高光譜影像儀發展現況
宜蘭拍攝紀行
圖一、高光譜影像儀成品
航太觀測技術是人類探索宇宙、星球生態及資源的重要技術，在觀測技術領域， 約分為二大主流，一是追求空間上的高解析度，應用於國防及土地變遷、國土規劃等， 早期遙測研究均朝此方面進行。其次是隨著冷戰時代結束，追尋資源和生態保育， 促使遙測研究與應用增加影像之光譜解析上的需求，而朝追求高頻譜解析度方向進行。 目前遙測界通稱能提供數百波段之影像儀為「高光譜儀」，稱提供上千波段者為 「超光譜儀」。本中心將遙測計畫列為主軸計畫之一，配合國家太空計畫及國內 遙測研究需求，除已開發國人首套機載多光譜儀─植被及國土變遷觀測儀 (VCDi) 外， 現正進行高光譜影像儀的研製。
國際上高光譜影像儀的發展，於可見光及近紅外光區 (450–900 nm) 開發成熟， 並有規格產品出售，然其價格不斐，因此未能在國內研究普及化。在近紅外光區 (900–2500 nm)、中紅外光區 (2–5 µm) 及遠紅外光 (7–15 µm) 的高光譜影像研究仍屬個案大型計畫，都使用鏡片掃描 (撣掃式) 於單一 線型感測器而組合成像，因為這光譜區域面型感測器非常昂貴，且難以取得。
本計畫依目前國際規格指標進行高光譜影像儀研製，目前已完成雛型體，其光譜 範圍為 450&ndsash;880 nm，完全解析度可達 3 nm，共有 240 個譜帶，可依不同視野 更換鏡頭，FOV 20–50 度。使用面型 CCD，其影像掃描方式有別於早期撣掃式 (whiskbroom)，為最近國際常用的推掃式 (pushbroom)，目前進行地面取像測試， 未來將依此經驗開發機載儀器。
圖二、宜蘭雙連埤高光譜影像
高光譜影像儀雛型 (圖一) 含自製 FOV 20 度望遠鏡和成像光譜儀，底座為自製 掃描平台，可 360 度自由掃描，儀控軟體可由使用者依使用之 CCD 搭配其錄影程式 錄製影像檔，並可分析各個光譜影像，軟體應用開發極具彈性且價廉。
日前受國立宜蘭大學自然資源學系的邀約，前往拍攝宜蘭大學校園植物園及太平山 翠峰湖附近銅山原生台灣山毛櫸，測試高光譜影像儀野外拍景。由於校園內植物園含有 40 餘種已知的植物，首先拍攝其高光譜影像，供不同植被遙測影像的判別研究，並做為 學生長期觀查植物發育狀況之用。受該系阮忠信教授推介亦前往重要濕地生態保育地 「雙連埤」拍攝水生植物，取得影像如圖二。阮教授特別強調濕地對自然生態系的維持、 環保及氣候調節有很大的幫助，由於台灣土地狹小，主要雨量大都仰賴山區，因此 山區的結雲起霧，對山中濕地的護持功能很大。
最後由該系陳子英及阮忠信兩位教授陪同，前往太平山翠峰湖拍攝銅山原生林台灣 山毛櫸，陳教授強調台灣山毛櫸名列台灣 4000 多種植物內五種保育類之一，而台灣 山毛櫸品種是台灣特有原生植物，銅山一帶的山毛櫸估計有 900 公頃，可能為世界最大， 難能可貴的這些都是原生種。族群性強的台灣山毛櫸生長在東北季風強的高山稜線上， 在秋冬之際樹葉由綠轉紅黃，不亞楓林葉紅之景。希望藉由此次拍攝，累積山毛櫸光譜 遙測影像資料庫，為未來高光譜影像儀機載遙測進行前期觀測研究。
「杜鵑」飛去「彩雲」伴行，雖然在首次拍攝時，杜鵑颱風造成山路坍塌，阻絕 太平山觀測之行，而讓我們改道觀測高山濕地雙連埤，在這片世外桃源，國寶級濕地 保育區，蘊藏無數水中生物及濕地植物，值得讓我們藉由高光譜影像儀向大地學習。 很幸運地，在第二次拍攝時彩雲颱風未侵入台灣，並帶走烏雲，使得銅山台灣山毛櫸 得以拍攝完成，希望能從對這片台灣特有原生林研究中，開啟高光譜影像儀在物種辨識 的應用。
從這次拍攝過程，瞭解自然生態學者專家，親身步涉於原野森林，溯溪觀察各個 生態變化，研究誠摯的精神，著實令人敬仰。期望未來高光譜影像儀在國內學者專家 連袂提攜和指導下於遙測或民生科技有更多的應用。
更新日期：2005 年 6 月 17 日
