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空拍台灣 農林航空測量 發布日期101/11/5 人氣指數10209

透過航空攝影,地表資訊全都露 大家都看過地圖吧!你可曾思考過一紙版面有限的地圖,如何把大面積範圍內的河流、山岳等地表物毫無遺漏且準確地標示出來?透過航空攝影技術,便可以一覽無遺地表上所透露的一切資訊-利用航空攝影對地面所拍攝的照片,求得地面物體之間的方向、距離和座標,繪製成我們見到的地形圖、像片基本圖等;尤有甚者,除目前執行國土資訊系統計畫、建置全台航遙測影像資料庫外,還能應用在農業資訊的蒐集與整合,像是協助調查作物面積、森林資源等,而行政院農業委員會林務局農林航空測量所即是擔負這項重任的執行者。

農林航空測量所在做什麼?

 農林航空測量所從民國 43 年成立以來,運用航空遙測技術,致力為台灣建構空間資料庫,持續提供各領域的航攝圖資,截至目前共拍攝 80 萬張以上的航空照片,除了林地區域,其中有很大一部分為農作地區,也因此開啟了與農政機關共同合作的開端。

 早期的農業調查以地面人工作業為主,需要大量人力,不過這樣的方式也隨著農業生產結構改變、農地面積破碎化,以致無法符合管理單位的需求,而航遙測技術正好可以彌補其中的不足-可以執行大面積調查,且解析度可達到 25cm ,經判讀釋析高精度的航空照片內容,方便調查人員進行農地面積計算,以及農作坵塊種植分類,進而瞭解農地利用現況,大幅節省了調查人力、物力和經費。

航照設備

 所謂「工欲善其事,必先利其器」,農林航空測量所無論在設備與技術,都隨著科技提升不斷地進步,例如從傳統類比測圖方式進入到數位製圖,由於不需底片沖洗與底片掃描輸出等步驟,影像誤差減小而使品質提升,並縮短航攝影像後處理時間,也省去存置空間,在檔案管理上更為簡便流暢。

◎航空器

Super King Air 350型固定翼飛機1.BE-200 型航測飛機

 民國 67 年由內政部編列預算,採購由美國 Beechcraft 公司所生產的 Super King Air 200 型固定翼飛機,原為商務用小客機,經改裝後安置攝景窗和航遙測系統,是台灣第一架擁有艙壓控制系統、可高空飛行的航遙測飛機,具備高山地區拍攝能力,對台灣高山區域執行航拍作業有很大的幫助。

2.BE-350 型航測飛機

 民國 84 年農委會編列預算購置 Super King Air 350 型飛機,和 BE-200 型比較,最大航行高度達 35,000 英呎,更強馬力的渦輪螺旋槳引擎,搭配新安裝的 GPS 系統後,由傳統目視領航進步到 GPS 衛星定位導航,提升航拍作業精確度與效率。

◎照相設備

空載數位掃描儀1. 數位製圖相機( Digital Mapping Camera, DMC )

 民國 96 年引進,開啟了農林航空測量所的全數位化製圖時代。屬於框幅式成像的數位相機,具有 8 顆鏡頭,中間 4 個鏡頭組成畫素 13824x7680 像元的高解析度全色態影像,外側 4 個廣角鏡頭則攝取藍、綠、紅、紅外等四波段影像,民國 100 年更進一步將機上儲存硬碟更新成可容納拍攝 1,200 張航空影像的固態硬碟,並大幅減少重量,節省飛行成本。

2. 空載數位掃描儀( Airborne Digital Sensor 40, ADS40 )

 民國 97 年間購置的空載數位掃描儀,運作方式為連續式掃描取像,形成無接縫、連續式的影像條帶,具有 3 條全色 CCD 掃描線,每條具 12,000 像元,可同時獲取前視 27° 、底視 2° 、後視 14° 之影像;以及 4 條多光譜 CCD 掃描線,每條具 12,000 像元,分別可獲取底視 0° 和後視 16° 各一組影像,故可得到多光譜之立體像對。所有地面物件均可取像 3 次,達到百分之百重疊,亦得以製作立體像,以供判釋使用。

