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遙感探測

遠距離取得受測物體訊息的探測技術,簡稱遙測。遙測技術無須接觸物體,可快速有效的獲得大範圍的資訊,是環境監測與資源探勘有利的工具。廣義的遙測包括電磁波、震波、聲波、溫度、電磁場、重力場等。狹義的遙測則僅對地面物體反射及放射的電磁輻射能量進行偵測與分析。
將電磁波感測器安裝在特定的航空及太空飛行載具上,自高空接收記錄地球表面和接近地表的電磁波資料,經過整理分析可轉換成遙測影像。由於不同的地表或地物會有不同的電磁波譜反射和輻射特性,根據影像中的波譜特徵差異可加以識別。遙測技術具有全面性、即時性及週期性蒐集資訊之優點,可廣泛應用於自然與人文環境的了解與管理,包括科學研究、國防軍事、天候氣象、地表變形、環境監測、災害評估、土地利用、農產規劃與普查等多方面的用途。
電磁波可在真空的狀態下傳送,大部分的太空遙測感測器都設計為利用電磁波進行,最常使用的電磁波是太陽光。太陽光充分分布在地表的每一個角落,科學家可利用太陽光在介質或物體表面不同的穿透、散射或反射等傳送特性,分析地面物質的分布或變化。此外,太陽光包括許多不同的波段,對遙測技術而言不同波段有各自的用途,例如可見光可製作地表影像或繪製氣象雲圖,紅外光可反映溫度及探測水或水氣的分布等。
太陽光的波段、強度與分布無法人為控制,因應特殊需求必須控制電磁波發出的時間、角度或波長時,必須選擇由感測器自行放出電磁波進行遙測。一般而言,能量由感測器自身發出的遙測方法稱為「主動式遙測」,例如:雷逹波、雷射遙測等。如果能量並非由感測器自己發出,感測器僅接收物體表面散發的能量,則稱為「被動式遙測」,例如:可見光、紅外光遙測等。
遙測技術最早可以追溯到1858年利用熱汽球在巴黎上空拍下的第一張空照圖。約一百年後,第一張人造衛星影像於1959年由太空傳送回地球,正式開啟了太空遙測的新頁。遙感探測所使用的載具主要有:(1)人造衛星:運行於地球軌道上,位置高,影像涵蓋面較廣,可快速收集大範圍的地表資訊;週期性環繞地球,可重複拍攝同一地區不同時間的影像,便於針對同一地區進行長期的觀測和分析。(2)飛機:從空中進行探測,比衛星更為靈活機動,拍攝的範圍比衛星小,影像解析度高於衛星。屬於任務性拍攝工作,可補充衛星的不足,卻無法重複長時間的觀測。(3)無人飛行載具:利用無人小飛機進行遙控拍攝。航高低,因此能提供極高解析度之遙測資料;最大的優點是經濟,機動力強,可提供最即時的影像,較寬鬆天氣條件即可操作,且不需有跑道。拍攝涵蓋面較小,常因為飛機姿態控制不易,導致影像幾何校正困難。
第一枚專為遙測目的設計的資源衛星ERTS-1在1972年升空,當時僅酬載一具四波段的感測器。近年感測器製作大幅進步,可觀察的電磁波譜從可見光擴展到紅外光及微波,增加了資訊的來源;另外,由於電腦及資訊科技的普及,為資料量龐大的遙測影像提供快速處理平臺,將遙測技術推向實用化及商業化的層面。
太空遙測在臺灣近年來也有長足的發展,第一枚衛星福爾摩沙一號於1999年發射,是兼顧科學與遙測任務的衛星。主要酬載為海洋水色照相儀,目的在提供海洋相關領域之實驗資料,作為環境、漁業、工商業及學術界實用及理論研究的根據。2004年發射的福爾摩沙二號也是以遙測為主要任務,配備遙測影像儀,每天對臺灣及附近海域取像,提供解析度2公尺的黑白影像及解析度8公尺的彩色影像,已廣泛應用於土地利用、農林規劃、環境監控、災害評估、科學研究、科學教育等相關之民生與科學用途。

撰稿者:張中白
最後修訂日期:98年09月24日
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