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展望系列》遙測衛星 從太空看到你的動作
 
【記者李名揚／台北報導】

在離地表幾百公里的高空，有許多遙測衛星在照相，台灣的福爾摩沙衛星二號可以拍出房屋、道路，美國間諜衛星甚至可拍出人形；太空遙測既可改善人類生活，也可指揮巡弋飛彈，摧毀人類生活，是怎樣做到的？

由國科會與聯合報、公共電視、科學人雜誌、中廣公司、News98合辦、中央大學理學院科學教育中心承辦的「2006展望演講春季系列－觀察與認知：心靈‧生物‧地球‧宇宙」，第五場由中央大學太空及遙測研究中心主任吳究主講「從太空看家園─太空遙測如何改善生活品質」，吸引爆滿聽眾。

吳究指出，遙測就是「遙感探測」，使用儀器不一定是衛星，還包括飛機、船、汽車；除偵測可見光外，也可用雷達；遙測共通點是獲取資料後，要先用電腦處理為影像，把不重要訊息剔除，再進一步詮釋、分析，才能得到有用的資訊。

輻射校正 去除照片陰霾

「輻射校正」是遙測處理非常重要的步驟，吳究表示，大氣中有懸浮粒子，會造成「陰霾」，因此要靠大氣專家，知道光波波長、大氣成分造成的光線傳遞機制，算出陰霾對照片造成多少影響，再把這些去除，就可得出清晰照片。

比陰霾更讓專家頭痛的是「陰影」，因為除正午以外，其他時間太陽斜射，都會使建築物產生陰影；吳究說，去除陰影的過程說起來很神奇，要先將影像分成很多灰階（從純白到純黑分為愈多段，表示灰階分得愈細），透過「影像增揚」技術，把被陰影遮住、肉眼看不出來但電腦可以分辨的物體，在電腦上增顯出來，再和旁邊的同一物體其他部分結合，物體就現形了。

吳究說，仔細看的話，會發現去除陰影的部分，還是有邊緣，並不完美，但在應用影像時已經夠好了；有時也要實地查證，交互比對。

幾何校正 扶正空拍房屋

另一項重要校正是「幾何校正」，吳究表示，真實世界有高有低，但在空中朝下拍攝時，房子看起來會變成「倒下」，要想辦法「扶正」。

最簡單的方法是從另一個角度再看一遍，同一物件的兩個影像，會產生「高差位移」，就可利用立體觀察的原理，讓影像恢復到正常高度；吳究說這是傳統攝影就會用到的方式，可恢復房子高度到誤差只有幾公分。

另外還要透過選定地面控制點，校正地形、衛星位置、感測器本身因素，造成影像變形效應。

吳究指出，現在全台灣已用「每次重複拍攝60%區域」的方式，重疊後建立立體影像，輸入資料庫，每40公尺就有一個高度值；他秀了一張從陽明山側面上方看去的立體影像，說這就是用衛星影像和40公尺網格高度資料疊在一起，再演算得出的影像。

航空遙測 補強衛星遙測

衛星的移動速度是每秒4公里、時速1萬多公里，動得這麼快的相機，怎能把地面拍攝清楚？吳究表示，有兩個解決方法，一是縮短曝光時間，二是做「前移補償」，就是在拍照一瞬間，讓攝影鏡頭朝衛星前進的反方向逆向移動，讓那一瞬間拍照的對象看起來是靜止的。

衛星遙測可和航空遙測相輔相成，吳究指出，航空攝影能偵測的光線波段數較少，只有藍、綠、紅、近紅外光4種，衛星遙測則用特別的偵測器，可偵測多波段光線；波段數多表示資料量多，所以衛星遙測做資料處理時，能分辨更微細的差別。

但衛星遙測也因同一特性，幾何校正比較困難，使得空間解析力不如航空遙測，因此兩者正好可以互補。

應用面廣 算出幾棵果樹

遙測的應用面非常廣，吳究表示，從不同年份的遙測照片，可以清楚看到社會發展情形，也可用作農林規劃，提高國土有效利用程度；除此之外，在搜尋或救難時，例如有船隻失聯，遙測就可提供協助；還有環境監測，包括油輪汙染海域、土石流監測、洪水監測、甚至上次南亞大海嘯淹水範圍，都可在遙測照片上清楚呈現。

台灣應用遙測有一個很困難的問題，就是「植被」，吳究指出，地形高低是國家建設基本資料，遙測本來可以發揮偵測功用，但台灣的植物會把地表形狀遮蓋，不像歐美國家，因季節分明，冬天樹葉落光，就可用遙測測得地形高低。

受限於此，台灣目前正在建立「表面形狀資料」，就是測出各地植物頂上高度分布；另外遙測也可知道果樹長得健不健康，吳究說，果農為避免果樹長太近會影響發育，都一棵棵獨立，因此可用遙測配合「自動影像處理技術」，算出某一片地有幾棵果樹、每棵樹冠涵蓋範圍，就可預測水果產量。

軍事用途 指揮巡弋飛彈

遙測當然不能漏掉軍事用途，福衛二號解析度2公尺（地圖上一個點為2公尺見方），小汽車約為2個點，但美國軍事遙測衛星解析度，最高可到10公分，幾乎可看到人體動作；吳究表示，增加解析度的作法是，讓遙測衛星從原來接近正圓形的軌道，換成橢圓形軌道，讓軍事目標位於軌道近地點正下方，拉近拍照距離，解析度自然提高。

遙測也負起一半指揮巡弋飛彈的任務，吳究指出，巡弋飛彈內存有遙測衛星拍到的地圖資料，發射後會用飛彈下方的相機，邊飛邊攝影，隨時和資料庫裡的地圖比對，修正飛行方向。

另一半則是接收全球定位衛星（GPS）訊號，確認自己位置經緯度，吳究說，從這兩方面計算，就可將巡弋飛彈彈著點誤差減到最小。

【2006/04/11 聯合報】