從「2016地球科學系統學術論壇」看遙測技術應用

Storyteller/酒屋白鵝

在地理學中有三個重要的應用技術:地理資訊系統(Geographic Information System, GIS)、全球定位系統(Global Positioning System, GPS)、遙測(Remote Sensing, RS),這次藉由2016年在文化大學盛大舉辦的「地球科學系統學術論壇」跟大家分享遙測的應用。

山東農業大學資源與環境學院院長,趙庚星教授為大家帶來「黃河口生態脆弱區土地利用時空變化及驅動因素分析」,利用遙測影像得到多時序土地利用面積及種類的變化,並利用重心轉移模型研究得到土地利用之空間變化特性,再和氣象、水文、社會經濟資料做相關性等分析,以了解土地利用變化的驅動原因。

 

土地利用的調查

在探討都市土地利用分區時,都市計畫圖是我們常用的工具之一,按照都市計畫法的規定,都市的開發、土地利用都必須符合都市發展計畫的規定,也就是說,我們在做土地利用的研究時,最常使用的是事前規劃好的都市計畫圖,而不是真實情況的土地利用圖。那麼我們是否有真實的土地利用圖呢?有的,內政部會實施全國性的土地調查,分為多年期計畫,民國82年為一次調查,在民國95年進行第二次,大家是否發現每一次全國性的調查需要花上好幾年的時間,並且調查的頻率不高,因此在做研究時,無法只單純依靠政府的公開資料。

在遙測影像應用技術成熟之前,野外調查是最常使用的方式,透過直接到現場調查獲得真實記錄,但缺點就是耗時耗力。為了可以得到短時間內土地利用的變化情形,以及得知過去的土地利用情形,學習如何從遙測影像中得到地表上不同的地物分類是一項重要的事情,我們可以利用航空照片直接判釋,或是利用衛星影像中地表不同物質對不同波段有不同的反射率,將地表上水田、旱田、天然林、鹽荒地、水域、住宅區等等分類出來。

遙測影像是不是很厲害!利用衛星影像或是航空照片,我們便能清楚地表特徵,像是地物的分布,但這也不是完全萬能,總是會有些微誤判,這時就需要其他的資料輔助判釋,或甚是精進判釋方法。

土地利用分區(資料來源:國土測繪資訊整合流通倉儲服務網站)

 

 

都市計畫使用分區圖(資料來源:全國土地使用分區資料查詢系統)

 

更多的衛星遙測

在下午的場次,中央大學太空及遙測研究中心,劉千義助理教授則是帶來「從太空看地球」,介紹氣象衛星資料,以及如何應用在氣象觀測,和上面提到的遙測影像有著天差地遠的不同。天氣現象是一個立體3D的概念,對流層內大氣的擾動形成各式各樣的天氣現象,高空中的資訊都是需要被分析的,因此藉由氣象衛星,我們能得到三維空間的大氣溫溼度、風場(風向、風速等)、雲(雲高、雲頂溫度等)、微量氣體分布(臭氧、甲烷、二氧化碳等)、降雨、地球能量收支、氣膠及大氣汙染等資訊,其中就提到當降雨發生時,雨下最大的地方並不是在地面,而是在高空中。

Himawari 8紅外線雲圖色調強化版,顯示雲頂及無雲區地貌的溫度(資料來源:中央氣象局網站)

若是高度仰賴氣象衛星提供氣象的觀測資料,那麼獲得資料的頻率便是一件需要重視的事情,上中央氣象局的網站便可以發現,雨量資料是以十分鐘為單位的在收集,畢竟天氣變化莫測,隨時隨地、每分每秒皆在變化,若沒有多個衛星同時進行監測,則難以獲得高頻率的氣象資料,為了解決這樣的問題,出現了NASA A-Train,將各國的衛星排成一列同時對地面進行掃描。(這不禁讓人想到學術及資訊交流共享的可貴)

A-Train示意圖(資料來源:http://atrain.nasa.gov/taking.php)

除此之外,也可藉由地球同步衛星獲得高頻率氣象資料,目前是日本的Himawari 8衛星監測著東亞地區,未來美國、中國、歐洲也將陸續發射地球同步氣象衛星。

當我們獲得了大量的資料之後,便能開始進行分析啦!和地面的觀測資料互相配合分析後,最重要的還是希望能夠越發精確地預測未來的天氣,甚至是颱風的路線等等,在我們面臨到比較極端的天氣時,才能做好更多的準備。

大家往回看便能發現,這些研究的目的都是為了更了解我們生活的這個環境,而在人文及自然研究的領域遙測影像皆是很好的資料收集工具,尤其是我們所無法到達及接觸的地區,更是需要遙測技術的幫忙,因為遙測就是在不與物體、區域或是現象做直接接觸的情況下,用特定儀器進行相關的數據收集並加以分析,有了遙測我們因而能打開我們的視野。

 

參考資料:

常春艳,趙庚星,王凌,等.(2012)黃河口生態脆弱區土地利用時空變化及驅動因素分析,農業工程學報

都市計畫法

國土利用調查成果資訊專區

國土測繪資訊整合流通倉儲服務網站 

全國土地使用分區資料查詢系統

交通部中央氣象局