科學月刊姊妹刊物
全
方
SciTech Reports
創刊於1982年
位
視
野
．
科
技
人
關
懷
1
每月15號出刊
科技報導 449 S c i Te c h
Reports
2019.5月號
scitechreports.blogspot.tw
看見黑洞！從巨量資料「淘金」的影像成像之術- 2 完整地圖資訊的推手－地形圖與語意網的對話- 4 不需駕駛也能輕鬆上路－淺談自駕車與高精地圖- 8 巨木在哪裡？空載光達技術用於樹木高度的測量- 12 下一站，冥王星！- 18 淺談非洲豬瘟－防疫與疫苗開發的重重關卡- 22 育成小豬－臺灣篇- 26
人工合成醣分子 可望修復受損的脊髓神經元 【本刊訊】車禍、工害等災難造成的中
子。研究人員表示，醣分子的合成難度相
樞神經受損，其傷害往往難以修復。中央
當高，尤其結構複雜的HS寡醣分子更不容
研究院基因體研究中心洪上程主任與日本
易做出來，光是合成不同硫酸根的HS化合
名古屋大學醫學院院長門松健治，近日於
物，就需要50幾個步驟！為此，洪上程團
《自然：化學生物學》（Nature Chemical
隊耗費多年開發新的合成途徑，終於成功
Biology）期刊發表跨國研究，並指出人工
製備16種不同硫酸根的HS八醣體分子，而
合成的醣分子可讓受損的中樞神經元成功
日本鳥取大學教授田村純一也率領團隊合
啟動修補機制。
成CS化合物。
包含運動及感覺神經的周邊神經系統
其後，門松健治的研究團隊從老鼠身
（Peripheral Nervous System, PNS），即
上取得一種由脊椎延伸到肌肉的中樞神經
便受到傷害，也多能隨時間慢慢修復；然
元──背根神經節（dorsal root ganglion,
而，由腦與脊髓所組成的中樞神經系統
DRG），將其切斷後分別鋪放在含有「CS
（Central Nervous System, CNS）若遭受
化合物」以及「CS與HS化合物」的培養
破壞，恐造成某些功能永久性的損害。為
皿。結果發現，當軸突碰到CS時，CS會與
何會有如此差異？研究指出，當中樞神經
PTPRσ結合並移除皮層蛋白的磷酸根；反
學界、政策、產 業訊息外，並有學者專家針
被重大外力打擊時，人體會分泌硫酸軟骨
之，具有較多硫酸根數量的HS八醣體，能
對科技（含醫療）政策、教育、產業相關的時
素（chondroitin sulfate, CS）聚集於受傷
取代CS醣分子與PTPRσ結合，且可抑制
事發表評論或提供專業意見。竭誠歡迎關心
的神經軸突（axon），並和受體PTPRσ
皮層蛋白的去磷酸根化反應，使軸突持續
臺灣科技發展的您，就上述方向踴躍投稿。
結合，經催化作用去除細胞質內皮層蛋
生長。名古屋大學醫學院副教授坂元一真
白（cortactin）的磷酸根，進而導致神
認為，該研究提供了一個「以分子修補神
經軸突末端產生球狀凸起物（dystrophic
經元」的契機，無論HS或是PTPRσ抑制
endballs），終使軸突停止生長。也就是
劑，都可能是未來關鍵的研發目標。
說，若能找到抑制去磷酸根作用的替代 品，便能解決這個問題。
未來，團隊也將設法簡化材料的製程， 以提升實驗效率，完成更多研發工作。
CS相近，且其功效與硫酸根的位置和數量 有關；要知道HS是否能替代CS並促使軸 突持續生長，就必須探究HS分子如何與 受體PTPRσ作用，意即需製備該2個醣分
當期介紹請見24版
《科技報導》稿約 本刊為科技新聞刊物，除了提供當月重要的
寫作時請依照稿約： 一、 避免學術專業論文寫作格式。 二、 字數盡量在 2000至 5000 字內，可附相 關圖或表至多5張。
三、 請遵守著作權法，如有著作權爭議（包 括圖片），由作者自行負責。一經投稿， 即視同授權刊載。 四、 稿件刊出後將致贈當期刊物一本及薄酬
根據過去的研究，洪上程發現硫酸乙醯 肝素（heparan sulfate, HS）的化學結構與
科學月刊5月號【伴‧毛小孩】上市！
（稿酬將於刊出當月月底寄發，由第一 新聞來源
1. 〈中樞神經再生露曙光 人工合成八醣體可修復脊髓神經 元〉，科技部，https://bit.ly/2JmLZL4，2019年5月7日。 2. Kazuma Sakamoto et al., Glycan sulfation patterns define autophagy flux at axon tip via PTPRσ-cortactin axis, Nature Chemical Biology, 2019.
作者代表簽收）。 稿件請寄至 scimonth@gmail.com，註明
真實姓名、聯絡方式、服務機關或就讀學校， 並請於信件主旨中標示「科技報導投稿」。
中華民國一○八年五月十五日
科技產業
科技報導
2
看見黑洞！ 從巨量資料「淘金」的影像成像之術
oration）
（「臺灣也看得見星光」系列連載）
2018年9月在韓國平昌，事件視界望遠鏡 （Event Horizen Telescope, EHT）的黑洞
羅文斌說，每年4月初是EHT的觀測時
基線。前面提到，EHT
eE ve n
t Horizon Tele
s co
的特點在於：兩個望遠鏡間最長的距離，
影像成像團隊，四個原本獨立作業的小
間，這時每台望遠鏡會以每秒2GB的速度
組在此集合，準備統整大家各自分析成
將觀測資料儲存到硬碟中，8個望遠鏡儲
像出來的影像，看這一波EHT的數據到底
存的資料量可達5PB（相當於1024TB）。
線」長度，這距離高達上萬公里。而EHT
有沒有讓他們真的「看到」黑洞……
這個資料量有多大？一次觀測的數據就算
中也有較短的基線，也就是兩台望遠鏡放
拿5000台筆記型電腦的硬碟來裝，都裝不
得非常近，像是夏威夷大島放在同一座山
參與黑洞影像成像團隊的臺灣大學物理
完。這些龐大的資料，經過團隊一步步的
上的次毫米波陣列（SMA）和詹姆士克拉
所博士生羅文斌，回憶當時會議結束後的
整理、運算和分析，最後出現在我們眼前
克麥克斯威爾望遠鏡（JCMT）的距離就
情景，由於團隊成員早已簽訂保密協定，
的照片，只剩下小小的5MB，羅文斌開玩
只有幾百公尺。「越長的基線可以解析越
因此隻字不敢提，但大夥們難掩興奮，在
笑地說，整個過程就像是「現代淘金術」。
小的物體，」羅文斌說，基線的長度影響
會場一角拍起了合照，照相時紛紛單手比
身在影像成像團隊中的羅文斌，屬於團
他們能看到的影像。在EHT中，缺乏中間
出一個空心的拳頭，其中的意義不言而喻。
隊中很早就看到黑洞剪影照片的人。如同
長度大約是數百公里級的基線，這可能是
等到這個手勢真正躍上媒體版面，已是
他的指導老師淺田圭一博士，在接受《自
無法看到噴流的原因。
大半年後的事情了。
藏在黑洞影像背後的大功臣 2019年4月10日，全球媒體版面被同一 個科學事件所攻佔，而其中一個關鍵的詞 就是「黑洞」。「我們看到了我們過去認 為看不到的，」EHT的計畫主持人多爾曼 （Sheperd Doeleman）在全球記者會上這 麼說，「我們看到了黑洞，並拍下這張照 片。」照片中的黑洞剪影，真的看起來就 像那個空心拳頭，空心的地方是黑洞，而 手則是顯示黑洞周圍的光線。
的可能影像太過相似，而被認為是數據造 假。羅文斌說，當時團隊真的有些擔心， 害怕他們拿到的資料是錯的，也曾懷疑自 己是否參加了一個「大型造假案」。 老早就看到黑洞的他們，花了更多時間 去反覆驗證這個影像的正確性，到最後當 他們在會議上看到其他小組的成果，才真 正鬆了一口氣。 然而，要說透過這張照片，就能完全了 解黑洞是什麼模樣，可能還有一點距離。
驚艷瞬間，一切才正要開始⋯⋯ 現在就讀博士班三年級的羅文斌，從大 學畢業就誤打誤撞闖進了「黑洞」這個研 究領域，他說這個領域有趣的是它能讓喜 歡物理、數學和天文的人，都各得其所。 喜歡物理層面的可以探討廣義相對論或是 黑洞資訊悖論，數學可從現代微分幾何的 角度去研究愛因斯坦場方程式的性質，而 天文則可以透過觀測來描繪它的樣貌。其 中羅文斌選擇了天文觀測及影像成像這條 路，而他或整個團隊的工作不會因為這一 張照片的公布就停止。
得到這張照片的過程，可說相當不容易。 事件視界望遠鏡，其實是由散布全球的
