地景動態變遷與衛星監測

自然與人文交織的場景 地景（landscape）這個詞，直覺上令人想到的就是眼睛所見的景致，尤其認為應該會有青山、綠水的美景，也就是一般所說的風景。 臺灣素以「福爾摩沙」的美名傳揚國際，處處可見珍貴稀奇的自然地景，如位於北海岸野柳的女王頭、東海岸的清水斷崖、峽谷高聳的太魯閣、遍布珊瑚礁海岸的墾丁。此外，文化歷史也芬芳悠然，有臺南府城、淡水紅毛城等人文地景，又有追溯上萬年的史前文化，如長濱文化、十三行遺址等，發展橫跨舊石器時代、新石器時代與鐵器時代，使台灣成為一個交織著自然與人文景觀的美麗島嶼。 但從「地景生態學」的觀點又該如何解釋「地景」呢？地景生態學早期發展於歐洲，與土地利用規畫、人文地理、人類生態等研究有密切的關係。在歐洲，主要以土地的分類來區分生態系統，並習慣於把地表區分成一個個的生態系統。由於長久以來居住在歐洲大陸的人持續利用與開墾土地，原始地貌已經很少見了。 在 1980 年代以後，美國的學者逐漸引入新的議題，並以空間格局、生態過程與空間尺度的相互關係做為地景生態學新的發展主軸。從系統論的觀點來看，「地景」可視為一複雜系統，其組成包括「生態系統」。「生態系統」在空間上的分布構成了地景結構，連接著生態系統之間的關係就是地景功能。因此，地景可說是由地景結構與地景功能所構成的一個概念。 欲從抽象的概念去連結真實世界的地景，可能十分困難。但若從我們生活的臺灣經驗來看呢？臺灣的地表覆蓋著 6 種主要類型的生態系統，分別是闊葉林、混合林、針葉林、稻作、旱作與都市生態系統。因此，若把地景想像成是臺灣，地景結構正是由這 6 種生態系統類型交織成的臺灣地表。至於地景功能，則可想像成是穿梭在美麗福爾摩沙地表的河流、川流不息的車輛、撫吻著大地的清風等。 地景結構 地景結構要如何描述呢？地景生態學發展出一套特別的語彙：「斑塊」（patch）、「廊道」（corridor）、「邊緣」（edge）、「邊界」（boundary）、「基質」（matrix）等。本文不一一介紹這些名詞，單舉「邊界」為例，說明在地景生態學裡是如何定義的。 在地景的尺度上，邊界通常是個多變的地帶，描述著不同系統之間物質、能量、物種或資訊流動的變化，例如集水區的邊緣是從田野到森林的交界地區。一般而言，生態系統的邊界是不固定的，不明確的，或是模糊的。但不同的生物與生態系統的邊界卻不可一概而論。以人類來說，個體有固定的外表，即使稍微會改變大小、長短，但變化也不大，因此外表的邊界是清晰的。 探討地景功能的一般特性時，包含了在生態系統和生態系統之間能量、物質或資訊的流動與交互作用為何，也包括能量、物質、物種或資訊在任何時間裡的變遷過程，因為功能與自然過程會隨著時間的變化進行調整與動態變動。舉例來說，景觀功能在生態面向上包含如水平衡、生態系統能量平衡、物質流動與平衡、群落變動等概念。 衛星遙測 遙感探測是很有用的工具，不用接觸物體就可取得物體的相關資訊以提供分析。這可實現從區域整體進行某物件特性的描述、觀察、量化與分析，並取得具有時序性變化的空間資料。近年來，衛星遙測已成為遙感探測的主要手段，是許多國家進行國土監測資訊蒐集與管理的最佳方式。 目前在臺灣與土地覆蓋、利用相關的研究領域，如地理、地質、動物、植物、生態、環境等，常缺乏最新的地表資訊。若要取得新資料，得從農林航空測量所拍攝的航空照片，或華衛二號等拍攝的衛星影像進行判釋。 航空照片的優點在於空間解析度高，可清楚辨認地物，但若缺少有經驗的判釋者時，判釋工作便不易完成。而且航空照片只能用來進行土地覆蓋∕利用判釋，無法像衛星影像能以輻射光譜推算地物的特性，例如分析建地與植被的差異。 航空照片也不若衛星影像可以在短時間內更新影像，因為航空攝影需安排照片拍攝專用飛機的航次，且需考量天候狀況。衛星則以固定軌道繞行地球，無論天候狀況好壞，都能取得影像。即使天候狀況不佳，地表被大量雲朵遮蔽，不利影像分析，仍能定期取得影像。一旦天候好轉，就可快速更新高品質的地表資訊。因此，衛星遙測可說是監測地景動態變遷的最佳工具。 目前，國際上有許多重要的衛星在進行全球性的影像收集。例如 TERRA 與 AQUA 衛星上搭載的中解析度成像光譜儀（moderate resolution imaging spectro-radiometer, MODIS），就是目前功能最齊備的感測器，可蒐集大氣、海洋、陸地等的光譜資訊，有助於長期觀測和研究地球系統的環境變遷。 TERRA 與 AQUA 衛星是由美國航太總署（NASA）發射，提供地球表面變化的整體觀測資料，主要目的在於從太空觀測取得海洋、陸地、冰雪圈的相關資訊，以利分析土地利用和土地覆蓋，並研究氣候在季節與年間的變化、自然災害監測、長期氣候變化、大氣臭氧層變化等。 TERRA 與 AQUA 衛星又與地球觀測系統計畫有關。在 1989 年，美國與一些國家共同發起「行星地球計畫」，展開一系列以遙測方式觀測地球系統變動的研究，其中包括建立地球觀測系統（earth observation system, EOS）。EOS 的目標在於：「建立針對地球的整合性空間觀測系統，研究地球系統的各次系統，如陸地、海洋與大氣，及相關自然運作過程。期待能建立整套的資訊系統，並持續蒐集至少 10 年以上各種完整的環境資料。」 最佳敲門磚 MODIS 具有 36 個光譜通道，分布在電磁波譜範圍 0.4 ~ 14 微米內，多波段資料可以同時提供陸地、雲邊界、雲特性、海洋水色、浮游植物、生物地理、化學，大氣中水汽、地表溫度、雲頂溫度、大氣溫度、臭氧、雲頂高度等資訊，適用於對地表、生物圈、固態地球、大氣和海洋進行長期的全球觀測。 MODIS 空間解析度很高，且每日或每兩日可獲取一次全球觀測資料。此外，MODIS 日夜都可提供影像資料，在軌道的白天時段，所有波段都能取得影像資料；在軌道的夜間時段，則只有熱紅外波段的影像資料。 為了建立資料處理模式和演算法，並指導 MODIS 資料的科學討論和應用，EOS 計畫籌組了 MODIS 資料處理和應用的國際研究團隊。這個團隊會把重要的新訊息與各種常態性說明放置在網頁上，也供下載各個科學團隊的相關技術文件，有助於快速了解 MODIS 各項研究的進展與成果。這入口網站請見

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