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什麼!我也能監測評估森林大火? 20200510 南投森林火災多波段光學衛星影像燃燒指標計算

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楓之谷是現在許多  20~30  歲年輕人的童年回憶,神木村為其中一經典遊戲地圖, 就在這周,台灣的神木村發生了一場森林火警 。在 2020 年 5 月 10 日南投縣神木國小後方林班地冒起了濃煙,在漫地易燃物的森林中,火勢延燒相當迅速,所幸發現得早,在火勢尚未擴大至難以控制的情況前,這場森林火災即被消防隊撲滅。然而,如果這場大火發生在杳無人煙的深山中,我們又該如何及早發現、即時處理呢? 圖 1:農委會水土保持局巨量空間資訊系統  BigGIS  提供多波段影像頻譜分析功能,本圖為針對20200510南投森林火災以 20200505、20200510、20200515 三期衛星影像所計算之燃燒指標地圖。 隨著氣候變遷加劇,森林火災日趨頻繁,大火不僅危機山林生態,更加劇溫室效應,形成惡性循環。相對於都市火警,森林大火較難預防及灌救。除了森林中遍布可燃物之外,山林中陡峭的山勢與狹隘的道路往往造成消防人員、設備難以進入救災,滅火作業相當不易。而森林火警若不在火勢蔓延前加以控制,對環境造成的傷害與影響甚鉅。 身在台灣的我們可能感受不大,但在森林面積遼闊的大陸型國家,數百甚至數千平方公里的林地若發生火警,往往無人發覺。這時,太空中的人造衛星便起了相當作用,透過多波段的衛星影像,我們可以持續監測森林中發生的變化。針對本次 5 月 10 日發生的神木村火警,從 圖  2 Sentinel-2  於  5  月  5  號、 5  月  10  號拍攝的影像中,可以清楚看到原本長滿綠色植被的黑、紅方框處,冒出了陣陣白煙。 圖 2: BigGIS  網站中提供 Sentinel-2 於5月5號(左)、5月10號(右)所拍攝之南投縣神木村真實自然色遙測影像,紅框處可清楚看到原本長滿綠色植被的黑、紅方框處,冒出了陣陣白煙。 燃燒地區的頻譜特性與健康植被地區的並不相同。如 圖 3 所示,燃燒地能反射大量的短波紅外線 (SWIR) ,而對近紅外線(NIR)反射能力則較弱,與健康的植被正好相反;茂盛的樹林與灌木中的葉綠素對近紅外線的反射能力較強,短波紅外線的反射能則較弱。 圖 3:植被與燃燒地的吸收光譜。紅線為燃燒地區的反射頻譜曲線,綠線為健康植被的反射頻譜曲線,在近紅外線波段與短波紅外線波段,兩者的反射強度正好相反。( 資料來源連結 ) 專業的遙測影像處理人員會計算所謂的燃燒指標  Norm

原來驚天動地可以看得見!20190705 美國加州地震地表位移雷達衛星影像干涉分析

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2019年7月4日上午10點,美國加州瑟爾斯山谷地區分別發生兩起規模為4.0及6.4的地震,造成相當的恐慌,然而它們並不是主角,緊接而來的是7月5日晚上10點,於里奇克萊斯特東北方發生的一場規模7.1的主震。美國地質調查局指出,本次震央位於加州東部的剪切帶中,至少有兩條斷層錯動,很可能是北美板塊與太平洋板間錯動所造成。從震度分布圖來看,這場地震影響半徑達數百公里,距震央將近五百公里的下加州都量測到3級的震度,而這麼大的影響範圍,我們該如何才能完整且詳盡的觀測呢? 孟子曰:「登泰山而小天下」,當初孔子登上泰山,便可將魯國全貌一眼盡收。距離地表數百公里遠的太空中,人造衛星不斷繞著地球運轉,於地震當時正以上帝視角觀測整個事件的發生經過。目前用來觀測地震現象的人造衛星有三種:光學衛星、雷達衛星以及GPS衛星,分別能提供光學影像、雷達影像以及GPS點地表位移。 圖 1:農委會水土保持局巨量空間資訊系統 BigGIS 提供各種自然災害之衛星觀測與分析成果。本圖為2019年7月5日加州地震地表位移場,應用 Sentinel Application Platform (SNAP) 對 2019-07-04、2019-07-10這兩天所獲取之 Sentinel-1雷達衛星影像進行干涉分析而成。   圖 2:夏威夷MAUI島,目前用以觀測地震的三種衛星資料:GPS、光學影像、雷達干涉影像。( 資料來源連結 ) 光學衛星所拍攝到的地球即是常人眼中看到的世界,就跟手機的照相功能一樣,衛星上的攝影機接收到地表物體所反射太陽光後,即轉化為光學衛星影像,影像中每個點均由RGB三色所組成。藉由地震事件發生前後高解析度的光學衛星影像,我們可以清楚判釋地震前後的地表變化、災害分布及規模。圖 3、圖 4為worldview衛星於地震發生前後所攝。 圖 3:worldview 衛星於Ridgecrest地震前後所攝之光學衛星影像,後期影像中可以看見地表發生水平向錯移,造成道路多處斷裂。( 資料來源連結 ) 圖 4:worldview 衛星於Ridgecrest地震前後所攝之光學衛星影像,後期影像中可以看見明顯水平向地表破裂的痕跡,另外新增黑色的區域為地下管線受地震破壞而漏水所致。( 資料來源連結 ) 地震所造成的地表位移並不單是水平向的,而縱向上的變形不容易在光學衛星影像上辨識,而且許多地表位移遠小於光