相當於地球直徑，也就是它最長的「基
由時報》採訪時曾表示團隊曾擔心因為觀 測數據成像出來的黑洞剪影，與先前模擬
黑洞噴流去哪裡了？
「EHT現在沒有競爭對手，」羅文斌說，
8個電波望遠鏡所組成的共同觀測計畫，
在這張黑洞照片中「噴流不見了」，羅
「因此後續的觀測就更為重要。」團隊不會
這些望遠鏡分別位在美國、墨西哥、智
文斌說。黑洞噴流是許多目前科學家已知
因為一次的結果就心滿意足，而是透過不
利、西班牙和南極，結合成一個口徑幾乎
的黑洞特徵之一，它是位在黑洞中央向外
斷的驗證、修正去讓我們更了解黑洞真實
是地球直徑大小的望遠鏡，讓科學家有足
噴射的強力物質流，而背後推動這個強大
的樣子。接下來，臺灣團隊參與建造的格
夠解析度的儀器來觀測距離人類非常遙
噴流的動力，就是來自於黑洞吞食的大量
陵蘭望遠鏡也加入EHT的觀測工作，為團
遠、也非常神秘的黑洞。他們鎖定的目
物質的能量。這次EHT團隊觀測的M87，
隊增加戰力。「我們還希望可以研究在黑洞
標，是在230吉赫（GHz）這個頻段上較
是具有噴流構造的黑洞，其噴流方向與地
這麼強的重力場下，在它附近的物質會受
容易觀測的兩個超大質量黑洞──室女座
球夾角只有17度，羅文斌形容它「就像是
到怎麼樣的影響。」羅文斌說。
星系團中的M87和銀河系中心的人馬座A*
對地球直衝而來」。
（Sgr A*），其大小相當於數十萬到數十億 個太陽質量（M☉）。
為什麼照片上看不到噴流？羅文斌表 示，團隊認為其中一個原因可能在於EHT
在一張黑洞照片引發全球討論的熱潮漸 漸降溫之時，團隊仍舊沒有鬆懈，正繼續 往他們的目標邁進。
p
e
Th
（
龐大資料量的統整與淬煉
中沒有適合長度的
Co
l lab
趙軒翎 本刊副總編輯。因碩士論文開啟了中研院天文所研究計畫追蹤之旅，嘗試以「臺灣也看 得見星光」系列連載與讀者分享臺灣的天文學發展。
產官學研
中華民國一○八年五月十五日
SciTech Reports
3
搜尋消失的馬航班機 全新數學模型嶄露曙光 【本刊訊】2014年，馬來西亞航空MH370
員表示，馬可夫鏈模型可以透過當前的研
班機於印度洋失事，時至今日仍尚未確認
究狀態，將複雜的系統行為，利用每種可
研究人員表示，目前最大的問題在於，
墜毀的地點，該起失蹤案在航空界被視為
能結果的機率進行預測。這種方式已廣泛
現階段所發現的飛機碎片非常少，這也將
最大的謎團之一。相關搜救單位不斷尋找
應用於模擬金融市場及Google搜尋引擎的
可能導致模擬程序出現錯誤。另外，印度
該班機下落，迄今為止，搜救行動已花費
演算法等。
洋區域的季風變化也是重要的考量因素之
高達1.5億美元，但依舊一無所獲。不過近 日由美國物理聯合會（American Institute of Physics）發表於《混沌》（Chaos）的研 究顯示，一款藉由將衛星資訊與全新數學 模型相結合的運算機制，或許能為這起無 解的失蹤懸案帶來一絲希望。 研究團隊開發出一種全新 的數學方法，用於分析碎片如 何在海洋周圍移動，進而識別 並找出潛在的失事地點。藉由 使用馬可夫鏈模型（Markov chain models），目前已縮小 部分的搜索區域範圍。研究人
創刊於公元1982年1月 中華郵政北台字第1461號 執照登記為雜誌交寄 行政院新聞局登記局版台誌字第3034號 訂 閱：全年12 期1000元 劃 撥：0018482-3 科學月刊社 主 辦：台北市科學出版事業基金會 出 版 者：科技報導雜誌社 發 行 人：張之傑 執行總監：趙軒翎 總 編 輯：林翰佐 副總編輯：陳妙嫻 趙軒翎 蔡政修 編輯委員：王文竹 王伯昌 曲建仲 江建勳 李武炎 李志昌 李精益 林秀玉 林宮玄 黃正球 黃相輔 周鑑恆 邱韻如 金升光 金必耀 門立中 紀延平 范賢娟 倪簡白 高啟明 高憲章 張大釗 張敏娟 陳彥榮 陳鎮東 景鴻鑫 曾耀寰 程一駿 程樹德 單維彰 楊正澤 葉李華 廖達珊 管永恕 劉宗平 鄭宇君 鄭運鴻 蔡兆陽 蔡孟利 蔡振家 蘇逸平 韓德生 嚴如玉 嚴宏洋 主 編：郭家銘 編 輯：謝育哲 美 編：黃琳琇 業務經理：李金穗 業務助理：廖本翔 社 址：台北市羅斯福路三段77號7樓 電 話：(02)2363-4910 傳 真：(02)2363-5999 E - m a i l： scimonth @ gmail.com 印 刷：赫偉有限公司 《本刊長期徵稿，請見頭版稿約》
機殘骸與碎片可能漂流的路徑及位置。
團隊目前利用全球漂流計畫（Global
一。研究團隊表示，後續將在海洋各區域
Drifters Program）的數據，透過衛星跟蹤
部屬更多的追蹤設施，以提供更多的數據
球型浮標，隨著時間的推移，根據海上的 洋流與風浪等找出相關路徑。馬可夫鏈模 型讓研究團隊可將這些浮標標記在一個具 有3000多個虛擬方塊的網格上，以模擬飛
解決類似的棘手問題。 新聞來源
P. Miron et al., Markov-chain-inspired search for MH370, Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science, 2019.
中華民國一○八年五月十五日
焦點話題
科技報導
4
完整地圖資訊的幕後推手－ 地形圖與語意網的對話 楊錦松
成大測量及空間資訊學系，近年空間資訊領域發展令人興奮驚奇，歡迎一起研究結合空間資訊及人類生活環境之
相關發展。 徐百輝
臺大土木系助理教授，臺灣地理資訊學會理事長，一個喜歡進行空間聯想及推理的人。近年來偏好於影像處理及
地理資訊整合之技術發展，期待空間資訊能更貼近於生活的日常。
地形圖所蘊涵的特殊密碼 各類地圖有不同的生產目的及特性，地 形圖是各國的重要基礎地圖，其具備種類 豐富、帶有符號設計、定期更新及品質受
的分類便能提供可共同參考的資訊。由於
為河川，以下分為5個子類別，顯示具上
不同地形圖的測製規範中有關地形資料的
下階層的地形資料分類。
名稱都以該架構為準，其是否具有足夠能 力描述各類地形現象，是重要的考量。
那些悄然崛起的地圖服務
規範等特色，因此廣為政府單位及民間所
資料分類採樹狀階層結構（圖一），由
在資訊技術及網際網路快速發展帶動
使用。此外，各領域使用者可專心發展各
較上階層的粗略主題，持續分類到較下階
下，各種資料可被記錄在資料庫及雲端，
類應用，由地形圖提供某一時間的空間定
層特定主題。另外，每一層分類都包括獨
不同領域的專家透過電腦做複雜運算，發
位與參考，整合各領域的資料，形成具備
特的編碼，藉由組合不同層級的編碼，可
展出許多應用。現今人們日常生活已大量
空間資訊的應用系統。
唯一辨別特定主題的資料分類，例如：地
使用的地圖導航及各種網路地圖服務，便
地形圖的資料種類又稱地形分類，可想
形資料分類架構第一版，「河川」地形的
是數值地圖、地理資訊系統、網際網路及
像為一種圖鑑目錄，該分類為資料提供一
分類代碼為9500000，下層接續區分不同
智慧型手機長遠發展的成果。
個完整的名稱及定義，讓測製及使用地形
的河川相關分類，像是「河川及附屬設
地理資訊系統技術發展帶動了革命性
圖的人具有相同的討論觀點及應用基礎。
施」的分類代碼為9510000、「面狀水域」
的變化，讓地圖可使用數值坐標搭配屬性
我國以「地形資料分類架構」描述地形資
是9520000、而「海岸」則是9530000等。
文字記錄，且以圖層方式作為管理機制。
料分類，各分類包括名稱、定義及代碼等
由於每個分類的詳細程度不一，也使得
其中最大的改變是──人們可藉由螢幕與
內容，例如：各比例尺地形圖皆需生產河
該架構相對具有彈性。圖一為「河川及附
地圖進行互動，並將各種主題地圖層層套
川資料，地形資料分類架構內有關「河川」
屬設施」的地形資料分類架構圖，其上層
疊，例如：放大、縮小、檢視內容、即時
圖一：地形資料分類架構示意圖，以「河川及附屬設施」為例，其上層為河川，以下分為五個子類別，顯示該資料具上下階層的特性。
焦點話題
中華民國一○八年五月十五日
SciTech Reports
5
取得其他社群或組織單位製作的主題資
料間的關係，兩者沒有被連結起來；即使
