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• 地表上的不同物體皆具有獨特光譜反射特性，在了解目標物的光譜反射特徵後，就可以設計合適的光譜波段進行偵測。
• 目前運行的衛星遙測任務以多光譜遙測為主，能分析可見光、近紅外、短波紅外、遠紅外等4 ～ 40 種波段影像。
• 臺灣的福衛二號、五號，以及美國的Landsat、法國的SPOT系列衛星都屬於多光譜衛星，對於國際間的災情分析、環境變化等有很大的幫助。

在電磁波的各種波長中，可見光與它的鄰近波段是其中一種人類熟悉的能量傳遞類型。在這僅數百奈米（nm）的頻段，又可以再被細分成紫外線、可見光、紅外線等。然而人眼中的視錐細胞（cone cell）僅對藍、綠、紅三種波長較為敏感，只能透過三色視覺看見電磁波譜中的一小片段（380 ～ 700 nm），沒辦法像一些天生就看得見紅外光的魚類，或能感知到紫外光強度變化的昆蟲，更遑論不同物體在短波紅外線（short-wave infrared, SWIR）或遠紅外線（far infrared, FIR）的反射特徵。為了充分感測各種物體獨特的光譜反射特徵（spectral signature），光譜輻射儀的發明就此應運而生，常見的方式是透過矽（silicon, Si）、砷化銦鎵（InGaAs）等半導體材料製作良好的感光元件，量測不同波長電磁波在電容網格上所造成電壓的改變與累積的電荷數量，進而細微的分辨出各種光譜波段（spectral band）的能量變化。

由於電磁波自由地在空間中傳遞電磁場能量屬於一種自然現象，因此在不被阻擋的前提下，人們得以在千里之外利用光譜輻射儀量測多光譜影像（multispectral image），解析遙遠物體在受到太陽光照射後於不同波段的反射強度，造就了遙測（remote sensing）這種不需近距離接觸，卻能間接感知該物體一些物理特性的方式，對它進行識別、分類、量化等分析技術。這樣的感測方式能透過衛星、飛機或無人機的視野俯瞰地表，可以幫助環境監測、觀察地貌變化等，運用範圍非常廣泛。

多光譜遙測技術

利用太陽作為能量源的感測方式一般稱為被動式遙測（passive remote sensing），當太陽光照射觀測物後，每個波段的部分能量會被物體吸收、穿透或散射至不同方向，而剩餘的能量則會反射至衛星視角，並由搭載的感測器接收。由於地表上不同的物體具有它獨特的光譜反射特性，因此在了解目標物的光譜反射特徵後，我們就可以藉由設計合適的光譜波段偵測目標物，若能再結合多個不同的光譜感測器，就能夠識別出地表上的不同物體。例如健康植物體中的葉綠素（chlorophyll）在太陽的照射下會反射強烈的紅外線；乾淨的海水則會因為吸收紅外線而反射較小的訊號。接收到的訊號大小會反應在感測器的量測數值中，因此紅外線是相當適合用來區分地表物體的波段，可藉此觀察到自然環境的分布與變化。此外，可見光與短波紅外的數個特定波段，也能用於分辨多數常見的地表覆蓋物。

基於每顆衛星規劃的任務不同，感測器的光譜數量可以從標準配備的藍、綠、紅、近紅外線（infrared,IR）等四種「可見光至近紅外影像」，到進階涵蓋可見光、近紅外、短波紅外、遠紅外等10 ～ 40 個波段的「多光譜影像」（multispectral remote sensing）；甚至還可以拓展到約250 個波段的「高光譜影像」，能夠更精細區分物體的差別，實際應用的範疇也更加廣泛。此外，每顆衛星也會因被賦予的任務需求而搭載合適的波段接收儀器，不可能用一顆衛星就滿足所有使用者的需求。因此在選擇衛星影像資料時，也可以先搜尋該顆衛星的各式解析度是否符合使用者需求，例如光譜解析度（spectral resolution，可偵測的波段數量與頻寬）、空間解析度（spatial resolution，能分辨最小目標物的尺寸）、時間解析度（temporal resolution，重複拍攝同一目標的頻率），以及像幅寬等作為參考指標。

讀者或許會認為，既然光譜數量愈多愈能反映出影像中的光譜反射特徵，何不每顆衛星都盡可能地增加光譜波段呢？……【更多內容請閱讀科學月刊第640期】