目前,國際上有許多重要的衛星在進行全球性的影像收集。例如 TERRA 與 AQUA 衛星上搭載的中解析度成像光譜儀(moderate resolution imaging spectro-radiometer, MODIS),就是目前功能最齊備的感測器,可蒐集大氣、海洋、陸地等的光譜資訊,有助於長期觀測和研究地球系統的環境變遷。
TERRA 與 AQUA 衛星是由美國航太總署(NASA)發射,提供地球表面變化的整體觀測資料,主要目的在於從太空觀測取得海洋、陸地、冰雪圈的相關資訊,以利分析土地利用和土地覆蓋,並研究氣候在季節與年間的變化、自然災害監測、長期氣候變化、大氣臭氧層變化等。
TERRA 與 AQUA 衛星又與地球觀測系統計畫有關。在 1989 年,美國與一些國家共同發起「行星地球計畫」,展開一系列以遙測方式觀測地球系統變動的研究,其中包括建立地球觀測系統(earth observation system, EOS)。EOS 的目標在於:「建立針對地球的整合性空間觀測系統,研究地球系統的各次系統,如陸地、海洋與大氣,及相關自然運作過程。期待能建立整套的資訊系統,並持續蒐集至少 10 年以上各種完整的環境資料。」
最佳敲門磚
MODIS 具有 36 個光譜通道,分布在電磁波譜範圍 0.4 ~ 14 微米內,多波段資料可以同時提供陸地、雲邊界、雲特性、海洋水色、浮游植物、生物地理、化學,大氣中水汽、地表溫度、雲頂溫度、大氣溫度、臭氧、雲頂高度等資訊,適用於對地表、生物圈、固態地球、大氣和海洋進行長期的全球觀測。
MODIS 空間解析度很高,且每日或每兩日可獲取一次全球觀測資料。此外,MODIS 日夜都可提供影像資料,在軌道的白天時段,所有波段都能取得影像資料;在軌道的夜間時段,則只有熱紅外波段的影像資料。
為了建立資料處理模式和演算法,並指導 MODIS 資料的科學討論和應用,EOS 計畫籌組了 MODIS 資料處理和應用的國際研究團隊。這個團隊會把重要的新訊息與各種常態性說明放置在網頁上,也供下載各個科學團隊的相關技術文件,有助於快速了解 MODIS 各項研究的進展與成果。這入口網站請見 http://modis.gsfc.nasa.gov/。
MODIS 取得的影像資料可在下述幾個研究領域發揮重要的作用:地表覆蓋變化和全球生產力–包括區域性地表覆蓋變化的趨勢和模式、作物種類,以及全球初級生產力;自然災害監測–包括洪澇、乾旱、森林草原火災、雪災等;短期氣候預測–季、年的氣候預測,方便改進對短期氣候異常發生時間、地點的預報;長期氣候變化研究–幫助科學家識別長期氣候變化及其趨勢的機制和因素,包括人類影響;大氣臭氧監測–幫助科學家監測大氣臭氧的變化,分析變化產生的原因及對地球系統的影響。
目前,使用 MODIS 影像因缺乏地面樣區調查的配合,因此在生態研究的應用面向上,仍有許多的限制。未來若能配合地面樣區的調查資料,將能更進一步使衛星影像與環境生態研究緊密結合。例如地面樣區調查與從衛星光譜資訊演算而得的植被指數結合,植被指數可用來估計跟植被相關的變數,例如綠覆蓋面積、葉面積指數、被吸收做為光合作用的輻射量、蒸發散等。