清楚解釋資料之間具有什麼意義。鏈結資
料、載入到目前的地圖後進行屬性查詢、
取得一個資料後，也無法藉此挖掘出更多
料帶來非常重大的影響，藉由RDF建立開
空間分析或統計呈現等。這些在傳統紙質
的資訊。
放資料且彼此鏈結後，可稱為鍵結開放資 料（Linked Open Data, LOD）。
地圖上難以想像的功能，如今已經能輕易
最後，仍有一個隱藏版問題：當全世
達成，應用系統所需的各種資料可來自不
界發布資料時，同一類資料可能有各自的
目前鏈結開放資料已有龐大的資料集，
同網址，並在同一地圖介面與使用者互動
解讀及設計，以河川資料為例，各國有不
如維基百科的鏈結開放資料「DBpedia」，
並且展示呈現。
同的觀點及考量，其內容不盡相同，資料
而全世界著名的鏈結開放資料形成的鏈結
本身的定義或語意（semantics），可否與
開放資料雲，可從這個網站（https://lod-
資料一併提供？尤其對具有空間資訊的地
cloud.net/）取得。這些鏈結開放資料形成
形資料與其他空間資料來說，時間跟坐標
了龐大的資訊及知識，並在人工智慧及其
皆是各國藉由標準形成的參考框架，有各
他領域的各種應用發展扮演重要的角色。
種標準編號及代碼，這些資訊如無法詳細
IBM的Watson人工智慧曾贏得美國的電視
記錄，會造成資料整合跟應用的錯誤。因
智力競賽節目，其使用的資料即是來自於
此，迫切需要一個更適合記錄資料的語言
DBpedia及YAGO等兩個鏈結開放資料。圖
及整體架構以描述資料內容、資料與資料
二顯示DBpedia目前與其他資料的關係，
之間的關係及資料的語意，並鼓勵大家以
深色部分是不同語言的DBpedia資料。
語意網及資訊整合的困境 民眾習以為常的網際網路，其實已歷經 幾次大演化，而語意網（Semantic Web） 便是其中一個非常重要的研究領域，是由 網際網路之父伯納李（Tim Berners-Lee） 於1998年所提出的一個概念。語意網的核 心精神，就是將網際網路上的資料加上機 器可讀的後設資料（metadata），機器可 藉由這項工具對資料進行辨識與使用，而
此技術將資料建立、連結並且公開發布。
全新語法下的資訊連連看
人類看待及使用資料的觀點，可同樣應用 於機器上。比起人類，語意網的設計更適 合機器，當網際網路上的資料可被機器使
集關係之大成的資料鏈結
RDF是由全球資訊網協會（World Wide
為解決前述問題，伯納李於2006提出鏈
Web Consortium, W3C）訂定，為用於描述
結資料（linked data, LD），這是以語意
網路資源的架構，可作為網路上資料交換
目前絕大多數的資訊以網頁呈現，網頁
網相關技術所提出的一個架構。他的主張
的標準模型。其語法以XML為基礎下去設
語言是HTML，這是一個資料語言與展示
是，開放資料必須要以所謂的「資源描述
計，並以一個敘述（statement）說明資料
語言整合在一起的技術。以此為基礎所設
架構（Resource Description Frame, RDF）
內容，每筆資料的欄位或每筆資料間的關
計的各類搜尋引擎或爬蟲程式，需要爬梳
建立；RDF僅記錄資料內容，不包含資料
係，都是以敘述來記錄。此外，每個敘述
大量資料，加上CSS及前端網頁語言（如
展示的語法，並可記錄資料的語意。
皆是三元組（triple），當中包含的有：資
用並且整合，提供發展各式應用的基礎。
JavaScript）的興起，更造就了網頁資料剖
此外，不同資料間還可以建立鏈結（即
源（resource）、屬性（property）及屬性
析處理的困難，也因此資料的記錄及解讀
是一種關係），此鏈結可以想像成網頁的
值（property value），可想像成一個資料
一直是語意網亟欲解決的問題。另外，目
超連結，RDF的識別及取用也是使用HTTP
的主體、資料的屬性及屬性值，此三元組
前網頁雖然有超連結，卻不能精準說明資
協定。與網頁不同的是，RDF間的鏈結可
之描述內容為：
中華民國一○八年五月十五日
焦點話題
科技報導
6
其特定意義。 3. 屬性值：可單純用文字記錄，或指定為 另外一個「資源」。
RDF文件中之資源皆可自由定義，例如 地理空間資料、各種科學資料、人文資料 或是生物DNA。為區分不同組織所定義 相同名稱的RDF資源及屬性並避免產生衝 突，RDF內容開頭必須明確定義所使用的 名稱空間（namespace），通常以特定「統 一資源識別元（Uniform Resource Identifier, URI）表示，該空間用以說明RDF的每一 個資源及屬性由哪一個單位所定義，以避 免混淆。 RDF可以SPARQL語言作查詢，SPARQL 也能透過網際網路存取所有公開的資料 集，並呈現不同問題觀點的需求與結果， 篩選出符合查詢的RDF資料。這是個非常 彈性且有效率的查詢語言，試著想像，網 路上的鏈結開放資料各具有不同的設計 與內容，使用者可透過SPARQL進行查詢 並立即呈現，查詢語法可設定符合屬性條 件、空間條件或者時間條件，或是一個指 圖二：與 DBpedia 相關的鏈結開放資料。（The Linked Open Data Cloud, https://lod-cloud.net）
1. 資源：資料主體，透過RDF描述的資料 都可被稱為資源，可為一個完整網頁 （web page）、網頁的一部分或網頁的集
定的連結，且可及時整合進行。假設資 料A與資料B有關係、資料B與資料C有關 係，使用者可藉查詢語法呈現資料A與資 料C之間的關係。
合，或要記錄的各種資料、實體、現象。 2. 屬性：用來描述資源特性、屬性或與其 圖三：RDF 資料模型。
他資源間之關係，每個屬性及關係都有
鏈結開放資料的強大應用 地形資料可與其他各領域資料進行大
焦點話題
中華民國一○八年五月十五日
SciTech Reports
7
進一步取得其分類資訊，協助語意及知識 之判讀。
地形資料的未來在哪裡？ 地形資料為國家發展的重要參考，地 形資料分類則提供地形資料必要的語意。 現今已是網路服務無所不在的時代，身為 國家核心資料的地形資料亦需思考如何以 最嶄新的科技提供更豐富的服務。本文闡 述地形資料分類架構之結構及定義，未來 可藉此建置地形資料分類系統之RDF，形 成鏈結開放資料的地形資料分類知識庫。 鏈結開放資料的潛力在於其架構之設計， 圖四：地形資料分類架構之分類定義 RDF 檔（市區道路之範例）。
只要資料依照標準建立，並建立彼此的鏈 結，後續資料的取得與應用發展，可謂無
量連結，例如：河川水位與河川之間存在
消費資料。因資料被鏈結，故應用系統可
位置的關係，可各自建立成RDF資料後再
以快速產生分析結果並以視覺化圖表呈現
進行鏈結；取得某一條河川資訊後，可由
統計地圖。
此關係再取得河川水位。由此得知，在鏈
前述應用中，地形資料分類架構的地形
結資料架構內，當使用者取得需要的資料
分類資訊，則可作為解讀地形分類語意的
之後，還能藉由查詢結果挖掘更多有關
資料，增加地形資料的品質。每一個RDF
係的資料，且所有資料都是以RDF格式記
檔案描述一個分類定義，使用Description
錄。試想，當地形資料被建立為鏈結資料
語法描述一個特定分類之各種屬性（分類
並與其他各領域資料進行鏈結，使用者便
名稱、英文名稱、分類編碼、定義、來源
可藉由SPARQL語法取得感興趣的資料。
或依據），其中來源或依據部分分類沒有
例如：某學生想進行市場調查，研究一地
內容，亦適合以XML為基礎的RDF檔案
區是否適合設立大賣場，可先取得相關地
寫法。地形資料分類架構之定義，以「河
形資料，包括道路、地標、行政區域等資
川」分類為例，其分類代碼為95101002，
料，藉由資料鏈結，再獲得該行政區的人
中文名稱為河川，英文名稱為river，並具
口資料、用電用水資料，並取得鄰近超市
有一段文字作為定義，RDF內容可設計如
與便利商店的地標，分析相關如經濟部的
圖4所示。當應用系統取得河川資料，可
遠弗屆。 透過語意網及鏈結開放資料架構，未來 地形資料也可與其他鏈結開放資料整合。 使用者取得地形資料後，不僅可連結更多 資料，亦可透過地形資料分類協助地形資 料使用，RDF的特性更可推動後續人工智 慧的自動化程度，可期待地形資料與其他 領域連結，創造出無所不在的地圖服務。
