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千里遙測 近在咫尺

科學家利用人造衛星上的感測器,將人眼視界範圍,從身邊周遭數尺,擴大至數百公里外的高空,遙望我們人類所處的藍色星球,可有效的運用在環境監控,替科學家蒐集環境監測資料,例如:災害觀測、環境變遷,以及人類在現今文明與科技進展時所留下的生物痕跡。
 
 

1957年10月4日,蘇聯的史普尼克1號衛星(Sputnik 1)在拜科努爾太空中心射升空,成為人類歷史上第一個進入行星軌道的人造衛星,自此,人類正式進入探索外太空的時代,也開啟各國利用人造衛星進行的遙測技術如火如荼的發展。遙測技術,顧名思義就是遙感探測,利用感測器由遠端去觀測物體,小至平日生活中以眼睛閱讀書報、電子產品,大至衛星由數百公里外的高空向地面拍攝,都屬於遙測的一環。

 

衛星影像具備拍攝範圍廣泛、空間解析度高、反應時間快、不受地形限制等優勢,可以有效運用在觀測地球表面、地貌、環境變化上,提供政府蒐集環境資料、災害防治、建設等項目上。本展介紹遙測技術的應用與成果分別為:生痕、災害觀測、環境變遷,邀請您一起透過衛星來觀測臺灣。

 

生痕

「凡走過必留下痕跡」,生物生活過的痕跡,稱為「生痕」,例如恐龍留下的腳印、螞蟻構築的巢窩等等,而人類生痕隨著產業發展更加豐富多元,從衛星地圖中可以看見台灣各個地區的產業特性,以及與週遭環境的差異、對比。

 

從衛星影像中可見,烏山頭水庫由山谷向外延伸,呈現碎形的幾何圖形;屏東內埔老埤農場深淺黃綠交錯的方格,是多元作物種植的成果;高雄茄萣的養殖魚場,由緊密的藍色小方格組成;世界最大的單一石化園區雲林麥寮六輕,是填海造陸工程的結果,在衛星地圖中可見它與周遭農田、沙洲形成強烈的對比;高雄杉林永久屋園區的灰色棋盤狀建築群,與周遭零散的聚落有明顯差異;高雄港區從過去勞力密集型的港埠,轉型為今日以藝文、觀光為號召的新型港口;屏東、恆春地區大量的蓮霧園,因為不同花期品種的緣故,地圖上數種色彩縱橫交錯;臺中新社花海,各色花卉層層堆疊,構築出絢麗的美景;高屏荔枝園翠綠的荔枝樹,與周遭古寺廟宇形成鮮明對比;花蓮的西瓜種植區域,依傍著綠色農田與藍色溪水,灰白色瓜田工整排列;屏東近海養殖興盛,方格狀的漁塭密佈沿海地區;澎湖海域四周,箱網、漁具以及若隱若現的珊瑚礁,構築出獨特的海上牧場景觀。

 

 

災害觀測

颱風、地震等天然災害,以及禽流感、非法燃燒農業廢棄物等人為災害,都可能造成人民生命、財產的重大所失。衛星地圖能夠清楚呈現災害對地表環境產生的變化影響,讓政府能夠更明確地掌握災情、影響範圍,方便管理。

 

從衛星影像中,可見臺灣幾起規模重大的自然災害,對環境所形成的影響。九二一地震後,大量土石阻塞清水溪渠道,形成新草嶺堰塞湖,而後經過多次颱風侵襲,湖水面積因為土石淤積而漸漸縮小。2009年莫拉克風災的驚人雨量造成太麻里溪溪水暴漲,河道彎曲變形,周遭滿目瘡痍,而後數年間經過重整,慢慢恢復原本的井然有序。2013年康芮颱風溢淹範圍,透過雷達影像分析,可清楚看見藍色區域為溢領範圍。

 

而雷達干涉影像能夠進一步了解地震造成地表的變形程度,干涉環由紅至藍代表雷達波的完整週期,變形量等於雷達波一半的波長,透過干涉環可以計算出地表變形程度,2016年的美濃地震、2018年的花蓮地震,也以相同方式測出地層斷裂程度。透過超高解析衛星影像以及利用雲端影像製作、 可旋轉的3D點雲影像,看見斷裂的七星潭大橋橋面、坍踏的雲門翠堤大樓在花蓮地震前後的對比。

 

高解析度的衛星影像能夠直接分辨看出地面上的物體,適合拿來追蹤物體的移動,例如透過衛星影像可辨別水池上的白點是活動中的鴨鵝,明確控管家禽的活動、防範禽流感疫情;也可以用來監測農業廢棄物的燃燒,並利用紅外線衛星影像搭配無人飛行機所拍攝的現場照片進行更精準的監測。

 

環境變遷

科技的進步為人類帶來舒適、便利的生活,也形成了顯著的自然及人為變遷,如高鐵、港口、都市規劃等衛星影像圖,透過改變前後影像圖、三維視覺模擬,以及環境監測影像,能夠看見環境的變化。

 

從前後衛星影像圖對比可以觀察到一地長時間的地景變化:桃園高鐵站位置原本是農田,隨著工程進行也讓周遭地景產生變化;高雄港面積改變,與產業發展息息相關;淡水新市鎮1993至2017年間城市發展的軌跡等等,更是國土利用變遷檢測、珊瑚礁檢測、濕地檢測不可或缺的資料。

 

衛星資訊還可以成為製作三維空間視覺模擬、城市模型的重要依據。三維視覺模擬以電腦預先視覺化模擬瀏覽清除工程,可以有效傳達三維空間的資訊,幫助工程人員有效的評估施工方法與工程規劃。

 

遙測技術,從生痕、災害觀測、環境變遷等多方角度切入與靈活運用,賦予人類更近一步探索地球奧秘的能力,透過衛星影像,地表奧秘、生態環境、景觀變化等規模宏大、歷時漫長的事件,都可以清楚掌握,協助我們應對、預防變幻莫測的自然環境;也給予我們鑑往知來的方向,透過長時間累積的衛星影像資料,了解過去、預測未來,並以嚴謹的科學態度為當下做最好的準備。
 
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企劃製作
監製:科技部
策展:中央大學太空及遙測研究中心 蔡富安主任
設計:東臺傳播股份有限公司

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中央大學太空及遙測研究中心 蔡富安主任

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