數位鷹眼
精儀中心開發完成『植被及國土變遷觀測儀』
九十二年五月八日新聞資料
遙測技術可快速偵測大面積地面,尤其是人員難以到達之處,因此應用廣泛, 例如農林漁牧礦、環境保護、國土規劃及國家安全等,人們關心的氣象雲圖或最近 波灣戰爭的偵查影像均為遙測技術應用實例。在歷經九二一地震、納莉及桃芝風災 後,政府及國人對此技術已逐漸重視,九十一年行政院院會中更將遙測技術增列為 國家科技發展重要項目。遙測技術包括儀器研製、拍攝 (星載或機載) 及影像處理 與應用三部份,而國內從事影像處理與應用的單位超過三百個之多,但對於遙測儀 器研製限於資源與環境,未能全面發展。直至民國八十四年精密儀器發展中心奉國 科會指示,與國內大學及研究機構的專家學者合組團隊,赴日本電氣公司 (NEC) 進行中華衛星一號海洋水色照相儀 (OCI) 技術交流,開啟國內開發遙測儀器的先河。
精密儀器發展中心鑒於國內欠缺遙測儀器自主發展單位,遂於國科會支持下, 訂定光電遙測為重點發展項目,除積極參與中華衛星二號遙測酬載及科學酬載研製 工作外,同時進行光電遙測技術發展,近兩年來已陸續完成三公里外解析度四公分 之「全景觀測系統」、蕃薯號衛星酬載飛行體(已交付太空計畫室等待發射),及 「紅色精靈捕手」之光度計及影像儀系統等。復自民國九十年開始進行國人首套自 製機載遙測儀「植被及國土變遷觀測儀」(Vegetation and Change Detection imager, 簡稱 VCDi) 開發。
開發成功的 VCDi 係使用四組自行設計、製造及組裝之光學鏡組,當航高二公 里時,地面影像解析度為五十公分。本儀器取得紅、藍、綠及近紅外四個波段的影 像資訊,並已處理成彩色及假色影像,開始進行地面特徵 (例如水、植物、道路及 建物等) 的判識,VCDi 可據此做為國土規劃及植被面積調查的工具;透過同一地點 前後期影像比對,也可進行國土變遷調查。
此外,VCDi 的鏡頭設計及組裝特別加強鏡頭影像畸變量控制,因而也適合於 地圖測繪工作。在實作應用上,透過國土變遷的偵測功能,對山坡地開發及砂石盜 採,可迅速掌握可能遭受破壞的地區;透過多光譜解析,配合現場實地調查輔助佐 證方式,可迅速判識森林病蟲害範圍、河川及海岸沿岸沉積或監測海洋漏油污染範 圍;對於精準農業的耕作參考或補助農田休耕,亦可利用此儀器取得稻作成長時期 階段影像做為依據。
有別於傳統底片式航照相機,VCDi 的影像為數位資料,無需經底片沖洗及掃瞄 等手續,有效簡化後續影像處理手續;且影像儲存簡便,容量可隨時擴充,無需擔 心底片用罄,取像時也無需費力更換底片匣;當雲層阻擋無法取得全幅有效的影像 時,該影像檔案可輕易刪除,不致浪費底片;數位儲存方式也提供未來利用無線傳 送即時影像的彈性;此外 VCDi 所使用之濾光片規格嚴謹,不致發生波段重疊現象, 可與其他儀器影像 (例如商業衛星或未來中華衛星二號) 交互使用比較。
歷經設計、零組件製造至組裝與地面測試等工作後,在合作單位─「行政院農 業發展委員會林務局農林航空測量所」及「交通部民用航空局航空隊」的積極支援 航道規劃、領航及飛行作業下,得使 VCDi 於三月中旬順利完成機載取像測試。 本次測試計飛行 21 航道,取得 620 幅多光譜影像,取像地區為台中市軍功寮重劃區、 東勢、中興新村、埔里、日月潭及集集,四波段影像經光輻射度及幾何修正後套疊成 彩色影像,再經空中三角測量計算後得到正射化影像,這些影像除可做為植被及國土 變遷應用外,亦可用於地圖繪製及農作面積調查等多項應用。
國內雖具有遙測影像處理及應用能力,惟所用儀器皆為國外系統,欠缺使用彈性, 或需支付龐大費用。精儀中心 VCDi 研發過程及實際機載取像測試,已驗證國人自行 設計及組裝機載遙測儀器的能力。將來自製儀器功能亦可變更或再強化,例如更換 濾光片即可觀測海藻分佈、洋面與河流湖泊污染或其他應用。
VCDi 研發成功說明精儀中心已建構國內遙測技術中所欠缺的儀器研製環節, 使儀器技術在國內生根。然遙測技術涵蓋廣泛,精儀中心於 VCDi 開發之初即積極 尋覓合作對象,故而促成本次跨部會合作案,未來精儀中心也將積極尋求影像處理 及應用單位的合作,充分發揮此「數位鷹眼」功能。
透過遙測儀器開發計畫的執行,精儀中心正逐步朝光機電整合的卓越中心邁進, 除儀器系統外,亦發展遙測儀器所需的光學設計及加工技術,這些建立的技術經驗 現已密集且直接支援國內精密光學廠商需求,期望在不久的未來也將應用於衛星遙 測酬載上。