（Pixabay） 延伸閱讀
1. Semantic Web，https://bit.ly/2z29fGP。 2. Linked Data，https://bit.ly/21MR3Zt。 3. 地形資料分類架構，https://bit.ly/2vInYGk。
焦點話題
中華民國一○八年五月十五日
科技報導
8
不需駕駛也能輕鬆上路－ 淺談自駕車與高精地圖 江凱偉／成功大學測量及空間資訊學系教授。 曾芷晴／成功大學測量及空間資訊學系碩士生。
前言 根據聯合國統計，每年約有5千萬人因 車禍而受傷，其中大多為人為因素所致；
1
有鑑於此，為了減少人為禍因及確保駕 駛行車安全，而有無人駕駛的願景。回 溯至1980年代，美國卡內基．梅隆大學 （Carnegie Mellon University）團隊打造 出全球第一輛自駕車雛形，揭開現代無人
2
駕駛的序幕。同時，美國國防高等研究計 劃署（Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA）也開始大力推動自駕車 技術，雖然當時自駕車在技術上仍受限
3
制，但也讓更多學術單位和製造產業開始 投入自駕車的相關研究。
自駕車分級，能力大不同
4
儘管至今自駕車技術發展仍尚未成 熟，但仍有眾多廠牌的汽車系統開始引 入「先進駕駛輔助系統（Advanced Driver Assistance Systems, ADAS），以提供駕 駛目前車輛的行駛狀況以及周遭的環境變
5
化分析，並預先警告駕駛潛在的危險，以 利及早採取適當的措施，避免意外發生。 美國國家公路交通安全管理局（National Highway Traffic Safety Administration, NHTSA）採用國際汽車工程師學會（Society
6
of Automotive Engineers, SAE）提出的分類 方法，將自駕車系統分成6個等級，如圖 一所示。 圖中，第0級為最原始的汽車操作系 統，必須由駕駛全權掌控行駛功能，如方 向盤、煞車、油門、動力系統等。為了提
圖一：自駕車等級分類。
化功能，減輕使用者操作負擔，如巡航定
系統進行車輛之間的溝通與協調。
速（ACC）結合自動跟車和車道偏離警示 （LDW），而自動緊急煞停系統（AEB）
所謂自駕，可沒那麼簡單
升整體駕駛感與行車安全，在增添個別功
透過盲點偵測和汽車防撞系統的部分技術
能或裝置後，如電子穩定程式（ESP）或
結合，降低因碰撞造成的車輛行駛意外，
然而，若要實現自動駕駛技術必須克服
防鎖死煞車系統（ABS），則該系統可提
該系統則為第2級。第4級以上的車輛系統
三大挑戰：首先，必須使自駕車能得知當
升至駕駛輔助第1級，但主要功能仍需由
為完全自動駕駛，相對於第3級，只有遭
前車輛確切的位置與導航資訊；再者，由
駕駛操控。
遇少數緊急狀況才需要駕駛介入操作，至
於自駕車是透過整合各式感測器來感知外
雖然現今市面部分中高階車款主要仍由
於最高等級的系統則能不受外界環境影
界環境變化的，因此必須解決車載感測器
駕駛者自行控制車輛，但已額外新增自動
響，也不需人為干預，透過完善汽車通訊
受遮蔽或因為量測距離過遠而無法感知的
中華民國一○八年五月十五日
焦點話題
SciTech Reports
9
道路事件；最後，則要賦予車輛和其它交
知與決策能力，舉例來說，若當前有障礙
航決策及更新高精度地圖；最後是行駛決
通工具相互連結溝通的能力，以確保車輛
物必須規避，人腦能直覺式地因應當前的
策（driving policy），依據自駕車在不同
能安全行駛。對自駕車而言，重要的不只
刺激做出適當的行駛行為，自駕車卻需要
場域的行駛能力給予適當的決策。
是能看到周遭的障礙物，更重要的是下一
蒐集龐大資料並經過一系列複雜的電腦運
為了賦予自駕車具備對外界環境的感知
秒鐘的行駛決策。
算，才能正確回應外界的變化與刺激。因
能力，自駕車必須搭載各式感測器做為感
由此可見，自駕車上必須搭載各式感 測器模擬甚至超越人在行駛過程的感官 能力以感知周遭環境，同時配合全球衛
此，為了實現自動駕駛的技術，必須打造 自駕車專屬的地圖，才能確保其能在無人 干預的情況下安全且正確的行駛。
星定位系統（Global Navigation Satellite System, GNSS）、慣性導航技術（Inertial Navigation System, INS）以及軟硬體電腦 的運算能力與效能。此外，透過預先建置 完成的三維高精地圖作為輔助資訊，已成 為實現自駕車不可或缺的技術。
給機器看的特製高精地圖 高精地圖的發展與建置，可謂實現自動
測器如光達、相機、雷達、全球導航衛星 系統、慣性感測元件（IMU）等。圖三為 自駕車元件與人類感官器官對應圖，代表
機器獨立行駛的先決條件 根據相關文獻指出，自駕車是由三大技 術所組成。首先是讓自駕車取得、了解周
自駕車需具備人類的行駛能力，然而各式 感測器皆有優缺點，雖能透過感測器整合 以彌補之間的缺點，但感測器的感知能力
遭環境資訊，以針對障礙物規避、車速調
仍有一定的侷限，當超過感知力的範圍，
整、車道及行駛方向判定等狀況作回應的
一旦發生錯誤而來不及反應，便可能導致
感知力；再來是定位與測繪（mapping）
悲劇發生。
技術，隨時掌握車輛在地圖上的位置，並
此外，隨著近年來都市快速發展，市區
建構周遭三維環境資訊，方便車輛執行導
環境越趨複雜，各式高樓林立以及高架橋
駕駛技術的關鍵。傳統的二維車輛導航電 子地圖是以「人」為導向，由於人腦具有 自主判斷與決策的能力，能依照經驗或先 驗知識採取正確的措施以因應外界環境的 刺激，因此這類地圖設計上較為簡易，也 僅需簡單的指引標誌就能將使用者安全地 引導至目的地，精度要求相對較低；即使 在行駛過程中的導航系統發生錯誤，駕駛 也具備足夠的能力修正行駛的路徑，做出 適當的決策。 然而，隨著自動駕駛技術的引進，使 用者從人轉移至機器，為科技帶來新的挑 戰，即便機器具有遠優於人腦的邏輯計算 能力及效率，但它仍缺乏對環境的基本感
知的媒介（圖二），一般自駕車搭載的感
圖二：自駕車等級分類。
焦點話題
中華民國一○八年五月十五日
科技報導
10
車道辨識（Lane Detection）演算法，可有 效提升自駕車本身的定位精度，即便在都 市地區亦能達到公分等級的定位精度；此 外，荷蘭導航圖資公司TomTom提出自主 RoadDNA技術，使自駕車利用自身感測器 所得動態地圖對誤差即時修正，從而具備 穩定且高精度的定位成果。 再者，自駕車核心技術的實現，仰賴車 上軟硬體間的配合。如前所述，自駕車需 搭載各式感測器，其中相機與光達如同車 輛的視覺感官器官，透過蒐集影像和點雲 資料以獲取使用者所處的空間資訊，進而 對外界做出安全且正確的回應，由此可知 自駕車需蒐集非常龐大的資料，無法再以 人工方式處理，為降低時間及人力成本， 須藉由機器自動化篩選與快速分類萃取， 提供使用者正確的決策分析。隨著科技的 革新與突破，目前國際上自駕車先進產 業，包含Google、Uber和Here等皆透過測 繪車蒐集真實世界的資料，並以影像與點 雲分類技術針對道路邊界、障礙物、交通 號誌等特徵物進行特徵萃取。 在影像辨識方面，常見的方法為利用 RANSAC演算法自動化即時萃取目標物邊 界，進而辨識目標位置。近年來，基於深 度學習在相關影像辨識演算法快速發展， 卷積式類神經網路（Convolutional Neural
圖三：自駕車與人類感知與決策能力對照圖。
Network, CNN）為在深度學習上普遍應用 等建物嚴重干擾衛星訊號的傳送，導致訊
義，甚至要包含準確的道路形狀、每段車
於影像之分類、辨識、語意分割等任務的
號遮蔽或是多路徑效應的情形產生，使得
道的坡度、曲率、航向、高程等資訊，
基本模型，也都被證實有良好的成效；部
自駕車無法獲得高精度的定位結果，並將
才能與自駕車本身的軟體技術與硬體設備
分學者修改CNN的架構，如全卷積式類
自駕車準確定位置正確的車道上。因此，
間進行整合，從而滿足安全駕駛的最終目
