6在太空中遙測 6.1 被動式遙測 6.2 主動式遙測 6.3監測地球的太空環境 研究船於海上現場操作溫鹽深儀， 觀察海水的特性， 有助於我們更認識海洋。 6在太空中遙測 6.1 被動式遙測 6.2 主動式遙測 6.3監測地球的太空環境

儀器接收 被探測物所放出或反射的訊號， 儀器本身並不放出任何訊號。 探測器主動發射探測波， 打到被探測物上， 再接收被探測物反射回來的訊號， 被動式與主動式遙測有什麼不同？ 儀器接收 被探測物所放出或反射的訊號， 儀器本身並不放出任何訊號。 探測器主動發射探測波， 打到被探測物上， 再接收被探測物反射回來的訊號，

大氣遙測

這兩個氣象衛星有何差異？ 地球同步 氣象衛星 繞極軌道 氣象衛星 課本圖6.1

環繞地球 南北極運行，可在不同時間對全球大氣 進行觀測 繞極軌道 氣象衛星 課本圖6.1

在地球赤道上空以 於地球自轉的速度與方向運行，因此可以對同一地區連續地進行觀測。 相同 地球同步 氣象衛星 在地球赤道上空以 於地球自轉的速度與方向運行，因此可以對同一地區連續地進行觀測。 相同 課本圖6.2

地球同步氣象衛星 其繞行速度與地球自轉的速度相同， 故稱為地球同步衛星。每顆衛星可觀測 範圍約為地球表面的 ，對於正下方經緯度約60度以內的區域觀測結果較佳。 目前，共有10顆地球同步氣象衛星 同時觀測，除了南極、北極之外， 可以涵蓋全球的範圍 1/3 課本圖6.2

目前，共有10顆地球同步氣象衛星同時觀測，除了南極、北極之外，可以涵蓋全球的範圍

平常大家在電視上看到的衛星雲圖，是由何種氣象衛星得到的資料？ 同步衛星 2010-09-18凡那比颱風 圖片來源：中央氣象局

氣象衛星除了可以觀測地球上 雲雨的分布外，還可做甚麼？ 追蹤不同高度雲的運動， 求取風向與風速。 藉由不同頻道的觀測， 比較結果可以間接求取 大氣溫度與溼度的垂直分布

可見光雲圖 （Visible，VIS）： 反應雲層 或地表 反射太陽光 的反照率， 即反應 物體明亮度， 白天 才有資料。 雲層愈厚 反射愈強， 圖上愈白。

紅外線雲圖 （Infrared，IR）： 反應雲頂或 地表向外太空長波輻射量，24小時 皆有資料。 一般 雲頂愈高， 溫度愈低， 在圖上愈白

海洋遙測 使用較不受大氣吸收影響的電磁波 或晴空無雲 就可用衛星對海洋、陸地遙測 13

衛星遙測怎知海水表面溫度？ 利用紅外線感應器測量 海面的長波輻射。 排除可能錯誤的資料 與校正步驟估算海表面溫度， 特別是雲層或是大氣的干擾， 需要海洋儀器實際量測的數值來校正。

　衛星遙測海表面溫度（SST） 15

2010年1月15日 人造衛星資料 所繪 表層海水溫度圖 可看出聖嬰現象，紅色區域 代表高溫。 圖片來源：NASA 16

地表遙測 衛星對地表進行觀測的方式， 不同地表類型， 對不同波段的吸收與反射程度不同。 例：水對 的反應非常明顯， 植被對 波段的反射特別強烈。 紀錄不同波段光的影像， 可應用於不同的情況。 紅外線 綠光

白藍灰色區域 （裸露的土壤、 岩石及河水區塊） 增加很多。 紅色的是被地表植被覆蓋的區域 桃芝颱風前之衛星照片 白藍灰色則是裸露的土壤、岩石及河水的區塊。 颱風過後有何不同？ 桃芝颱風後之衛星照片 白藍灰色區域 （裸露的土壤、 岩石及河水區塊） 增加很多。

遙測可以直接觀測到地表的一些特殊景觀

要有效監測地球環境變化， 需長時間的資料和比對。 人造衛星停留在太空中的時間 相對飛機或熱氣球，長很多。 所以，有足夠長時間的資料 看出這些細微的變化。 只要比較檔案的衛星影像， 即可看出因時間而改變之地球環境（圖6.7，書末的跨頁彩色圖版二）。