航空攝影作業流程

 除了先進的設備,嚴謹的作業流程也相當重要,一般而言,空照人員的作業內容大致可分為空照前置作業、空照拍攝作業及空照影像處理作業三個方向。

◎空照前置作業

1. 規劃拍攝航線

 農林航空測量所的航攝計畫以平地一年 2 次、山區兩年 1 次為目標,除配合農政機關一年二期的稻作拍攝計畫,也充分運用航遙測資料庫,整理尚未拍攝區域,進行航線規劃相關作業。

2. 蒐集氣象資訊

 空照人員拍照得和老天爺搶時間、搶天氣,執行飛行任務前,需十分注意天氣預報,出任務當天清晨查詢民航局提供的機場天氣報告,依發布的雲霧高度、雲量和能見度,加上衛星雲圖及各地即時影像,判斷是否出勤,以便選定適合的空拍執行區域,並擬定航攝飛行路徑。

3. 出勤前任務提示,確保飛航安全

 空照人員依空勤總隊規定,與共勤的空勤總隊組員進行任務前簡報,確保飛航安全。

◎航空拍攝作業

1. 檢查空照設備

 依據空勤總隊擬定的標準作業程序,協助飛行前航空器檢查,以及包含擦拭照像窗口、檢查 GPS/IMU 導航設備、航攝相機軟硬體測試等維護程序。

2. 執行航攝任務

 確定所有檢查完備後,隨即起飛開始執行任務,空照人員在即將進入預定航拍區域前,確認航線是否涵蓋完整空照範圍,引導飛行員進入空拍航線。飛行期間需隨時監測各項影響飛行任務的可能狀況,像是天氣驟變、軍事演習空域及民航空中交通管制等不確定因素,並依突發狀況的種類,更正飛行計畫。

◎影像處理作業

稻作及其他非稻作坵塊1. 資料下載與解算

 航攝任務平均約需花費 3 到 4 個小時,返航後透過特定儀器下載硬碟內原始資料( raw data )和 GPS 地面資料,再帶回辦公室進行資料後處理。運用專業軟體把原始航攝資料搭配 GPS 飛行軌跡,計算出每張照片曝光點精確位置,共同解算出航空影像,經過稻作涵蓋地區比對、航照雲覆量篩選等後續處理,才可提供給農政機關使用。

2. 航照也有 3D 版~判釋與輸出的重要性

 進行航空攝影作業時,拍攝的每張影像都有 60% 的重疊,所以將兩張連續航空照片交疊時,透過反光立體鏡即可產生立體感,就像人類眼睛所具有的立體視覺原理,或是使用偏光眼鏡,觀測搭配偏光鏡的專業電腦螢幕,呈現的數位影像同樣具有立體視覺效果,類似時下風行的 3D 電影一般。而航照判釋作業,正是依據立體視覺與經驗,辨識地物高度、形狀、大小或其他屬性,來進行地貌狀況調查及地物種類辨別,像是提供農政單位運用在農作調查上,可以判釋出稻作及非稻作坵塊。

農業資訊調查與展望

 近年全球受氣候及環境變遷影響,造成國際上農業災害時有所聞,台灣也無法置身其外,因此當災害發生時,藉由航遙測技術,輔以現地調查,正確掌握災後農損狀況,是後續重建的重要依據。

 而為克服災害發生初期天候仍不佳,使得影像取得困難度較高的問題,農林航空測量所也積極建置機載合成孔徑雷達( SAR )系統,透過雷達波到地面,並接收地表反射波後成像,以使航測工作能不受雲層遮蔽干擾,並可於夜間工作,發揮高機動性、迅速捕捉資訊且即時提供成像,縮短政府救災反應時間,降低災害衝擊,並充分應用於農業調查監測等領域,發揮加值效益,提供農地利用、作物面積產量及作物生長變化監測上有利的參考資訊,健全台灣農業管理,達到國際先進水準。

(撰文彙整/編輯部;圖文資料來源/行政院農業委員會林務局農林航空測量所 王韻皓.李治逸)

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