百幅。此項資料出版後,廣受很多機關的歡迎與購用。自民國七十八年至八十一年初已有百餘個單位申請拷貝相關資料,且申請數量常達數千張。此一成果可算是資料流通與分享的成功個案。

我國遙測技術的應用,始於民國七十三年農業委員會成立「遙測小組」。至八十三年止,在遙測技術研究方面共有研究計畫成果三百餘項,其中大部分是自然資源的研究。

另外國科會國家太空實驗室於民國八十年二月起,委託中央大學太空及遙測研究中心執行為期三年的「設置資源衛星接收站」計畫。且於民國八十二年底,資源衛星接收站正式對外運轉使用,為衛星遙測技術的應用立下一個新的里程碑。資源衛星接收站的設立,對於日後資源衛星資料的獲得,提供了更便捷的服務。

在衛星遙測實際應用方面,經農委會水土保持局多年來的推動,衛星影像在山坡地違規開發的取締工作上的應用已達成熟階段,目前已推廣至縣市政府執行。

遙測技術的應用

遙測技術應用的項目相當繁雜,以下以林火跡地方面的應用加以說明。二○○一年二月十一日上午十時三十分國有林大甲溪事業區第二十三林班與民間果園接壤地發現森林起火,雖然隨即由林務局東勢林區梨山工作站進行動員滅火。但因氣象、地形及燃料因素的影響,火勢蔓延並擴大,無法及時控制。二月十二日這場被命名為「梨山林火」的事件成為媒體焦點,火場周邊聚集各種媒體並即時報導。直到二月十三日下午火場始獲得控制,並隨即在晚間十時宣布撲滅。總計在短短三天當中動員林務局、雪霸國家公園、警消、國軍等394人直接進入火場,其餘周邊支援人力也高達數百人。

「梨山林火」之所以被全國注目,除因林火擴展實況被媒體詳加報導外,也因位於雪霸國家公園範圍內,及與櫻花鉤吻鮭保護區接鄰,因而認為可能造成重大生態災害。依火後航照圖估測受波及面積約為260公頃,被燒的森林幾乎全為臺灣二葉松造林地,又根據林務局所擬復育計畫,該地區未來兩年復育工作須花費三千三百萬元。

一如往常,對於如此大面積的林火跡地,林務局都會派出航照飛機對火燒範圍,利用彩色紅外光底片進行攝影與判釋,區分出不同受害等級。此一方法常見的缺點包括判釋結果常因個人因素而有所出入,及在範圍的圈定上也會因目視轉繪而發生誤差。上述缺憾,現在已可利用中央大學太空及遙測中心地面接收站所接收的法國SPOT衛星影像資訊作為媒介,而有效地區分出受害的不同等級。

新的作業方式係利用衛星影像中紅光與近紅外光的反射資訊,所衍生計算的常態化植生指數減少的程度作為分區的依據。常態化植生指數是將兩期影像的近紅外光與紅光相減再除以二者之和,常態化植生指數愈大,表示植生量愈多。

對於正常的綠色植生而言,因吸收紅光進行光合作用,造成紅光反射量少,相對的植生因大量反射紅外光,所以其常態化植生指數偏高,在衛星影像圖中,呈現紅色區域。至於林火跡地則因地上植生已被破壞殆盡,因此在衛星影像上呈現一片黑色,常態化植生指數圖上也顯示出一片黑色區域,經比對後其區域確實能反映出林火跡地的範圍。

除了林火跡地範圍的偵測外,遙測技術在森林經營方面仍有許多應用。例如森林的分布、森林健康的偵測、森林生物量的估算等,均需仰賴遙測技術的協助。

森林資源經營者對於遙測技術的應用,寄予相當厚望,希望它能早日落實於森林資源的經營管理。雖然現有的遙測技術並不足以完全滿足這樣的需求,但已有許多應用實例,且其成效良好。可惜至今尚有許多森林資源方面的問題還是無法解決。所以在思考如何善用遙測技術之前,應先了解遙測技術的特性與限制,再選用適當的方法以發揮其力量,這才是有志者應該共同努力的方向。
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