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 、以國家海洋衛星影像服務(National Ocean Satellite Image Service,  NOSIS ) 系統內的 Sentinel-1雷達衛星 檢視油汙範圍 溫暖燦爛的陽光灑入淺藍色的海水，顏色鮮豔的珊瑚礁附近有熱帶魚群悠游其中，保育類海龜緩慢悠然的在海中移動，這是 油污事件 發生前的小琉球浮潛景色。 2021 年 6 月 22 日凌晨 2 點多，台灣中油公司位於高雄的大林煉油廠，在卸下油輪上的原油時，因湧浪劇烈拉扯浮蛇管 (floating hose [1] ) 而造成管線破裂漏油，雖然立即停止輸油，但仍有約 50 公秉 [2] (1 公秉約為 1000 公升 ) 的原油外洩到海上。刺鼻的油味瀰漫在空氣中，漆黑的海面、濛濛的細雨、陣陣的雷鳴，使清污人員無法看清油污擴散的範圍及方向，清污工作更顯艱難。 ( 圖2 ) 圖2、 6 月 22 日上午直升機空拍影像。圖源： 海保署 6 月 22 日新聞快訊 根據海洋委員會海洋保育署 ( 簡稱海保署 ) 的海污行動計畫中，現行防治海洋污染的科技有：光學 / 雷達衛星、無人飛行載具、雷達車 以及油污染模式模擬，而前三者與遙測技術密不可分。所謂的遙測即遙感探測 (Remote Sensing) 的簡稱，廣義上的遙測技術是不需經接觸便得以取得物體資訊的科技 ，比如用眼睛看就可以得到對方的身高體重數據 ( 這是超能力吧 ) ；而狹義的遙測則是以電磁波為主要探測訊息、大地現象為主要探測對象，最容易想到的例子就是人造衛星。 它們在寂靜的黑暗中默默地守護這個世界。   這次的小琉球油污事件便是利用雷達衛星及無人飛行載具來追蹤油污的動向。在看影像前，我們先來理解雷達衛星如何觀測油污：雷達衛星是主動式遙測 ( 光學衛星則為被動式遙測 ) ，透過衛星發出特定波長的雷達波與地表地物接觸作用後，偵測其產生的回波訊號以取得該地區資訊，而海洋的回波訊號主要受表面波浪影響。表面波浪會因為波面的傾斜特徵 (tilt modulation) 和流體動力效應 (hydrodynamic modulation) 產生不同程度的粗糙度，粗糙的海水表面會使回波訊號朝各個方向反射，反射的訊號之間互相共振後便會產生布...

全球前20處最優離岸風場，台灣即擁有16處。坐擁穩定、強度適中的風場，離岸風機成為我國綠能發展關鍵項目。台電離岸風電二期計畫自2019年5月23日上網公告後，經歷了8次流標，終於在2020年6月16日順利決標。可再生能源為近年各國相當重視的議題，雖然產生、蒐集能源的技術日益進步，但仍趕不上文明社會的能源消耗速度。再加上環保意識逐漸抬頭，生生不息地的 可 再生能源將會是能源未來勢在必行的趨勢，而台灣過去已砸下近11位數的巨資在台灣海峽種下了第一批綠能種子，萌芽至今…在衛星影像上也看的到呢!! 圖 1： BigGIS  經年累月累積了大量的的Sentinel-1 雷達衛星影像，由苗栗沿海之雷達影樣我們可以追蹤台灣風機歷年數量的成長。 火力發電為目前台灣主要的發電方式(圖2所示)，發電佔比約為七成，成本低、供電穩定使其成為台灣能源主力，然而燃燒過程產生的廢氣，對於大氣環境造成相當的影響。近年來政府對於此問題已經定調了解決方案：應用永續的綠色能源取代核電。將綠能列為「5+2」產業創新計畫之一，其中風力發電及太陽光電為最關鍵發展項目。 圖 2：  由台電統計資料顯示，自民國71年起至今台灣發電量逐年提升，且火力發電量一直以來皆佔最大宗，於108年火力發電佔71%、再生能源佔15%。( 資料來源連結 ) 台電第二期離岸風場將選址於台灣彰化外海，被譽為全球最佳風場之一 (圖 3 )。何謂最佳? 風能與風速的三次方成正比，風速越大所蘊藏的能量就越大，但對風機而言，並不是單純風越大越好。每架風機皆有設計之運轉風速區間：介於「切入風速」、「切出風速」之間，若風速低於切入風速則無法帶動葉片轉動，而過高的風速(大於切出風速)卻又因安全性的考量，將使風機暫停運轉 (圖 4)，因此最重要的其實是風的穩定性。另外風機的排列、間距以及基座的場址也都是有相當講究的。 圖 3：經濟部能源局104年公告之台灣離岸風電潛力場址，全國共36處，彰化沿海地區即佔6成。 圖4：風機理論風速產能曲線，風機發電風速區間介於切入風速、切出風速之間 。( 資料來源 ) 台灣首座正式營運的離岸風力發電場為海洋竹南風力發電場(Formosa 1)，位於苗栗縣竹南鎮龍鳳漁港外海約2至6公里處，自2015年推動，2017年7月第一階段商轉、2019年12月第二階段商轉，目前共有22架 離岸風機 於此商轉，建造...

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...