人造千里眼—監(jiān)測好幫手課件

1、指導(dǎo)教授：何宗儒教授學(xué)生：T974E0012 李佳俊 T974E0013 盧性亨 T974E0016 林育任 T974E0028 蔡俊麟人造千里眼監(jiān)測好幫手國立海洋大學(xué)海洋環(huán)境資訊系碩士在職專班一年級報告內(nèi)容利用衛(wèi)星監(jiān)測的目的1衛(wèi)星監(jiān)測的基本原理2衛(wèi)星的介紹3遙測衛(wèi)星應(yīng)具備哪些特性4衛(wèi)星遙測可運用在哪些地方5利用衛(wèi)星監(jiān)測的目的解決環(huán)境問題的初步階段，涉及全面性、系統(tǒng)化的資料收集，而遙測基本上可提供大範(fàn)圍，多時性及數(shù)位化的環(huán)境資料，同時具備自動化分析資料的系統(tǒng)。衛(wèi)星雷達於災(zāi)害監(jiān)測上，具有全天候性、及時性、獨特性。利用衛(wèi)星影像來協(xié)助我們因應(yīng)災(zāi)變，幫助地面人員在災(zāi)害發(fā)生時處理在地面上遭遇的問題，就更

2、長期而言，用以支援災(zāi)後的復(fù)原與重建。衛(wèi)星監(jiān)測的原理遙測的廣泛定義:是指感測器不需要與目標(biāo)物接觸， 就能獲取及量度該目標(biāo)物的特性。遙測是利用特定的感測器來獲取，處理及應(yīng)用有關(guān) 地球環(huán)境，自然資源的資料，以作有效的監(jiān)測與管 理。遙測感測器雖然不與目標(biāo)物接觸，但感測器主要是 靠電磁波能量的傳遞來獲取資料，亦即輻射的作用。每個物體在整個電磁波的波譜裡都有自己獨特的輻射 特性，亦即在不同的波長會有不同的能量反應(yīng)，因此 相同物體會有相同的電磁波譜特徵，不同的物體則具 有相異的電磁波譜特徵。 衛(wèi)星監(jiān)測的原理遙測感測器的設(shè)計即以接收多光譜為主，亦即利用感 測器所接收的電磁波多光譜特徵之差異來辨識不同物 體。通

3、常感測器可分為主動式與被動式兩種。主動式的能量來源來自感測器本身，資料形式大部分 為雷達影像，不受天氣的影響可以24小時全天候獲取 資料。被動式的能量來源主要來自太陽對地面物體的反射， 資料形式大部分為光學(xué)的影像，會受到天候、雲(yún)層及 夜晚的影響而無法獲取地面資料。 衛(wèi)星監(jiān)測的原理波譜波長X光0.033.0 m紫外線0.030.4 m可見光0.40.7 m近紅外0.71.3 m中紅外1.33.0 m熱紅外35 m ，814 m微波0.130cm電磁波波譜衛(wèi)星的介紹 SPOT衛(wèi)星SPOT為法國所發(fā)射之資源遙測衛(wèi)星，目前運轉(zhuǎn)的為2002年所發(fā)射之SPOT5。SPOT所攜帶的感測器可接收多光譜及全色態(tài)

4、的資料，同時也因具備垂直及傾斜的觀測能力，可在不同軌道掃描重疊產(chǎn)生立體影像對，因此提供立體的觀測及量測地面，同時也可縮短掃描同一地區(qū)的週期。SPOT衛(wèi)星屬於光學(xué)影像，夜晚或天候不佳、有雲(yún)層時就無法接收衛(wèi)星的介紹 SPOT衛(wèi)星及影像相關(guān)參數(shù)感測器光譜範(fàn)圍（m）解析度(m)週期(天)涵蓋範(fàn)圍(2)飛行高度()多光譜全色態(tài)1 綠 0.50-0.592 紅 0.61-0.683 近紅外 0.79-0.894 SWTR 1.58-1.75 0.51-0.7310 1010102.5/526/3560*60830衛(wèi)星的介紹 QuickBird捷鳥衛(wèi)星QuickBird為美國DigitalGlobe公司所擁

5、有之商用高解析度光學(xué)衛(wèi)星，於2001年10月順利發(fā)射升空，屬於太陽同步衛(wèi)星，從450公里外的太空拍攝地球地表面上的地物、地貌等空間資訊，其影像解析度高達61公分，平均4至6天即可拍攝同一地點影像。QuickBird衛(wèi)星屬於光學(xué)影像，夜晚或天候不佳、有雲(yún)層時就無法接收衛(wèi)星的介紹 QuickBird捷鳥衛(wèi)星及影像相關(guān)參數(shù)感測器光譜範(fàn)圍（m）解析度(m)週期(天)涵蓋範(fàn)圍(2)飛行高度()多光譜全色態(tài)1 藍(lán) 0.45-0.522 綠 0.52-0.603 紅 0.63-0.694 近紅外 0.76-0.90 0.45-0.902 2220.61視使用者需求20 * 20450衛(wèi)星的介紹 中華衛(wèi)星二號

