香港理工大學、香港航天科技集團上月簽署合作備忘錄，理大獲香港航天贈予一枚多光譜光學遙感衛星的命名權，以及探討近地衛星加入定位導航通訊上的合作機會。理大獲贈命名權的衛星預計於 2024 年發射。而何為「遙感衛星」，它的作用如何，為甚麼要特別用近地衛星做定位、導航用途，怎樣利用衛星獲取得資訊來為香港未來發展、智慧城市的創造出一分力，今日小編就來到香港理工大學，訪問了土地測量及地理資訊學系、航空及民航工程學系的專家教授，為我們的讀者一一講解。
▲左起：香港理工大學土地測量及地理資訊學系教授、建設及環境學院副院長 黃文聲教授；航空及民航工程學系研究助理教授徐兵博士
新衛星有助香港增強「遙感測量」應用
香港理工大學一直與政府部門合作，透過衛星圖像、航拍（飛機、直升機）圖像作出不同資料分析，以作城市規劃、環境保護、災害監測、水質測量用途。香港理工大學土地測量及地理資訊學系教授、建設及環境學院副院長 黃文聲教授同傳媒介紹，所謂「遙感」就是用相機拍攝影像的非接觸式測量方式。實際應用上會利用到不同解像度的圖像，由大型建築、小型建築樓宇結構至到一棵樹木的圖像，細至 0.5 米以至厘米單位的圖像都會被應用。香港哪處較熱、哪處較清涼，還有公園樹木的降溫效果、山泥傾瀉、水質，都可用多光譜衛星影像來協助測量。透過不同紅、綠、藍色調的影像，監測衛星圖片中的葉綠素、海面浮游物、沉積物的濃度。
▲現時用到的衛星影像，分辨率由 1.24 米至到 2000 米，以前者更為清晰，但使用高清晰影像，需要繳付高昂費用
過往香港理工大學用上不同衛星提供的圖片，有歐洲、中國大陸、韓國、日本衛星提供圖像數據。但遇到有兩大困難：1）費用高昂・2）缺乏自主性。黃文聲教授直言如需要解像度高的衛星圖像，為香港地區拍攝全圖每次需要 80 萬港元，而採用開放資源的衛星圖像，會出現解像度太低而「起格」的現象。另一影響監測工作的，是衛星的重訪周期。如果重訪周期短（即衛星可在更短時間內重訪香港），可以通過圖像看到更細微的變化。理大同香港航天科技合作，獲得由後者提供的數據，可以更容易取得高解像度，還有重訪周期更短的衛星圖片。
自主性也是理大研究時遇到的問題，如果購買衛星圖片服務，需要預約拍攝時間，如出現意外（如當日比較多雲）又要另外約時間。如擁有自己的衛星，可有更大自主權控制衛星在幾時來香港地域拍攝圖像，也是香港理工大學與香港航天合作的最大原因。
今次香港航天科技授予理工大學命名權的衛星，將會在 2024 年發射升空。應用包括植被、土地利用分類、岩石、棕地、海水水質、太陽輻射監測。衛星提供的相片分辨率將少於 1m。
「衛星遙感測量」香港實際應用例子
－提交全香港植被報告，研究哪一種樹可以吸引更多碳，在哪一個地方種哪一種樹會更有效率，在美觀與吸碳中取得平衡。政府規劃處分析發展土地時，應種植哪種植物以達至碳中和。這些研究也會應用在香港北部發展區、中央水域（明日大嶼）等；
－向政府規劃處提交全港土地利用分類地圖，高清衛星圖像能識別香港不同的土地覆蓋並支持規劃和城市發展，為城市規劃和土地管理提供重要依據，如監測土地利用和土地覆蓋的變化；
－憑衛星影像辨識外露岩石（較不易山泥傾瀉，如屯門青山壞土）反過來找出容易山泥傾瀉的地方；
－AI 深度學習棕地，分辨大小工廠、停車場、倉庫；
－海水水質測量，透過反射率得知紅潮情況，即時告知漁民作出行動，如收起魚苗等；
－太陽能發電能力估算：為大廈計算每年受到的太陽輻射與雲量，如受日照較強的地方就可積極安裝，系統可計算賣電回本所需時間；
－解決業權侵佔糾紛，透過衛星圖像可了解特定地點所種的樹木、欄桿是何時加入，以助釐清業權。
活用低軌道衛星作衛星定位、導航用途
衛星除可拍攝圖片作研究用途，亦常用於衛星定位、導航，現時一般手機用家都可享受到衛星定位帶來的好處。但衛星訊號有一定限制，特別在高樓大廈林立的香港，受到不同程度的干擾。
現時大眾應用位於地球上方 2 萬公里的中高軌道衛星，雖然發射功率較強，但經過大氣層等折損後，令到信號變得微弱，且容易受城市高樓大廈干擾，精準程度大大降低。香港理工大學航空及民航工程學系，近年就積極進行設計、開發和發射新型 6U+低地球軌道 （LEO）立方衛星，令這些較低軌道的近地衛星可用作衛星定位、導航用途。
▲相對於現時用於定位、導航的高軌道衛星，如果可將通訊用途的低軌道衛星加入衛星定位、導航功能，可有助加強城市內的定位能力與安全性，助力智慧城市發展
航空及民航工程學系研究助理教授徐兵博士向記者解釋，很多專門為通訊而設的近地衛星，位處地球之上 550 公里，原本主要用作數據傳輸、電話通訊用途，但如果可將這些本身不用於導航的衛星，使其搭載導航用途，可增強衛星訊號的強度與穩定性。
▲圖右：航空及民航工程學系研究助理教授徐兵博士
▲理大航空及民航工程學系研究的立方體衛星導航信號初步設計，未來將應用於近地衛星
中國將規劃發射約 1 萬顆近地衛星，香港預計可用上當中的 100 多顆。近地衛星除用作遙感測量與通訊用途，也可改造成加入衛星定位、導航用途，在城市/先進空中交通、星基廣播式自動監察系統及搜索救援等領域均有不同的應用，有助推展香港政府的「香港智慧城市藍圖」。立方衛星暫定於 2025年 5 月隨天舟九號貨運飛船發射。近地衛星搭載導航功能的計劃，在 2024 年完成導航載荷之後，會進行長時間的測試，目前仍未有實際時間表。
依賴衛星通訊的應用場景
・智慧出行，更快找到加油站、停車場
・搜索、救援
・海洋上擴大網絡覆蓋面，有助於飛行機加強海洋上的通訊能力
衛星應用場面廣
最後 unwire 記者再次向黃文聲教授查詢現時衛星有哪些技術，可令香港市民很容易實際感受到科技所帶來的得益。黃教授指太陽能板獲益估算系統，讓市民查詢自己的樓宇的每年接收太陽照射量與雲量，計算安裝太陽能板後發電的效益，並計算出何時可以回本。除此之外衛星也可應用到全香港交通路線，透過衛星影像，可知道彌敦道的巴士數量，協助重組路線；另外也可為市民計算出更舒適的巴士等車地點，除了在大街，是否有更好的環境可放巴士站，也可通過衛星技術協助研究。