名稱：三峽大壩，中國 拍攝日期： 1987年4月17日、2000年5月14日及2004年5月9日 　　長江全長約6,400公里﹐是全球第三長的河流。2009年6月1日，長江三峽大壩正式啟用，耗資約300億美金，是世界上最大水力發電水壩，面積五倍大於美國著名的胡佛水壩。三峽大壩上游約640公里的長江水域成為水庫蓄水區，淹沒湖北省和重慶市的12個區、縣。據報導稱，截至2009年3月底，三峽工程已累計搬遷安置移民72萬4千人之多。

由國家太空中心規劃之「福爾摩沙衛星二號」於2004年5月21日升空，是我國第一顆 自主擁有的遙測衛星。福衛二號之任務 係對臺灣及全球陸地及海域進行遙測作業， 它在白晝地區拍攝的影像，可供國土規劃、 資源探勘、環境保護、防災救災等應用， 當衛星進入到黑夜區，則對 高層大氣之閃電現象進行觀測。 福衛二號不僅可以進行環境監測任務， 對科學也能有所貢獻。 圖片來源：http://bbs.51job.com/topic.php?tid=113086

福衛二號 圖片來源：http://www.nspo.org.tw/5th_anniversary/intro.shtml

莫拉克颱風後（2009年8月12日拍攝）隱約可見河道變寬、氾濫，橋梁被沖毀（紅色箭頭所指處）。 福爾摩沙衛星二號在2008年 10月5日拍攝到的臺東 太麻里溪及其三角洲的影像 （藍線為原來水道之位置）。 國立中央大學太空及遙測研究中心於發布之莫拉克颱風風災衛星影像分析

好站連結 美國地質調查所（US Geological Survey,USGS）含地球資源衛星（Landsat）等精彩資料 美國地質調查所圖庫 地球資源衛星所攝之各式衛星影像 全球變遷圖庫 全球各地具代表之變遷影像

好站連結 中央大學太空及遙測研究中心 中心研究以遙測科技為主軸，包括地球環境遙測與太空環境遙測兩個部份。 　　此外，在國科會經費資助下，本中心於1993年設置資源衛星接收站，接收地球資源衛星遙測影像資料，目前接收之衛星資料，包括SPOT -4及-5、ERS-2、Terra、Aqua以及國家自主研發之福衛二號衛星等。本站除提供衛星影像資料及其加值產品外，亦進行了輻射、幾何、遙測應用等研發工作，以及相關技術諮詢、教育、推廣等服務，為台灣資源衛星遙測科技之先驅。本站同時具有接收處理、研究開發、與教育推廣等三種功能，為全球少數具有「三位一體」特色之資源衛星接收站。

好站連結 福爾摩沙衛星一～四號計畫介紹 及影片

好站連結 齊柏林『從空中看台灣 』空中攝影Taiwan from the Air 懷抱大地深情～eyeTaiwan啦！ 《從空中看台灣》是生活在台灣的你我共同譜寫出的史詩，無論它是好是壞，我們都不能否定自己參與了創作的過程。我卑微地希望您不吝惜在生活中做一些舉手之勞，讓這塊土地變得更加美好。

最常見的主動式探測器？ 最典型主動式探測器-雷達 例：氣象雷達- 觀測三度空間降水分布與結構 都卜勒雷達- 探測雲內的大氣運動。 30

中央大學移動式氣象雷達車 -主動式探測器 圖片來源：陳錦鴻 31 31

用陸上雷達觀測缺點 雷達觀測-了解雲內的降水結構 陸上雷達的觀測範圍約僅數百公里，無法看到廣大海洋上的情況， 因此有了將雷達搬上太空的構想。TRMM實驗衛星，裝載了第一部 降水雷達，自1997年11月升空後， 開始獲得大量熱帶海洋的降水資料。 32

TRMM實驗衛星，裝載了第一部的降水雷達，自1997年11月升空後， 開始獲得大量熱帶海洋的降水資料。 課本圖6.10 33

理論基礎 根據衛星測得之水面高度變化， 來推算海流， 此法為今日頗為流行的方式。 海洋遙測 理論基礎 根據衛星測得之水面高度變化， 來推算海流， 此法為今日頗為流行的方式。 34

墨西哥灣 海表面高度 如何測出海面高度？ 課本圖6.11 35

海面水位的測量利用主動式遙測的方式，由衛星發射雷達波後偵測回波時間，進而推算水位。此大範圍資料除可用來觀測全球暖化造成的全球水位變化外，也可用來計算海面流場的變化，誤差小於2.5公分。 圖片來源：http://www.mos.org/oceans/scientist/sensing.htm 36

