成大全球觀測與資料分析中心

  圖  1 : 雷達衛星圖像顯示了荷蘭鹿特丹港的油罐。這些日常圖像是在 2021 年 3 月 6 日至 31 日期間使用 ICEYE 的雷達成像衛星拍攝的。延時圖像顯示了儲罐外部浮頂的運動，表明每個儲罐內的油量增加或減少。 圖片來源          近年來，世界各國不斷在制定如何有效打擊非法、隱匿、管制外的船隻，但是除了法律與條文的制約之外，一套對於海洋的遙測技術是不可或缺的。試想:若是沒有監視攝影機及警察，那再 滴水不漏的法律條文也是毫無用武之地。隨著科技進步，且2012年資料開放政策推動之後，天時地利人和下，國際上漸漸有許多的衛星資料穩定且無償的開放給全世界進行海洋環境監測或研究的需求， 。也有些企業將衛星資料為特定機關或是其他企業有償提供資訊， 海洋衛星影像技術在其中扮演著最重要的角色 。 以下介紹的ICEYE就是利用這項技術營利的機構。 圖  2 : 來自 ICEYE 的示例 SAR 數據。  圖片來源 圖  3 :ICEYE 所屬衛星示意圖。 圖片來源           ICEYE是一家為特定機關客制所需衛星遙測資訊的一家企業。 目前，該公司 根據市場需求的 SAR 數據與信息服務而製定發射新衛星所搭載的系統規格， 已成功地通過系統商業衛星群向全球客戶提供數據 。其 所使用的 SAR 衛星所搭載的光學雷達為合成孔徑雷達（ Synthetic Aperture Radar, SAR ），屬於一種微波成像雷達，也是一種可以產生高解析度影像的機載雷達或星載雷達，可搭載於飛機或是衛星上，使用上需要用到高複雜的雷達數據合成後處理過程，藉此獲得極高空間解析度的光學雷達影像。合成孔徑雷達衛星為不受日夜天候影響，現已被廣泛應用於環境與災害觀測上。 SAR 的首次使用是在 20 世紀 50 年代後期，搭載在 RB-47A 和 RB-57D 戰略偵察飛機上偵查地面情形。經過近 60 餘年的發展，合成孔徑雷達技術進趨成熟，各國都建立了自己的合成孔徑雷達發展計劃，各種新型體制合成孔徑雷達應運而生，在民間、企業與政府間扮演不可或缺的重要角色。 圖  4 :SAR 合成孔徑雷達運行原理示意圖...

圖1 : 以nosis 檢視斯里蘭卡海洋汙染 之示範操作 圖2  :  因火災產生的滾 滾濃煙以及海 面上漂浮的油汙。 圖片來源 2021 年 5 月 20 日， X-Press 珍珠號 --- 一艘位於斯里蘭卡西部的化學貨櫃輪在進入可倫坡港前夕爆發一場「火燒船」事件，所幸無人傷亡，但由於船身結構嚴重受損，加上船體設計本身頭重腳輕，船尾開始下沉導致引擎室嚴重進水，到了 6 月 2 日傍晚，珍珠號的船尾直接沉入海面下 22 公尺深的海床底部。從《法新社》攝影記者的空拍照中可以發現，珍珠號周遭海面已經開始出現了明顯油汙擴散，現場救難隊也證實海底的船尾重油槽，正持續噴出「黑色細流」，「船內的 350 噸重油正在外洩」目前要處理外洩的重油，只能靠人工的方式下潛至 22 米深的海底「手動抽油」。而事故導致船上的塑膠微粒與化學藥品外洩至海水及沙灘，正為斯里蘭卡西部海域帶來一場空前的生態浩劫。 圖3  :  事件發生地點位於世界地圖中橘色圈位置。來源 : google 地圖 以 2019 年巴西海岸線的油汙汙染案例為例，長達 2100 公里的海岸線，已知 200 多處地點遭不名油污浸染，至少 8 隻海洋動物遭油污覆蓋全身窒息死亡。專家指出，油污對海洋環境、生物和人類健康造成的損害，可能持續數十年。目前對油污的來源仍在調查尚未明瞭，但是對於生態的破壞及對人類的威脅，估計需要長達數十年的環境恢復期，重創海洋生態系食物鏈，油汙外洩對環境及人類的嚴重性可見一斑。 《戰國策‧楚策》：「見兔而顧犬，未為晚也；亡羊而補牢，未為遲也。」。為了防止災情擴散，我們可以運用衛星遙測技術觀察周遭海域的外洩油汙分布位置及狀況，解此分析油汙擴散情形。    首先介紹 Sentinel-1 ( 哨兵一號 ) ，一顆由義大利泰萊斯阿萊尼亞空間公司製造的地球觀測衛星，能夠從 ERS 和 Envisat 任務衛星提供連續性的數據，它攜帶的 C 波段合成孔徑雷達，可白天、夜晚和各種天氣提供連續圖像。同時記錄地球表面的雷達圖像。 Sentinel-1( 哨兵一號 ) 的光學影像形成原理是由雷達天線向海面主動發射電磁波再收集回波，由於海水表面本身粗糙不平，因此造成電磁波產生散射回波。海面粗糙度越大反射效果越明顯。海面上有油汙時，由於油汙粗...

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...