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一閃一閃亮晶晶—應用BigGIS查看台灣離岸風機2015-2019的成長

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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...

還地於民,還地於天。應用BigGIS展示山坡地範圍劃定及檢討變更的努力成果

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台灣為 菲律賓海板塊擠壓歐亞板塊而隆起的 海島, 天生就是一個高 山多平原少的地方,崩塌事件屢見不鮮。為保障國民安全,政府很早就制定了水土保持法(水保法)以及 山坡地保育利用條例( 山保條例)並已行之有年, 無非是為了 保育水土資源,涵養水源,減免災害,但同時也限縮了土地的使用。自上次的山坡地範圍劃定作業至今已過10餘載。有鑑於地貌變遷以及當今資料品質的進步,農委會決定重新審視台灣的山坡地 ,運用 更多更精準的測量技術與資料, 檢討變更現有的山坡地範圍,不論是「還地於民」或「還地於天」都將更妥善的利用台灣的每分土地。而藉由水土保持局(水保局)所建置的「巨量空間資訊系統」 ( BigGIS ),其先進的2-3D展示功能可以讓我們更清楚的看到山坡地範圍劃定及檢討變更的努力成果。 圖 1: BigGIS 上所提供的3D展示引擎,可以讓使用者將圖層展示於20m數值地形模型上,更清楚的看到山坡地範圍劃定及檢討變更的努力成果。 圖中紅色區塊為嘉義縣番路鄉山坡地重劃作業草案中被解編為平地的地區 。 「轟隆…」,台灣誕生於始於 600 萬年前的一場板塊碰撞,隆起了高聳的山脈、蜿蜒的河流,現在80%國民所居住的平原地區在當時其實是並不存在的,隨後經過長期的降雨與河流切割侵蝕作用下,山上的土砂持續運移至山腳,才逐漸堆積成現在的平原地區。看到這裡,可能有些人已經了解到,其實山崩,土石流等自然現象是從地球形成後就持續不斷發生的,而且未來也不會停止。因此政府訂定了水保法、山保條例來規範人民使用土地的範圍和用途,就是為了保障人民的生命財產安全。 根據水保法 第三條,山坡地係指國有林事業區、試驗用林地、保安林地,及經中央或直轄市主管機關參照自然形勢、行政區域或保育、利用之需要,就合於「標高在一百公尺以上」或「平均坡度在百分之五以上」者劃定範圍,報請行政院核定公告之公、私有土地。而根據 2019 年水土保持局的統計指出,台灣的山坡地 如 圖 2 綠色圖層所示, 約占總國土面積之 72%,換算成面積有 250 萬公頃,這些區域受到 水保法和山保條例 限制,不得任意開墾使用。 有鑒於部分 山坡地範圍 劃定後,迄今已逾30年, 部分區域之地形地物與環境發生變遷,再加上測量科技快速進步,現在已經有更多更精準的測量技術與資料,可以提供山坡地範圍更精準地檢討與劃設之用。經各縣市政府爭取, 向中央建議通盤檢討,...

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...

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...