6、(ROCSAT-2)中華衛(wèi)星二號於 2004 年 5 月 21 日 成功發(fā)射， 為我國第一個自主性遙測與科學(xué)衛(wèi)星，屬於地球遙測應(yīng)用衛(wèi)星，其質(zhì)量約為 750 公斤 ( 含酬載及燃料 ) ，軌道高 891 公里 ，屬於太陽同步衛(wèi)星。軌道面固定，每日通過臺灣海峽上空，具左右各 45 之傾斜拍攝之能力。每日繞地球飛行 14 圈，地面軌跡 (Ground Track) 將通過臺灣海峽上空，可一次拍攝八分鐘的資料。第一次通過臺灣海峽上空的時間為上午九點四十，可進行拍攝與下傳影像資料。第二次通過臺灣海峽上空的時間則為晚上九點四十，此時無法進行拍攝任務(wù)，但可以下傳拍攝其他地區(qū)之資料。 衛(wèi)星的介紹 中華衛(wèi)星二號

7、及影像相關(guān)參數(shù)感測器光譜範(fàn)圍（m）解析度(m)週期(天)涵蓋範(fàn)圍(2)飛行高度()多光譜全色態(tài)1 藍(lán) 0.45-0.522 綠 0.52-0.603 紅 0.63-0.694 近紅外 0.76-0.90 0.45-0.908 8882每天24 * 24891衛(wèi)星的介紹 美國大地衛(wèi)星(LandSAT-7)Landsat 系列衛(wèi)星為美國太空總署 (NASA) 之地球觀測衛(wèi)星，至今運轉(zhuǎn)中的Landsat-7 於 1999 年 4 月發(fā)射升空，為太陽同步地球資源衛(wèi)星，高度為 705 公里。繞地球一圈週期約 98.9 分，每天繞行約 14 圈，每 16 天掃瞄同一地區(qū)。Landsat-7 掃瞄覆蓋地面每

8、一像幅 (Scene) 約 185 公里 170 公里，在赤道附近相鄰兩張影像重疊量為百分之 7.3 ，愈向兩極重疊愈多，在臺灣地區(qū)重疊約百分之 14 。其影像拍攝方式是以垂直飛行方向使用鏡子旋轉(zhuǎn)做來回掃瞄之方式，稱為 Whisk-broom 感測器。Landsat-7 ETM+ 則有 8 個波段，其中波段 8 為全光譜波段，具有 15 公尺之空間解析度，波段 13( 可見光 ) 與波段 4,5,7( 近紅外光 ) 之空間解析度為 30 公尺，而波段 6 為熱紅外光，空間解析度則為 60 公尺。衛(wèi)星的介紹美國大地衛(wèi)星(LandSAT-7)及影像相關(guān)參數(shù)感測器光譜範(fàn)圍（m）解析度(m)週期(天)

9、涵蓋範(fàn)圍(2)飛行高度()ETM+可見光 0.45-0.52可見光 0.52-0.60可見光 0.63-0.69近紅外 0.76-0.90近紅外 1.55-1.75熱紅外 10.4-12.5近紅外 2.08-2.35全光譜 PAN0.50-0.90303030303060301514圈185 * 170705衛(wèi)星的介紹 美國氣象衛(wèi)星(NOAA-12)氣象衛(wèi)星TIROS-N系列具有更精密的輻射計，可以蒐集雲(yún)量、海面溫度、氣溫及水汽垂直分布以及其他水文和環(huán)境資料。目前運轉(zhuǎn)中的這系列衛(wèi)星是NOAA-9號、NOAA-10號、NOAA-11號和NOAA-12號，分別在1984年、1986年、1988年和

10、1991年升空。在正常的情況下，這一系列的衛(wèi)星其平均飛行高度約820公里，繞地球一周需時約101分鐘，每天通過某一地點附近上空兩次。TIROS-N系列衛(wèi)星據(jù)有數(shù)據(jù)匯集系統(tǒng)(DCS)，可以接收來自兩千多個固定及移動觀測臺的資料，加以處理儲存，最後再傳送到地面接收站。 衛(wèi)星的介紹 美國氣象衛(wèi)星(NOAA-12)這系列衛(wèi)星裝載多種儀器，簡述於下： (一)極精密高分辨率輻射計(AVHRR)以5個頻道同時掃描大氣，可獲得可見光雲(yún)圖和紅外雲(yún)圖，做為天氣分析與預(yù)報之用。此外，紅外頻道的數(shù)據(jù)可用來決定若干雲(yún)參數(shù)及海面溫度。 (二)泰洛斯業(yè)務(wù)垂直探測器(TOVS)，這組儀器包括三個輻射計，各有不同的功能： A.

