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近期遙測發展的大事件，除了歐盟與美國太空總署NASA共同發展的韋伯望遠鏡順利開展外，另一個便是美國地質調查所USGS與NASA合作的Landsat 衛星計劃誔生了新成員。Landsat衛星家族中最新的大地衛星九號( Landsat 9 )，於2021年9月發射升空後，經過不斷的試驗校正，已於上周開始供應各種觀測資料產品，例如在阿拉斯加使用紅外線、紅色與藍色光譜所拍攝、後製的假色影像(如圖1)。
Landsat 9 衛星的啟用，是 Landsat 計畫中重要的里程碑，該計畫於1972年發射了第一顆地球資源技術衛星(ERTS-1，後來更名為Landsat 1 )，其中經歷了運作逾28年的Landsat 5 衛星，以及未能進入軌道而任務失敗的Landsat 6 衛星，整個計畫運作了半個世紀。時至今日，其成果不僅是美國遙感數據的骨幹，更藉由開放科學，成為了全球遙感探測的重要研究基礎。
本期將與各位一同探索Landsat 計畫發展，以及NASA如何展示遙測衛星與成果，並關心目前資料的開放型態及應用可能。
在1966年，美國內政部長Stewart Lee Udall (如圖2)啟動了地球資源觀測衛星計畫(Project EROS-Earth Resources Observation Satellites)，希望能為人類福祉去觀測地球資料。
EROS計畫延續至今，其衛星家族已發展至目前的Landsat 9(如圖3)，同時自2008年起的開放政策(如圖4)，已持續將EROS中心超過1000萬張的衛星資料庫對全世界提供開放應用。
Landsat 9搭載了兩個主要感測器：OLI-2感測器能接收9個光譜波段，具15~30公尺解析度；改良後的TIRS-2熱紅外線感測器，能更為精準地測量2個波段的熱輻射，並具備100公尺解析度(如圖5)。Landsat系列衛星之感測器比較表，如圖6。
儘管遙測科技早已走入並應用於我們的生活，但對多數人而言遙測似乎又是那麼深奧難懂。因此NASA發展了視覺化工具，以看見地球(Eyes on the Earth)作為NASA’s Eyes系列計畫之一，不僅可以3D方式即時呈現目前衛星的運行軌道(如圖7)，同時亦可將觀測所得的大氣溫度(如圖8)、海平面變化(如圖9)、土壤濕度(如圖10)、重力場(如圖11)等研究成果以視覺化方式呈現。
而這些遙測技術的應用成果，不僅能觀測地球，也能探索銀河，例如看見小行星系列(如圖12)。更重要的是，這些研究成果藉由開放共享，都將成為人類的寶貴資產。
目前Landsat 9資料不僅能在既有來源EarthExplorer、 Machine to Machine (M2M)和 LandsatLook 等服務取得(如圖13)，也可藉由Python工具，如田納西大學的吳秋生博士開發的geemap(如圖14)進行操作。即便目前Google Earth Engine尚未將Landsat 9資料正式上線，但實體檔案已逐步建置於服務伺服器，可先使用LANDSAT/LC09/C02/T1_L2代碼進行呼叫(如圖15)
簡易操作Landsat 9可見光資料程式碼，可將以下文字複製到GEE的Script編譯區，按下RUN按鈕，即可預覽如圖15之結果。
// 複製以下程式碼
var dataset = ee.ImageCollection('LANDSAT/LC09/C02/T1_L2')
// .filterDate('2021-11-01', '2022-02-16');
// Applies scaling factors.
function applyScaleFactors(image) {
var opticalBands = image.select('SR_B.').multiply(0.0000275).add(-0.2);
var thermalBands = image.select('ST_B.*').multiply(0.00341802).add(149.0);
return image.addBands(opticalBands, null, true)
.addBands(thermalBands, null, true);
}
dataset = dataset.map(applyScaleFactors);
var visualization = {
bands: ['SR_B4', 'SR_B3', 'SR_B2'],
min: 0.0,
max: 0.3,
};
Map.setCenter(120.1, 23.9275, 8);
Map.addLayer(dataset, visualization, 'True Color (432)');
// 程式碼結束
在可預見的未來，廣域的行星觀測資料，將能持續用於大尺度研究與驗證，比如森林與都市發展變遷、火山研究應用(如圖16)、地表水研究等(如圖17)。與此同時，水土保持局也正如火如荼地將臺灣地區自1972年起歷年的Landsat影像進行加值處理，並分享於BigGIS平台(圖18)。期待在Landsat 9衛星成功運作後，全球持續推動遙測應用，邁向下一個50年！
1. 來自Landsat衛星群的最新影像，上線開放使用：
https://www.usgs.gov/programs/national-land-imaging-program/news/landsat-9-data-release-extends-unparalleled-earth
2. Landsat衛星任務與沿革：
https://www.usgs.gov/landsat-missions/landsat-satellite-missions
3. 2008年開放Landsat衛星資料政策：
https://www.usgs.gov/media/files/imagery-everyone-timeline-open-landsat-archive
4. NASA’s Eyes看見系列計畫：
https://eyes.nasa.gov/
5. 看見地球(Eyes on the Earth)視覺應用：
https://eyes.nasa.gov/apps/earth/#/vitalsign?vitalsign=visible_earth&altid=0&animating=f&start=&end=
6. 國立中央大學太空及遙測研究中心-Landsat衛星介紹：
https://www.csrsr.ncu.edu.tw/rsrs/satellite/Landsat.php
7. Python工具geemap，吳秋生博士：
https://geemap.org/
8. Landsat 9資料用於地球觀測的無限可能：
https://www.usgs.gov/programs/national-land-imaging-program/news/landsat-9-data-release-extends-unparalleled-earth
9. Landsat Collection 1 Level-3應用於地表水資料產品：
https://www.usgs.gov/landsat-missions/landsat-collection-1-level-3-dynamic-surface-water-extent-science-product
Wu, Q., (2020). geemap: A Python package for interactive mapping with Google Earth Engine. The Journal of Open Source Software, 5(51), 2305. https://doi.org/10.21105/joss.02305