神經網路（Fully Convolutional Networks,
若自駕車能結合預先建置完成的高精地
的。綜上所述，高精地圖需具備的條件如
FCN），以提升CNN的辨識準確度。此
圖，便能提供自駕車額外的輔助資訊，確
下：
外，目前圖像基礎的深度學習物件辨識
保安全行駛的最終目的，由此可知高精地
1. 圖資精度要求達1公尺內，甚至更高級。
（Object Detection）法，主要的佼佼者有
2. 所有地圖資訊都需在三維空間中。
Faster R-CNN和YOLO，其具備了即時性
圖的重要性。
高精地圖，到底是有多精？ 高精地圖類似於市面上普及的電子導 航地圖，然而高精地圖需具備的絕對精度
3. 真實世界中的特徵物皆需明確定義。 4. 高精度地圖與真實世界須為1:1的比例。 5. 必須有即時的地圖資訊供車輛進行駕駛 決策。
與高準確性的辨識成果。 相較於影像，光達點雲辨識技術特有的 「三維幾何特性」，提供自駕車另一種環 境判讀的資料，部分學者提出將影像分類
更高，根據相關文獻指出目前使用的個人
中物件分類的概念延伸至光達點雲分類，
導航設備及智慧型手機導航精度約為5公
提升自動化點雲分類的完整性與合理性。
尺，若要提升至車輛自動駕駛層級，導航
實現自駕車的技術大盤點
此外，有學者亦提出將光達點雲先轉換成
精度需達0.5公尺內，提供資訊的圖資精度
首先，自駕車本身絕對位置的定位精度
影像後，再輸入至FCN進行辨識，也能達
更要在25-30公分等級才能滿足需求。此
必須滿足自駕車技術需求，然而由於環境
到很好的精度成果，近年更有人表明利用
外，高精地圖必須反映真實世界的狀況，
複雜的都市地區多數時候無法獲得良好的
PointNet、PointNet++和VoxelNet等深度學
故圖資上的道路屬性、車道幾何、拓撲關
衛星觀測量，進而無法準確將自駕車定位
習演算法直接處理三維點雲分割和分類的
係、交通號誌、障礙物等都必須被精確定
於正確的車道上。因此，有研究指出利用
問題，可更有效率地處理點雲資料。
焦點話題
中華民國一○八年五月十五日
SciTech Reports
11
除了感知環境的能力外，另一
活逐漸邁入智能交通系統（Intelligent
項重要的技術，就是自駕車與外界
Transportation System, ITS）的趨勢，因此
環境溝通的能力，即大家耳熟能詳
各國產官學者也愈加重視自駕車的發展。
的「車聯網（Vehicle to Everything,
然而，若要實踐無人駕駛的願景，必須透
V2X）技術」，透過感測器技術、
過跨領域技術的整合，同時搭配軟硬體和
通訊技術、網路技術與數據處理
感測器運作才得以實現，其中高精地圖更
技術等，應用於交通運輸上並建
是牽動無人駕駛技術發展成敗的關鍵，必
構一個有效管理與控制的智慧交
須提供自駕車道路等級與車道等級的路徑
通網路，其整合了汽車對汽車
規劃與導航能力，甚至需輔助達到高精度
（Vehicle to Vehicle, V2V）、汽車對路邊
定位的功能。如何有效率產製符合高精度
即便相機與光達能作為自駕車感知周
設施（Vehicle to Roadside, V2R）、汽車對
需求的圖資仍為目前各國學者努力的方向
遭環境的媒介，然而這些感測器仍有潛
基礎設施（Vehicle to Infrastructure, V2I）以
和研究重點，人工智慧技術的引入勢必也
在限制，如影像易受到光影變化影響、光
及汽車對行人（Vehicle to Pedestrian, V2P）
會為製圖市場擴展新的面向與契機，共同
達易受氣候條件干擾且價格昂貴等，都是
等技術，串連人、車輛與道路的關係，強
朝著無人駕駛時代的目標邁進。
感測器無法普及的最大障礙。為彌補感測
化行車安全。根據NHTSA預估，在駕駛
器間的劣勢，勢必要進行多感測器整合，
人保持清醒的前提下，V2X的技術可避免
但不同感測器所獲得的資料型態、精度品
80％的車禍發生或減輕其嚴重程度，大幅
質、解析度、測量單位皆不同，因此如何
提升自駕車的安全性，因此車聯網V2X亦
有效整合這些資料是很大的挑戰。雖說部
為未來自駕車需具備的重要技術。
圖四：高精地圖。（HERE WeGo）
方便資訊處理的感測整合
分研究指出可利用內插演算法，將像素與 點雲結合以達到整合的目的，不過，多感 測器整合的議題仍為各國學者持續努力的 方向。
結論 隨著科技持續發展與革新，人們的生
延伸閱讀
1. Varuna De Silva, Jamie Roche and Ahmet M. Kondoz, Fusion of LiDAR and camera sensor data for environment sensing in driverless vehicles, ArXiv, 2017. 2. Harsha Vardhan, HD Maps: New age maps powering autonomous vehicles, Geospacial world, 2017. 3. Scott Stephenson et al., Accuracy requirements and benchmarking position solutions for intelligent transportation location based services, In Proceedings of the 8th International Symposium on Location-Based Services, 2011.
中華民國一○八年五月十五日
焦點話題
科技報導
12
巨木在哪裡？ 空載光達技術應用於樹木高度的測量 李崇誠 王驥魁 徐嘉君
國立成功大學測量及空間資訊學系博士後研究。 國立成功大學測量及空間資訊學系教授。 林業試驗所助理研究員。
圖一：宜蘭棲蘭山區的巨木調查，調查人員須親自攀爬臺灣杉並測量樹高。（徐嘉君博士提供）
尋找臺灣巨木的位置
木樹種之一紅檜，其他像是為臺灣五葉
木，當然這只是個參考值尚無法證實。要
巨木到底有多「神」？
松、扁柏、樟樹和香杉等也都是極為珍貴
如何在數十億的樹木中找到樹高70公尺以
的神木樹種。因此，神木之所以為神木，
上的巨木，並達成「尋找臺灣第一高樹」
不只本身的高度，亦有其高貴的身價。
這個有趣的生態議題？因此，國立成功大
臺灣杉巨木三姊妹，其中一株高達69.5 公尺，大約是40位成人或一棟23樓建築物 的高度）。林業試驗所研究團隊挺進到宜
「尋找臺灣第一高樹，突破70公尺瓶
學測量及空間資訊學系的研究團隊希望盡
蘭棲蘭山區，攀上被魯凱族稱為「撞到月
頸」，林業試驗所研究團隊目前爬過最高
其所長來解決這些問題，但研究團隊面臨
亮的樹（圖一）」，並完整記錄樹身樣貌，
的樹是位於丹大山區一帶、高約72公尺的
以下尋找巨木的問題，有辦法一棵一棵樹
推測該三株臺灣杉樹齡應該介於800~1000
臺灣杉。然而，要找到70公尺以上的巨
測量高度嗎？還是有測量儀器可以大範圍
歲，你能想像這棵巨木存在於13世紀嗎？
木，只能依靠林務局或是當地居民提供資
協助尋找巨木的位置？
它默默地見證臺灣土地上的歷史，直到現
訊才能縮小尋找範圍，而在面積廣大的臺
「欲窮千里目，更上一層樓」，王之渙
今21世紀依舊聳立在臺灣的土地上。
灣森林中必定會有遺漏的地方。「一棵一
的〈登鸛雀樓〉中說明應如何測量全臺灣
在臺灣，存在千年以上的巨木會被稱 為神木，傳統的習俗認為當樹木樹齡高達
棵的找出臺灣巨木」，這句話聽起來很神 奇，倒不如先討論臺灣總共有幾棵樹吧！
遠，但從空中俯瞰廣大的森林卻可一覽無 盡。因此，人們需要一個能快速測量每棵
千年時其存有靈性，撇開這些民間習俗不 說，至少可以得知大眾對於神木等級的巨
森林的樹高──人們在平地上無法看得更
尋木啟事：一棵都不能少
樹木高度的空中載具儀器，這條件就必須
木都有敬仰之情。說到神木，許多人都會
就目前來說，其實也沒有一個精算的數
借助遙測（remote sensing）技術來達成。
想到阿里山神木群，其樹齡高達3千年以
據，但依據樹木合理的生長空間（每公頃
遙測的定義為：不與物體接觸，並以間接