11、 高分辨率紅外輻射探測器 (HIRS/2) 是具有 20 個可見光和紅外頻道的掃描輻射計，可以探測對流層內(nèi)氣溫和水汽垂直分布以及臭氧總含量。 B. 平流層探測單元 (SSU) 以 3 個紅外頻道觀測平流層中的氣溫垂直分布。 C. 微波探測單元 (MSU) 以 4 個微波頻道觀測波長 0.5 厘米的氧吸收帶，可以穿透雲(yún)層探測雲(yún)下的氣溫垂直分布。 (三)太空環(huán)境監(jiān)測器 (SEM) 負(fù)責(zé)偵測太空中太陽質(zhì)子、粒子及電子通量等資料。 (四)地球輻射收支試驗(ERBE)以狹角視場和廣角視場觀測地球大氣，可以監(jiān)測太陽常數(shù)、行星反照率以及射出長波輻射等參數(shù)。 遙測衛(wèi)星應(yīng)具備哪些特性多光譜0.45-0.52m-

12、藍(lán)波段，水體穿透力強，有助於近海水域製圖，也可用於土壤及植物的辨別。 0.52-0.60m-綠波段，對於健康茂盛植物的綠色反射值敏感。0.63-0.69m-紅波段，為葉綠素的主要吸收波段，用於區(qū)分植物種類及覆蓋度。0.76-0.90m-近紅外波段，用於區(qū)別植物類別、水體。1.55-1.75m-中紅外波段，反應(yīng)土壤濕度，植物含水量，可用於區(qū)分雲(yún)和雪。2.08-2.35m-中紅外波段，辨別巖石、地質(zhì)類別，同時對於植物的含水量敏感。10.4-12.5m-熱紅外波段，主要是監(jiān)測有關(guān)熱的特徵及相關(guān)應(yīng)用。遙測衛(wèi)星應(yīng)具備哪些特性空間性 遙測是從一個大範(fàn)圍的角度來偵測整個地表環(huán)境，所涵蓋的範(fàn)圍是個2度空間的大

13、面積，不像地面調(diào)查是以點或線為主，因此遙測提供人類重新認(rèn)識地表的機會。此外遙測影像通常以空間解析度來描述資料的空間詳細(xì)度，例如2公尺空間解析度的影像即代表資料只能顯現(xiàn)地面上大小大於4平方公尺(2公尺*2公尺)的物體。遙測衛(wèi)星應(yīng)具備哪些特性多時性 衛(wèi)星遙測可提供歷史性和週期性的資料，因此對同一地區(qū)可進行動態(tài)變遷的偵測，如此可節(jié)省大量的人力、時間、金錢。數(shù)位化 衛(wèi)星遙測資料的原始形式即是以數(shù)位化的格式紀(jì)錄。因此有利於點腦處理和發(fā)展自動化的影像辨識方法。也因為是數(shù)位化的資料，所以可獲得一訂精準(zhǔn)度的定量分析結(jié)果。衛(wèi)星遙測可運用在哪些地方環(huán)境之變遷土石流及水災(zāi)之偵測國土利用變遷之監(jiān)測海洋油污染之偵測颱風(fēng)之即時動態(tài)及路徑預(yù)測土石流及水災(zāi)偵測 華衛(wèi)二號拍攝草瑞公路受災(zāi)影像:華衛(wèi)二號近期更改拍攝任務(wù)，不斷針對中南部受敏督利颱風(fēng)災(zāi)害地區(qū)拍攝影像，供相關(guān)單位救災(zāi)參考用，圖為草瑞公路地區(qū)影像，上面兩張圖為華衛(wèi)二號的紅外光及近自然色照片，左下為法國spot衛(wèi)星紅外光照片，做為比對用。/中央社 華衛(wèi)二號拍攝水里地區(qū)受災(zāi)影像:華衛(wèi)二號近期更改拍攝任務(wù)，不斷針對中南部受敏督利颱風(fēng)災(zāi)害地區(qū)拍攝影像，供相關(guān)單位救災(zāi)參考用，圖為水里地區(qū)影像，上面兩張圖為華衛(wèi)二號的紅外光及近自然色照片，左下為法國spot衛(wèi)星紅外光照片，做為比對用。/中央社土石流及水災(zāi)偵測七二洪災(zāi) 陳有蘭溪豐丘附近土石流情形華衛(wèi)二號拍攝受敏督利颱風(fēng)