principles of remote sensing and its applications in Geography

1. 1
[第七組]
周峻民、展兆慧、宋佳穎、余季涓、張淳淳
CH8 REMOTE SENSING

2. Outline
• 遙測定義與優勢
• 衛星影像資料自己來:Google Earth歷史圖像工具
• 遙測原理
• 衛星感應器 (sensors) 特性
• 衛星影像成像原理
▫ 波段與顏色
▫ 自然色影像
▫ 假色影像
• 衛星影像資料自己來：Landsat & Aster Dem
• 衛星影像的應用
2

3. 暖身活動：箭頭處是什麼類型的地物？
3

4. 如果變成這樣，是不是有點端倪？
4

5. [問題] 請大家來猜猜看
5

6. 參考答案
6
植生
魚塭
農地
水庫

7. 今天讓你把地理系七大武器之首帶回家
7

8. 什麼是遙測？
遙測的優勢
8

9. 什麼是遙測？
9
齊柏林的空中攝影

10. 10
機場的紅外線感溫

11. 11
高光譜影像下的地物
Image courtesy of C. Y. Huang

12. 什麼是遙測？
• 遙測：
▫ “遙” 感探 ”測”
▫ 不需要直接碰觸物體，也能收集到資訊的技術
▫ 如人眼、衛星、雷達
12

13. 遙測的優勢
• 大尺度現象
▫ 時間
▫ 空間
13
Image courtesy of C. Y. Huang

14. 遙測的優勢
• 從遙測影像容易編製地圖
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15. 遙測的優勢
• 多種應用可能
15
出海口淤積
沙塵暴
Image courtesy of C. Y. Huang

16. 16
番外篇：衛星影像資料自己來--GOOGLE
EARTH歷史圖像工具

17. 17

18. 鹹海(ARAL SEA)的變遷
18
2012 2005 2001

19. 莫拉克颱風小林村的消失
19
2001 2010

20. 20
• [問題]
• 請問台北101是在哪一年完工的呢？

21. 21
• 參考答案
• 約在2002-2003年之間

22. 22

23. 23
1.太陽發出
EMR
2.地物反射EMR
3.衛星接受反射
EMR 4.影像成像系
統
各式地圖
EMR: Electromagnetic Radiation ,電磁輻射
Image courtesy of C. Y. Huang

24. 1. 陽光的電磁波頻譜
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可見光：當光波長在400到700nm時，為肉眼可見，並對應到特定顏色。
例：600nm的光為黃色；700nm為紅光。
紅外光
~可見光波段~
~不 可 見 光~~不 可 見 光~
紫光 藍光 黃光 紅光

25. 2. 當陽光照到葉子進行反射
• 葉子吸收部分光線
▫ 紅色波長R
▫ 藍色波長B
• 葉子反射部分光線
▫ 綠色波長G，呈現綠色葉子
▫ 紅外光IR，肉眼不可見
25

26. • 葉子反射光的樣式，稱為 (spectral
signatures)
• 各物體頻譜特性不同，如同指紋，可用以辨物
▫ 例：vegetation (植生) 的可見光反射率低；近紅外線
反射率高
• [問題]
▫ 請問水的頻譜特性？
26
Image courtesy of C. Y. Huang

27. 3. 衛星接受反射出的EMR
• 衛星接受電磁輻射訊號的範圍，稱為波段 (band)
• 如下圖，Landsat-7有7個波段，對應到
藍、綠、紅光，近紅外光 (NIR) 等
• 波段的組合可以捕捉頻譜特性 (spectral signature)
27

28. 空間解析度
時間解析度
頻譜解析度
主動式和被動式
28

29. 空間解析度 (Spatial resolution)
• 像素 (pixel) 越小，解析度越高，越清楚
29

30. 時間解析度 (Temporal resolution)
• 定義：經過同一地點的時間長度
• 時間與空間的取捨 (trade-off)
▫ 高空間解析度，衛星圍繞地球一週的時間較長，
經過同一地點的時間長
• 例：Landsat，空間解析度30m，繞一週16天
AVHRR，空間解析度1.1km，繞一週1天
30