上，最高的樹約50公尺，為臺灣常見的神
1200株）來推估，臺灣應該有25億株的樹
方式來獲取目標物的信息，簡單來說就
焦點話題
中華民國一○八年五月十五日
是不用到現場就能有觀測資料，例如生
標，團隊挑選為空中載具並且有快速掃瞄
活常見的氣象衛星雲圖、降雨雷達回波
能力的遙測儀器──空載光達（airborne
圖與Google衛星地圖等。因此，為達成目
LiDAR）。
SciTech Reports
13
應用空載光達於森林測計 空載光達雷射測距的原理 空載光達，或稱為空載雷射掃瞄儀 （airborne laser scanner, ALS），其主要利 用雷射測距的原理，當儀器在空中發射雷 射光後，雷射光接觸到地表物體會反射光 源訊號，訊號被空載光達中的感測器接收 到後，計算雷射光發射到反射後的時間差 （△T），再以該時間差推算地表物體的距 離（R），即可達成雷射測距的目的，公式 為R=C×△T／2。其中C為光速；△T／2是 由於雷射光往返行進兩倍的距離，因此除 以2即為雷射光發射後到接觸地表物體的 時間。 另外，接觸到地表物體的雷射光被稱為 點雲（point cloud），之所以稱為點雲主要 是因為，資料展示時多以點來表示雷射光 接觸到地表物體的空間位置，當以每秒數 十萬發的頻率發射高密度雷射光，其上千 萬甚至上億個點即可構成由點雲組成的地 表面。圖二的掃瞄區域為新北市新店區南
圖二：位於新北市新店區南勢溪上游之高密度空載光達點雲資料。（王驥魁教授提供）
勢溪上游，利用直升機為載具，其光達儀
中華民國一○八年五月十五日
焦點話題
科技報導
14
器的掃瞄密度為每平方公
冠層到達森林地表。相同的情形下，空載
尺225.5發雷射光，該區
光達是以雷射光測距的方式，每發雷射光
域約有8800萬點，在這高
均有一定的機會穿透樹冠層到達地表，且
密度點雲的資料中，我們
雷射有其光束發散度（beam divergence）
可以清楚辨識出樹木、建
的特性，其到達地面時會形成數十公分到
築和河流等地表物體。
數公尺直徑大小之圓形範圍，當在該光束 範圍內林木中有孔隙存時，雷射光即可由
空載光達穿透森林樹冠 層的特性 空載光達另一個重要的 特性為「穿透」，當人們 身處在森林之中，雖然上 層覆蓋著森林樹冠層，但 圖三：空載光達雷射光穿透森林時回波訊號強度值之時間變化。（李崇 誠博士提供）
陽光並未被完全遮蔽且尚 有許多的光線穿透森林樹
該孔隙繼續穿透到達森林地表。但要特別 注意的是，若為高密度森林樹冠層所覆 蓋，則會致使雷射光無法穿透。 當單發雷射光可以產生兩個以上的點雲 資料時，稱為多重回波（multiple echoes， 圖三）。空載光達在空中發射雷射光，其 雷射光能量反射後被感測器接收到，它的 能量會隨時間產生高低變化。若掃瞄區域 在森林，雷射光接觸到樹冠層時，部分雷 射光能量反射後的「第一回波」會被光達 儀器中的感測器偵測到，其餘雷射能量則 繼續穿透到樹幹，再次反射部分能量形成 第二回波。如果還有足夠的能量繼續穿透 到森林地表層時，感測器就能接收到森林 地表層反射光的能量──最後回波，當連 續紀錄反射光能量在各時間點的變化，即 可以獲得圖三中的波形，不過回波數量仍 取決於空載光達儀器的設計和樹木的生長 情況。 與傳統的空載光達系統不同，新型空載 光達會將波形資料記錄成「全波形空載光 達（full-waveform airborne LiDAR）」。
圖四：不同穿透率之空載光達資料在相同森林區域中地面點數量的差異。（2013 年與 2014 年發展高光譜 與光達技術結合之應用工作案）
然而儀器記錄的波形資料，要如何辨識雷 射光在哪個時刻接觸到物體呢？主要是
焦點話題
中華民國一○八年五月十五日
SciTech Reports
15
利用曲線擬合（curve fitting）的方式來偵
掃瞄地點為嘉義縣曾文水庫。而圖四高密度
棵尋找臺灣巨木的目標，然而這些海量的
測峰值（即圖三中的＋標記），而峰值即
點雲資料中，其地面點數量（圖四上白點
資料應如何做處理？以下將介紹尋找巨木
代表雷射光接觸到物體的時間點；若能知
處）明顯優於稀疏點雲的地面點數量（圖
時點雲資料的處理方式。
道雷射光發射的時間與接觸物體的時間，
四下白點處），而將兩個地形面相減，發
則可利用該時間差推估物體與空載光達間
現有一些地形面差異高於10公尺的區域，
的距離，配合空載光達載具中的全球導航
這差異在森林測計學上是很高的誤差。因
衛星系統與慣性測量單元（international
此，利用空載光達測量每株巨木的高度
mathematical union, IMU），獲得物體與航
時，必須要考慮地面點的數量，當沒有足
空器的相對位置，解算出該物體所在的座
夠的地面點數量時，可利用降低飛航高度
標，並記錄為帶有三維空間座標的點雲資
或減少雷射脈衝頻率來增加雷射光穿透森
料。因此，空載光達即為連續與快速的處
林樹冠層的比率，進而增加地面點數量，
理回波資料，並轉換為空間座標的儀器。
提升測量樹木高度的精確度。
樹木層與地表層的雙層資料結構 由於空載光達的雷射光會穿透森林樹冠 層到達森林地表層，因此在資料中會有明 顯的兩層資料結構。圖五為內政部提供的 空載光達掃瞄資料，區域為東部八通關古 道附近的原始森林，從該圖中可明顯分辨 上下兩層的結構：深灰點為雷射光接觸到 樹木的位置，白色點為雷射光接觸到森林 地表的位置，且從圖中得知樹木樹頂到森
空載光達掃瞄森林樹木時的穿透率 空載光達具有高速發射雷射光與能穿透 森林樹冠層的特性，只要利用空載光達快 速與大面積掃瞄森林區域，就有辦法達成
利用空載光達測量樹木高度與
林地表層的距離約為40公尺，代表該區的
尋找巨木位置
樹木高度約為40公尺。然而，在面積廣大
空載光達具有穿透森林樹冠層的特性，
的森林與龐大的光達資料，無法利用人工
因此適合用於樹高的測量，並能達成一棵
辨識一株一株的巨木樹高，於是需要將資
「一棵一棵的找出臺灣巨木」的目標；然 而，並非每發雷射光都能穿透森林樹冠層 最後到達森林地表。去（2018）年研究表 示，空載光達穿透率受限於入射森林的雷 射能量多寡，當降低飛航高度時大氣衰減 能量比率變少，因此入射森林的雷射能量 相對增加，當每減少千公尺的航高時，雷 射光穿透比例約增加10％；另外，減少雷 射脈衝頻率（每秒雷射光的發射數量）亦 有相同的效果，當減少50千赫茲（kHz）的 雷射脈衝頻率，可以增加約2％的穿透率。 穿透率的多寡會影響到測量森林樹高的 精確度，在圖四中，分別為2012與2013年 掃瞄的空載光達資料，兩者有不同穿透率，
圖五：森林樹冠層與森林地表層之空載光達雙層結構資料。（2014 年發展高光譜與光達技術結合之應用 工作案）
中華民國一○八年五月十五日
焦點話題
科技報導
16
料轉換為更便利的方法來尋找巨木。
應用樹冠高度模型於樹高測量 當空載光達掃描森林區域時，第一回 波位置多數位於森林頂部之樹冠層，而最 後回波位置多數位於森林下面之地表層， 因此可以利用兩者的高度差來計算樹高。 在圖六中，第一回波點雲的資料可以清楚 看出樹木的分布，在最後回波點雲資料是 森林地表層的地形資料，當把兩者個高度 相減即稱為樹冠高度模型（canopy height model，CHM），而其代表的意義為森林 植群的厚度。
圖六：空載光達第一回波與最後回波其點雲資料之地形特徵。（2013 年與 2014 年度發展高光譜與光達技 術結合之應用工作案）
不過處理點雲資料時會遇到資料量過於 龐大的困難，每平方公尺內有數十點甚至 數百點的資訊，雖然資料量越大對於地形 的描述更加詳細，但是為方便運算還是須 將離散點雲資料轉成網格資料。光達空載 資料多數會利用空間內插（interpolation） 的方式來處理成網格資料，常見的方法為 距離倒數加權法（inverse distance weighted, IDW）、不規則三角網（triangulated irregular network, TIN）與克利金內插 （Kriging interpolation）等，而內插方法是 一種將離散的資雲料點，重新取樣成均勻 分布的網格資料。舉例來說，光達資料每
