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在太空中遙測 (被動式遙測 (地表遙測 (測量載具 (飛機 (飛行高度低,影像範圍小,解析度佳), 太空梭、衛星…
在太空中遙測
被動式遙測
氣象衛星雲圖
紅外線雲圖
反應雲頂或地表向外太空的長波輻射量
接收紅外線
24小時皆有資料
圖上雲越白,表溫度越低,雲頂越高
水氣頻道雲圖
反應中、高層水氣含量
利用水氣對波長6.7微米紅外線輻射吸收最顯著的原理
24小時皆有資料
水氣越多,圖上越白
可見光雲圖
反應雲層或地表反射太陽光的反照率
接收可見光
只有白天有資料
圖上雲越白,反射越強,表雲層越厚
海洋遙測
海表面溫度
利用紅外線感應器量測海面的長波幅射
可短時間獲得全球氣溫,近似於綜觀面的尺度
僅能量測海面,無法量得海中水溫
海洋水色
當浮游生物生長茂盛時,海水從藍色偏向綠色
可快速由水色推算葉綠素含量
可應用於漁業資源、環境汙染、全球氣候變遷等研究上
分類
繞極軌道衛星
南北向飛行,通過南北極區
軌道低,約900公里
週期約100分鐘,每日14圈
解析度佳
可觀測全球各地,每天通過同一地上空2次
地球同步衛星
赤道上以地球自轉速度等速同向運行
軌道高,約36000公里
週期24小時,每日1圈
解析度差
24小時連續觀測同一地區
地表遙測
測量載具
飛機
飛行高度低,影像範圍小,解析度佳
太空梭、衛星
飛行高度高,影像範圍大,解析度差
探測地球資源的衛星高度較氣象衛星低
不同電磁波反映不同地表
紅外線
水
綠光
植被
地表遙測影像
紅
植被覆蓋
白藍灰
裸露土壤、岩石、河水
大地測量與GPS
三點定位原理
科學測量用的GPS採定點且24小時接收衛星訊號,精度可達毫米級,廣泛使用載板塊移動和地殼變形研究
美國發射24顆GPS衛星,高度2萬公里,分成6軌道,因此任何時間地點皆可接收衛星訊號
特色
體積小
常用波段為可見光、紅外線
由儀器接收從被探測物所發出或反射的訊號,儀器本身部發出任何訊號
主動式遙測
主動式遙測衛星
海洋遙測
人造衛星上安裝測高儀
根據衛星測得水面高度異常值推算海流
地表遙測
合成孔徑雷達(SAR)
雷達波(微波)可穿透雲雨,具全天候大範圍觀測能力,且不受日光與雲層影響
成為即時監測海上油汙的有效工具
光雷射或光達(LiDAR)
由於可同時接收多達4個同一雷射脈衝反射回來的訊號(初反射來自樹冠,末反射來自地表土壤),因此可描繪出表土加上林高的圖像和只有表土的圖像
系統裝載於飛機而非人造衛星,因此常稱為空載光達,並配上GPS可快速且密集地涼測地表地形,其精密度與空照圖不相上下
發射雷達波,由反射回來的時間差計算距離
地球資源衛星
可測量海下地質現象,如斷層帶、中洋脊、海底火山等
將微波或雷射射向地表,並記錄反射回來的時間,以觀測地表高低起伏,準確度可達到幾公分以內
大氣遙測
熱帶降水觀測任務氣象實驗衛星(TRMM)
由雷達可了解雲內降水結構,但安裝在陸上無法觀測廣大海洋的情形,因此將雷達安裝在太空中的衛星上
1997年升空,開始獲得大量熱帶海洋降水資料
限制
在發展技術過程中,須先透過觀測實驗,並以其他觀測方式驗證,了解資料特性、誤差範圍、應用的限制,才能逐漸推廣其應用範圍
即使技術已成熟,遙測儀器與資料也常需要定期校正或檢驗,且在特定情形下仍可能有較大誤差,或使用上的限制
特色
所需能量高、功率也大、體積自然較大
常用波段為微波、雷射、聲波
由探測器主動發射探測波,在接收由被探測物反射回來的訊號
具有較高解析度
監測地球的太空環境
太空環境中影響地球生物的因子
太陽風(來自太陽表面的高能帶電粒子)
對生命及現代科技帶來影響(如通訊品質變差、對人造衛星的破壞)
小行星、慧星
撞擊地球可能造成生物滅絕
直徑1公里以上的小天體便可造成全球性的災變
太陽光中的紫外線和X射線
威脅地球生物的安全
太陽表面活動
太陽表面11年週期的活躍現象(大量物質拋出,太陽閃焰噴發)與太陽磁場有密切關係,而太陽黑子數目越多表示越活躍
NASA的SOHO太空望遠鏡是現在最主要監測太陽活動的望遠鏡
太空環境監測
監測太陽表面活動已是現在預報太空天氣的一個重要依據
歐、美、英等國都成立了監測近地天體(公轉軌道接近地球的太陽系小天體)的觀測網及訊息中心
遙測在地球科學上的應用
優點
可取得無法直接測量地區的資料
儀器使用年限長,操作人員少,經濟效益高
短時間內可得到大範圍的觀測資料
缺點
準確度無法與實地測量相同
在不同使用條件或天候下,準確度有差異
測量方法需與實地觀測結果長期比對,反覆驗證、修正,技術才會成熟,目前對較複雜的應用還有些限制