31. 頻譜解析度 (Spectral resolution)
• 定義：衛星波段的寬度
• 高頻譜解析度 (波段窄)，可以辨認更細微的頻譜
特性差異
31

32. 主動式 (Active sensor) 和被動式
(Passive sensor)
• 被動式遙測：以多光譜感測器來接收物體的電磁波。
• 主動式遙測：發射電磁波來探測物體。
32

33. 以Landsat衛星為例
33
1.太陽發出
EMR
2.地物反射EMR
3.衛星接受反射
EMR 4.影像成像
系統
各式地圖

34. 1. 各波段獲取影像
• 每個波段 (band) 獲取一張
影像
• 初始影像都是灰階
• 顏色越亮，表示該像素的數
值高，反射光越強
34

35. Landsat ETM+ Bands
35

36. 2. 自然色 (可見光) 影像的合成
• 回想：藉由RGB強度的調整，可以得到所有顏色
• 同樣的，在衛星影像中，藉由Band 1 (Blue), 2
(Green), 3 (Red)的組合，可以得到自然色影像
36

37. 37
Worldview2衛星自然色影像

38. 3. 假色影像
• 使用band 1,2,3以外的波段影像
• 將三個波段著上假色 (false color)，常用的假色是
紅綠藍
• 三張影像疊合後，
即形成假色影像
• 動畫說明
38

39. • 使用不同波段組合的假色影像，可以凸顯地物特
色
39
自然色影像 紅外光凸顯溫度

40. 40
番外篇：衛星影像資料自己來—
LANDSAT假色影像

41. LANDSAT衛星簡介
41
• 1970年代發展直到如今
• Spatial resolution= 30m
• Temporal resolution=16 days
• 7 bands for Landsat-7
• All data FREE ! download at http://glovis.usgs.gov/
• ArcGIS網站提供免費圖台 at http://bit.ly/1sWPnwo
Image courtesy of C. Y. Huang

42. 42

43. 43
植生分析影像
水體分析影像
自然色影像

44. 44
ArcGIS提供之 Landsat 自然色影像 True color (321) 1990-2005

45. 45
ArcGIS提供之 Landsat 植生分析影像 Vegetation Analysis (543)
1990-2005
魚塭
土壤
灌溉後
灌溉前
聚落
河川

46. 46
番外篇：衛星影像資料自己來—ASTER
DEM世界數值高程資料

47. 47
• ASTER衛星，30m解析度世界數值高程 (DEM) 資料
• http://gdex.cr.usgs.gov/gdex/
• 要先註冊

48. 48
• 選擇欲下載的區域
• 按下下載按鈕，設定下載選項
• 下載檔案為tiff檔

49. 製圖流程
49
• 使用QGIS
• WGS84改為TWD97-TM2
• 分層設色
• 網格分析法
• 抽取等高線 (contour)
• 計算地勢 (hillshade)
• 出圖

50. 50
表現地形的三種方式：
分層設色
等高線法
暈渲法

51. Google Earth
NASA Earth Observatory’s World of Change
NASA images of change
51

52. 參考資料來源
• Google Earth：聯合國環境規劃署-地區環境變化地圖集。
• NASA Earth Observatory’s World of Change
▫ http://earthobservatory.nasa.gov/Features/WorldOfChange/ind
ex.php
• NASA images of change
▫ http://climate.nasa.gov/state_of_flux
52

53. 巴西雨林砍伐
• https://earthengine.google.org/#intro/Amazon
53
1975 2001

54. 尼羅河三角洲海岸線的變遷
54
1972 2005

55. 日本311海嘯災害
55

56. 全球暖化
• http://earthobservatory.nasa.gov/Features/Wor
ldOfChange/decadaltemp.php
56
1979 2004

57. 北極海冰融化
• http://earthobservatory.nasa.gov/Features/Wor
ldOfChange/sea_ice.php
57
1999 2012

58. 深圳的都市擴張與發展
58
1979 2004

59. 北京市的都市擴張
59

60. 杜拜的人工島
• https://earthengine.google.org/#intro/Creation
OfDubai
60

61. 沙烏地阿拉伯綠洲農業
• https://earthengine.google.org/#intro/SaudiAra
biaIrrigation
61

62. Thank you for listening
第七組 2014/04/21
62