圖七：空載光達產製 DSM、DEM 與 CHM 的資料特性。（2013 年與 2014 年度發展高光譜與光達技術結合
平方公尺有數十點的點雲，但為產製1公
之應用工作案）
尺解析度的網格資料，於是必須將數十點 的光達資料計算成1個數值，並且在無點 雲資料的網格，必須以鄰近網格的數值， 計算出無點雲網格中合理的數值。 空載光達資料篩選位於樹冠層的第一回 波點雲產製數值地表模型（digital surface model, DSM），並利用位於森林地表層 最後回波點雲產製數值高程模型（digital elevation model, DEM）。如圖7中，DSM 的網格資料即為森林植物的分布，DEM為 濾除森林植物後的網格資料，從圖中看到 森林下層的地形表面，並且由於空載光達 有穿透森林的特性，其產製DEM可以清楚 看見林下道路的路徑，國際間均有廣泛應 用，如提供森林遊樂區道路精準繪製或登 山救災路徑的規劃，甚至運用於在森林覆 蓋下兩千年前瑪雅文明遺跡的尋找，成果
圖八：利用樹冠高度模型，找到 3 株巨木的位置。（內政部地政司）
豐碩。最後以公式CHM=DSM-DEM獲得 樹冠高度模型，人們便能得知此區域中所 有樹木的高度，並利用該方法尋找最高的 樹木。
使用樹冠高度模型尋找巨木位置
樹冠高度模型的資料，團隊挑選高度介於
當獲得樹冠高度模型，即可輕易辨識出
60~65公尺以及高於65公尺的樹木並將其
巨木分布的位置。圖八為八通關古道附近
標示出來後，在此森林區域找到A、B與3
中華民國一○八年五月十五日
焦點話題
SciTech Reports
17
瞭解臺灣豐富的森林資源，並提供環境教 育或自然旅遊等等深度的體驗。由於空載 光達其雷射測量的原理能獲得樹冠高度模 型，能減輕森林調查人員尋找巨木上的負 擔。因此，將持續利用空載光達資料來提 供給尋找臺灣的巨木位置之議題使用。
本文感謝內政部地政司及經濟部中央 圖九：利用樹冠高度模型尋找巨木的位置（XZ 剖面圖）。（內政部地政司）
地質調查所提供空載光達資料使本文 能順利完成，深致謝忱。
株巨木的位置。為確認該3株巨木是否挑
內政部地政司與經濟部中央地質調查局為
選正確，團隊再次將該區域之點雲資料繪
守護人民生命財產安全與國土保育，便著
製與展示，如圖九中確認3株樹木的詳細
手進行全臺灣空載光達掃瞄的作業，至去
位置與樹高，並將資料提供給森林調查人
（2018）年依然持續進行，目前已完成全
員，以期現地勘查巨木時有所依據。
臺灣空載光達的資料，並持續更新空載光 達資料，該資料已提供給產業與學術各界
結語
使用，收穫良多。
現有的空載光達資料始於2009年，當時
巨木的尋找是值得持續探討的議題，除
莫拉克風災造成南部嚴重生命財產損失，
了森林經營管理上的應用，也可以讓大眾
延伸閱讀
1. Lee, Chung-Cheng and Chi-Kuei Wang, Effect of flying altitude and pulse repetition frequency on laser scanner penetration rate for digital elevation model generation in a tropical forest, GIScience & Remote Sensing, Vol. 55 (6): 817-838, 2018. 2. 徐嘉君，〈臺灣杉的身體密碼-樹冠層結構暨附生植物分 布調查〉，《林業論壇》，第25卷，第1期，第51-53頁， 2018年。 3. 郭秀玲，〈用雷射繪製地形-空載光達〉，《科學月刊》， 第568期，第290-295頁，2017年。
科學文摘
中華民國一○八年五月十五日
科技報導
18
下一站，冥王星 放眼更遠的目的地 隨著冥王星飛掠的時間愈來愈接近， 新視野號（New Horizons）團隊開始加緊 搜尋，這工作他們從2011年就開始進行 了。他們要找的，是某個飛行器可以攔 截、然後飛掠冥王星後能研究的古柏帶天 體（Kuiper Belt Objects）。能研究古老天
書 名∣《冥王星任務：NASA 新視野號與太陽系盡頭之旅》 Chasing New Horizons: Inside the Epic First Mission to Pluto 作 者∣艾倫．史登（Alan Stern）， 大衛．格林史彭（David Grinspoon）。 出版社∣時報出版 出版日∣ 2019 年 4 月 23 日
體的機會──特別是構成冥王星等較小行 星的小體積天體──正是「十年計畫」在
‧20億人次關注的太空計畫
2003年時願意為冥王星古柏帶任務背書的
‧曾登上七大洲報紙頭條
一大動機。
‧2018年英國大學生推薦讀物
到了2013年，在約翰．史賓賽（John
‧出版人週刊最佳夏日讀物
Spencer）與馬克．布伊（Marc Buie）率
‧BBC精選十本五月必讀的書
隊之下，他們用全球各大望遠鏡搜尋此飛
‧電影「十月的天空」作者強力好評
掠研究的標的，而他們發現的許多古柏帶
‧隨書附最新版「探索冥王星系統的十大科學發現」
天體當中，在新視野燃料耗盡之前都鎖定 不到。隨著2015年的冥王星飛掠愈來愈
人類登陸過月球、開發過火星，還探索過天王星、海王星……
近，可以運用的時間愈來愈少，地球上對
等等，那冥王星呢？
古柏帶天體目標的搜尋卻始終一無所獲。 於是艾倫決定改弦易轍。在這之前，搜尋 古柏帶天體所遇到的主要困難，在於地球 大氣層的亂流模糊了搜尋畫面中的無數星 體，以至於可能是目標古柏帶天體的那些
2015年美國國慶日，航太總署（NASA）負責冥王星計畫的任務主持人艾倫．史 登，手機響了起來：「我們跟太空船失聯了！」整整九年未曾斷過聯繫的太空 船新視野號，卻在終於要飛掠冥王星的前十天與NASA失聯，這代表長達14年的 計畫可能付諸流水，而超過2500位同仁的心血也將白費……
針尖大昏暗光點，就跟星星的光線混成一
熟悉太空天文計畫的人，可能對於火星探測車的進展最為了解；但冥王星任務
堆了。要想突破這個關卡，就得用上哈伯
卻是NASA有史以來最完美又最省錢的計畫，在預算僅4億元的要求下，數學家
太空望遠鏡。因為運行在地球的大氣層以
與物理學家突破瓶頸：在地球跟冥王星對齊的那一年，NASA先將飛行器拋向木
外，所以哈伯望遠鏡可以提供更清晰的照
星，再用木星把飛行器加速拋向冥王星，十年內就可抵達目的地。
片，區隔背景的密集星光與微弱的古柏帶
新視野號的成功，標誌著人類終於在21世紀再度探索未知星球。本書正是冥王
天體光芒。
星探測任務最權威的紀錄，無論是太空學者的熱忱、爭取計畫經費的艱困，甚
約翰與馬克，加上與這兩人聯手的哈 爾．威佛（Hal Weaver），若想大幅提高搜
至是NASA內部的權力角逐，在計畫主持人艾倫•史登與科學作家大衛•葛林史 彭的筆下，這些不為人知的內幕將一一呈現。
尋的勝率，他們算出這需要哈伯繞地球將 近兩百圈的觀測量，換算成時間大概是連 續兩個星期—這是正常申請哈伯望遠鏡時
哈伯計畫內部也有反對的聲音，認為不
過是2014一整年，哈伯時段的百分之二而
段的十倍以上。這麼大的提案，想通過可
該讓這麼大型的搜索插隊，即便如此，新
已。要知道放掉新視野號，人類幾十年內
以說是難上加難。
視野號團隊仍由約翰帶隊申請時段。但他
都不會再有機會一窺古柏帶天體的面貌—
而且雪上加霜的是，新視野號即將在
們萬萬沒想到，這項申請被打了回票，再
而要是新視野號拿不到哈伯望遠鏡的時
2015年飛掠冥王星，期限迫在眉睫，因此
怎麼說，要研究古柏帶天體。也是「十年
段，飛行器進入古柏帶後，就不會有可鎖
在2014年的春天，團隊已經沒有餘裕了，
計畫」要新視野號的事情啊。
定的目標。
不可能用正常流程申請到哈伯望遠鏡的時
新視野號任務想要進行古柏帶天體的研
艾倫向航太總署總部提出了再議。而在
段，因為這時申請下來，最快也要2014年
究，就必然需要哈伯望遠鏡的幫助。難道
2014年春天，約翰．史賓賽第二次提出哈
的夏天才能輪到。考量到太陽與古柏帶天
航太總署打算眼看著新視野號在飛掠冥王
伯望遠鏡的使用申請，還有門後頭高來高
體搜尋視野的相對位置，時間上如何都不
星後，就此不去進行古柏帶的任務，只因