地表遙測-如何測地表高度？ 多由地球資源衛星來進行。 可將 或 射向地表， 精確記錄脈衝反射回來的時間， 以觀測地表的高低起伏， 準確度可以達到幾公分以內。 利用這種方法以測量許多 隱藏在海水下的地質現象， 如斷裂帶、中洋脊和海底火山等。。 微波 雷射脈衝 37

科學家利用遙測影像加上已知地表高度，製成全球三維地形圖。 落山風與焚風的差別？ 科學家利用遙測影像加上已知地表高度，製成全球三維地形圖。 圖片來源：GTOPO30資料庫 38

遙測技術有許多優點， 但會有限制嗎？ 遠距離觀測，非實地直接的測量。 可能有較大誤差、或使用上限制。 例：衛星觀測或照相， 常會受到雲層或大氣的干擾。 颱風災害發生時， 衛星便可能由於雲的遮蓋 而無法立即提供災區的照片 39

利用衛星進行陸地或海面的觀測或照相，常會受到雲層或大氣的干擾。 圖片來源：google earth 40

如何監控海洋污染事件？ 臺灣地區四面環海， 汙染事件發生時， 利用船隻與飛機 探測追蹤海上油汙的範圍與移動，往往費用高昂而不符效益， 此時可利用衛星的主動式雷達 來達成任務。 41

2004年2月28日桃園外海 衛星影像， 疑似油汙之 汙染區域清晰可見。 42

衛星搭載的「合成孔徑雷達」（SAR）可以穿透雲雨，可全天候大範圍觀測 且不受日光與雲層的影響， 成為即時監測海上油汙的有效工具。 由於上述特性， 目前衛星影像可偵測海面油汙之範圍，並可計算其擴散速度與面積， 提供現場緊急處理及後續追蹤之分析。 43

光雷射（或光達）系統， 很像雷達發出無線電波 並利用反射波進行距離觀測一樣，只是無線電波改成了雷射光束， 因此也是屬於主動式的遙測。 如下頁圖。 44

掃描方向 利用雷射光掃描，發出信號 雷射光遇到物體反射回接收器。 光雷射描繪到的形貌 45

光達由於可以同時接收多達4個同一雷射脈衝反射回來的信號，因此可以精確量測物體的形貌；若將這個系統裝載於飛機上，並配上全球定位系統（GPS），則可快速且密集地量測地表地形（下頁圖）。 46

課本圖6.14 47

光達量測到森林時， 還可分出地表和樹頂之高層， 故可描繪出表土加上林高的圖像和只有表土的圖像。 48

國道3號高速公路3.1公里處經光雷射測量之地形，含植被與地物 49

經處理後則僅有表土，可見明顯的順向坡。 99年4月25日崩下之部分 課本圖6.2 50

「順向坡」： 山坡的傾斜方向與岩層的傾斜方向平行 國道三號3.1k順向坡崩塌事故 「順向坡」： 山坡的傾斜方向與岩層的傾斜方向平行 圖片來源：內政部空中勤務總隊 51

光達若應用在地質調查上， 可以精確且快速描繪出一個區域的地形，其精密度，甚至和空照圖不相上下。由於空載的光達可以重複精確測量地形之變化， 因此對冰川或沙洲的移棲， 還可以提供第一手的資料。 52

由於空載的光達可以重複精確測量地形之變化，因此對冰川或沙洲（左圖）的移棲，還可以提供第一手的資料。 課本圖6.2 53

好站連結 維基百科-LIDAR http://en.wikipedia.org/wiki/LIDAR 關於光達之介紹。 54

好站連結 Wiki:2010年福爾摩沙高速公路山崩事件 維基百科紀錄此事件之: 事件概要 、事件主要發展時程、 救災及動員、 山崩原因……… 55

好站連結 文章「歷史總是一再重演」 ： 對國道3號走山原因對照林肯大郡之探討。 http://www.heavens-above.com/ 地圖會說話 文章「歷史總是一再重演」 ： 對國道3號走山原因對照林肯大郡之探討。 http://www.heavens-above.com/ 可以查人造衛星位置的網站 56

