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衛星影像告訴你水稻分布

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王泰盛｜財團法人農業工程研究中心

劉說安｜中央大學太空及遙測研究中心

何淑霓｜中央大學太空及遙測研究中心

英國「衛報」(The Guardian)網站在今(2016)年3月報導，非洲大片草原正面臨數十年來最嚴重的乾旱及高溫影響，東部到南部地區超過3600萬人正面臨飢餓威脅。衣索比亞是這波乾旱災情最嚴重的地方，造成全國有五分之四的作物無法灌溉，造成嚴重的糧食短缺問題。

世界銀行總裁：「氣候變遷和水資源問題密切相關。人們說碳是氣候變遷的貨幣，水則是氣候變遷的獠牙。接下來的5到10年間，水和糧食的爭奪戰無疑將是氣候變遷最嚴重的代價。」
國際糧價自2007年起飆漲至今，全球各地因極端氣候造成農作物產量逐年減少，聯合國糧農組織(FAO)估計全球目前已經有超過10億的飢餓人口。研究指出過去半世紀極端氣候變遷下，世界總穀物產量平均減少了9%-10%，就亞洲而言，美國科學家研究指出，泰國、越南、中國、印度等亞洲重要稻米生產國，在過去25年由於夜間溫度升高的影響，亞洲地區稻米產量約減產10%-20%。至於台灣，2015年農委會公佈台灣糧食自給率約34.1%，顯見非常仰賴進口以達到國人糧食需求量，而同時政府必須加強與企業的合作、改善農業灌溉設施與方式、保留優良農地、有效利用有限水資源、新品種研發，如此才能減少對糧食進口的依賴，有效解決糧食問題。

政府單位如果可以有效解決及監控區域性糧食產量預估情形，進一步採取相關策略，以穩定區域糧食產量的狀況。透過衛星遙測技術，快速地估算大面積的水稻分布與產量，
我們使用MODIS衛星影像，MODIS衛星影像是由美國太空總署(NASA)所拍攝，可以得到全台灣不同時間或季節的影像。我們利用MODIS影像處理後獲得全台水稻田分布狀況(圖2)，圖中綠色點狀就是台灣水稻的分布範圍，可看出台灣的水稻主要分布中南部地形較為平緩的縣市，如彰化、雲林、嘉義及台南等，為種植較集中的區域。
水稻的生長過程可分為五個階段：播種、出苗、抽穗、成熟及收穫，由於這些變化，地表覆蓋物在衛星影像的觀測下會呈現不同的畫面，MODIS衛星所裝置的感測器可以對不同的地表覆蓋物所反射的不同光譜資訊進行偵測，因此可以快速的獲得大面積農作物的分布情形。

由圖2水稻空間分布結果，MODIS衛星影像估計面積，全台以雲林縣種植面積最多約33,993公頃，其他較高之縣市為彰化縣25,087公頃、嘉義縣19,756公頃及台南市12,987公頃，估計誤差約在10~15%以內。我們所使用MODIS影像已由NASA經過初步校正，但部分區域仍受到雲層影響。整體而言，應用衛星影像所獲得之稻米種植面積推估模式，具備實用性、預測性與即時性的效用。

既然我們可以準確地知道水稻田的分布位置及面積，那麼當乾旱或淹水等天災發生時，就可以快速地估測天災帶來的農作物損失程度，並提供相關農業策略的執行。
（本文由科技部補助「新媒體科普傳播：小王子眼中21世紀的地球」執行團隊撰稿）

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