6.3 監測地球的太空環境 學習重點 在學完本節後，你將能夠： 知道如何監測地球的太空環境。 57

中生代恐龍， 統治了地球近2億年後，卻由於一顆撞擊地球的小天體，而走上了滅絕之路，我們是否也會步上恐龍的後塵？ 該怎麼辦？ 監測地球周遭 太空環境！ 圖片來源：彗星撞地球海報http://gallery.photowant.com/b/gallery.cfm?action=poster&filmid=fDatm0875187&pid=P-fDatm087518702 58

自陽光中的紫外線、高能輻射、太陽風 也威脅到地球生物的安全 及現代科技帶來影響 （如通訊品質變差、破壞人造衛星） 怎麼辦？ 除了隕石之外，地球還受到什麼威脅？ 自陽光中的紫外線、高能輻射、太陽風 也威脅到地球生物的安全 及現代科技帶來影響 （如通訊品質變差、破壞人造衛星） 怎麼辦？ 監測太陽的表面活動，是現在 預報「太空天氣」的一個重要依據。 59

在美國的國家氣象局底下便設有太空氣象預報中心（SWPC）。現在已知太陽表面 年週期的活躍現象（大量物質拋出，太陽閃焰噴發）與太陽磁場有密不可分的關係，而這又可反映在肉眼可見的 數目的多寡：愈活躍時，則數目增加。 11 太陽黑子 美國 國家氣象局底下的太空氣象預報中心 60

地球所處的太空環境有太陽系形成後所殘留下的星際塵埃，還有遠大於塵埃的小行星。 除了輻射與太陽風外，地球所處的太空環境還有什麼？ 61

月表在35億年前飽受小天體密集的轟擊， 留下許多隕石坑。 科學家認為地球及其他的太陽系成員在35億年前飽受小天體密集的轟擊。 之後雖然撞擊地球的頻率銳減， 但小行星撞擊事件仍擺脫不了歷史上多次生物大滅絕元兇的可能性。 月表在35億年前飽受小天體密集的轟擊， 留下許多隕石坑。 圖片來源：陳錦鴻 62

洛納隕坑是印度最著名的隕坑，至今仍然保留當初形成時的大致形狀和外觀，部分原因是該地區沒有冰河作用及岩層較硬。 Lonar crater lake 洛納隕坑是印度最著名的隕坑，至今仍然保留當初形成時的大致形狀和外觀，部分原因是該地區沒有冰河作用及岩層較硬。 圖片來源：google earth 63

如何預防小天體撞擊事件？ 直徑在 公里以上的小天體 便可對地球造成全球性的災變， 因此歐、美、英等國家 都成立了監測近地天體 （公轉軌道接近地球之太陽系小天體） 的觀測網及訊息中心。 1 64

美國的泛星計畫（Pan-STARRS）便是以設在夏威夷的可見光望遠鏡及電荷耦合元件持續地掃瞄、記錄可觀測的天空，並比對同一天區在不同時所取得的影像，以篩選出可疑的近地天體。 65

如何觀測太陽系其他行星？ 用來觀測地球的遙測技術 （如雷達測量大氣或地表的高度），也都應用在觀測太陽系的行星上。 仔細研究各行星的氣態及固態組成，無論是火星的地質或金星的大氣， 都需要地質學家及大氣學家的投入。 66

「鳳凰號」在 火星北極利用LIDAR系統偵測大氣的組成性質以研究火星的 氣候變化 67

好站連結 NASA NEO觀測計畫 近地小行星（NearEarth Object，縮寫NEO）這類天體的軌道通常都非常橢圓且與地球軌道相交，被認為有可能撞擊地球造成威脅，目前已知的近地星體超過4,400 個，這些天體對於地球的威脅機率和相關資訊可參考本站，目前杜林危險等級達到1的小行星為2007VK184，估計可能撞擊時間在2048-2057 間，不過機率僅有萬分之3.4。 68

好站連結 近地小行星介紹 介紹近地小行星， 也介紹八大行星及矮行星….. 世界十大著名隕坑 介紹十大著名隕石坑， 非常精采喔！ 69

好站連結 美國 國家氣象局太空氣象預報中心 為提供太空天氣預報服務及各項資料，滿足不斷變化的國家需求。 預測及減少太空天氣所造成之災害。 顯示有無地磁風暴、太陽輻射風暴、 無線電中斷之狀況 。 70

好站連結 美國的泛星計畫（Pan-STARRS）以設在夏威夷的可見光望遠鏡及電荷耦合元件持續地掃瞄、記錄可觀測的天空，並比對同一天區在不同時所取得的影像，以篩選出可疑的近地天體。 71