去的沙盤推演之後，哈伯望遠鏡計畫的單
可能趕上冥王星飛掠。
為計較這兩星期的哈伯望遠鏡嗎？那也不
位終於宣布，他們准許了新視野號開口要
中華民國一○八年五月十五日
的古柏帶天體觀測時間。
科學文摘
SciTech Reports
19
是能到達得了的。哈伯望遠鏡算是不負眾
之一。在公開致詞裡，艾倫宣布新視野號
觀測工作始於核准的同一周，主要是時
望，因此新視野號現在有了二選一的機
攜帶了9款紀念物，正朝冥王星與無垠的
間緊迫，因為等到秋天，太陽就會接近新
會。在過了冥王星之後，飛行器可以擇一
太空飛去，且每一項都極具意義：
視野號需要搜尋的星域，屆時這片星空就
飛掠！這兩顆古柏帶天體剛好是行星構成
1. 一盒容器，裡頭裝著冥王星發現者湯博
將脫離可觀測的位置點。隨著哈伯望遠鏡
單位，恰好是他們想要的，而且都能在
先生的一部分骨灰，上頭還有出自艾倫
的觀測資料如暴雨一般降下，24小時不中
2019年初飛抵，大約是新視野號揮別冥王
手筆的銘文，介紹湯博其人。
斷的處理工作也隨之展開。新視野號團隊
星的三年半後。
開始夜以繼日地分析影像、偵測可能的候 選人，並且排定後續的確認觀測。約翰、 馬克率一群博後與協力專家，協力在幾個
2. 第一張光碟，裡頭承載著超過43萬4千個 名字，他們都參與由行星協會與航太總
進入冥王星的領域
署主辦的「送姓名到冥王星」的活動。
禮拜內完成好幾個月的研究工作，因為他
在新視野號飛越太陽系的途中，艾倫時
3. 第二張光碟，裡頭是新視野號從設計、
們知道冥王星的飛掠已經迫在眉睫，他們
不時會刻意安排活動，或對外宣布事情，
打造到發射期間，各個團隊所有成員的
很快就沒辦法抽時間做了，所以每一分
以便激發公眾的參與感，他不希望大家忘
照片與留言。
鐘都很寶貴。有天下午，馬克──身為資
了太空中正有一艘飛行器，設法超越已探
料分析工作的主帥──對艾倫與約翰說：
索過的行星，朝著未知的世界疾馳而去。
「你們最好下來到我的辦公室，我有東西
類似的活動，有一場辦在2008年，當
讓你們看。」有顆古柏帶天體新視野號也
時新視野號離開木星不久，剛要穿越太
到得了！
陽系、前往冥王星。那年十月，實際尺
隔沒多久，馬克與團隊就又在哈伯的
寸大小的新視野號複製品被「供奉」進
資料裡，找到了第二顆飛行器可及範圍內
了華府近郊，即鄰近維吉尼亞州杜勒斯
的古柏帶天體，然後又是可能的第三顆，
（Dulles）的美國國家航空與太空博物館
外加好幾個算是在附近、但飛行器燃料應
（National Air and Space Museum）。這稱
該力有未逮的標的。後繼觀測證實，在較
得上殊榮—因為在來來去去、林林總總那
有機會的三顆古柏帶天體裡，有兩顆確實
麼多飛行器裡，獲得這種待遇的不到百分
4. 新視野號的發射地，佛羅里達州的25分 美元紀念幣。 5. 新視野號的打造地點，馬里蘭州的25分 美元紀念幣。 6. 「太空船一號」（SpaceShipOne）上的 一小片碳纖維。2004年，「太空船一 號」成為了史上第一艘由民間打造、能 抵達太空的載人太空船。 7. 第一面美國小國旗置於新視野號的左 舷。
中華民國一○八年五月十五日
8. 第二面美國小國旗置於新視野號的右 舷。
科學文摘
科技報導
20
是個極具象徵意義的時刻，這傳遞著一則
（Jeff Moore）與邦妮．布拉提（Bonnie
充滿力道的訊息—下一站，冥王星！
Burratti），四位也都曾在航海家號與海王
9. 1991年發行的美國郵票，就是上頭印著
穿越海王星軌道的情緒張力，因著一
星的遭遇中效力。來賓們一一追憶起當
「冥王星，未經探索」的那張。讓這句
項日期上的巧合，又向上跳了一級。回到
年航海家號飛抵海王星時，內心的悸動
話不再符合實情，也是新視野號希望在
1989年的夏天，航海家二號正在探索海王
與啟迪，也回想起職涯早期的探險，是如
2015年一舉達成的壯舉。
星，一小群冥王星粉剛開始為了探索冥王
何激勵了他們。如今年屆中年的他們，又
艾倫在致詞最後提到，能有這9樣紀念
星的可能性，因而心癢難耐、躍躍欲試，
再一次以團隊的身分，又一次準備探索全
物的陪伴同行，新視野號團隊感到十分榮
根本不會有人想像得到當時這樣的日期巧
新的行星，而且是比前一顆更遙遠的行星
幸，而他立誓只要冥王星的偵測任務正式
合：新視野在2014年8月25日跨過海王星
﹝註一﹞。這場座談會的話題，最終來到
成立，新視野號團隊就會立刻訴請美國郵
的繞日軌道，而這天正好是航海家二號以
了生涯發展與世代傳承之上。來賓們聊到
政總局，請求發行新郵來紀念冥王星獲得
最近距離飛掠海王星的25周年！
一九八○年代，他們的「師傅」是如何拉
對艾倫而言，這個周年的象徵意義大
拔他們成熟，而他們現在又是如何變成別
在後續年復一年的飛行過程中，與外界
到令人無法視而不見。在與航太總署的合
人的「師傅」，看顧著新一代的年輕科學
交流的機會仍接續不斷地冒出頭來。再加
作下，新視野號團隊辦公開活動來紀念航
家在新視野號任務中學習成長。來賓們的
上有人氣的撰文、部落格、社群媒體與公
海家二號，同時也為了10個月多一點後的
盼望是有朝一日，這些年輕人都能獨當一
開演說的推波助瀾，在敲開冥王星大門之
冥王星飛掠來暖場。做為活動的一環，
面，在2030與2040年代帶領屬於他們的嶄
前的許多年月中，新視野號方得以繼續在
航太總署在華府的總部辦了場座談會，
新任務。這過場再完美不過了。艾倫叫了
公眾的目光中屹立不搖。
在NASA TV上對全球的太空粉絲串流直
新視野號計畫裡一批年輕世代的科學家出
然後到了2014年的夏日尾聲，一個別出
播。由本書共同作者，即本身從學生時代
場，當中許多人就出生在航海家號的盛
生面的場合，提醒了普羅大眾一件事情，
與博後時期就是航海家號老將的大衛．葛
年。而就跟許多廣大的民眾一樣，他們從
那就是漫長的冥王星之行終於來到了最
林史彭主持，這場座談會的亮點包括新
未親眼見識過初次行星探索的熱血與喜
後關頭，新行星的探索已近在不到1年之
視野號團隊的科學家法蘭．貝格納（Fran
悅，所幸他們很快就會對此有第一手的體
後。新視野號正穿越過海王星的軌道。這
Bagenal）、約翰．史賓賽、傑夫．摩爾
驗。
人類探索。
科學文摘
中華民國一○八年五月十五日
再接下來登場的是加州理工學院的知名 學者，也就是從航海家號發射後、一路領
好即將來臨的探測。 新視野號要發光發熱的瞬間，已然到來。
導其科學團隊的艾德．史東（Ed Stone）。 史東博士一出場，就獻上一幅曾懸掛在 航海家任務控制中心裡的美國國旗給艾
SciTech Reports
21
分析冥王星系統資訊的軟體工具，也有人 針對飛掠接近時要用的指令序列，進行程 式碼的撰寫與測試，而且一進入2015年這
喚醒鐵鳥
指令序列就得派上用場。 2014年的12月6日，新視野號準時按進
倫，希望艾倫能掛在新視野號的任務控制
飛行器跨越海王星的軌道，在地球上是
中心裡。這一幕看在新視野號團隊的眼
里程碑等級的大事件，但新視野號本身卻
之行中，這是它最後一次這麼叫醒自己。
裡，內心除了激動還是激動，因為新視
從頭睡到尾，在難以理解的高速下無聲無
再過短短六個月，這架飛行器就將飛掠冥
野號的初代計畫經理湯姆．考夫林（Tom
息的冬眠。事實上從那時一直到2014年的
王星。艾倫回憶起這一段說：……【更多
Coughlin），才剛於兩周前撒手人寰。
最後，新視野號都會繼續在深度睡眠中度
內容請見《冥王星任務》】
那一天伴隨新視野號跨過海王星的軌道 邊界，象徵性的交棒也隨之完成：探索太
度叫醒了冬眠中的自己，在漫長的冥王星
過，當12月來臨時，它已越過海王星軌道 一億多英里。
陽系的大纛從航海家號移交到了新視野號
但鏡頭拉回地球，新視野號團隊一個睡
手中，也從一個世代傳承給了另外一個世
覺的都沒有。事實上，那幾個月對他們來
代。過了海王星軌道，新視野號後就算是
講，每天就是像跑馬燈似一閃而過。他們
進入了「冥王星的領域」，因為這裡已經
有人在進行最終的飛掠模擬，有人在規畫
是太陽系的第三區，而新視野_號也準備
面對媒體與公眾關注，有的人製作數十種
﹝註一﹞作者註：座談會影片網址https:// www.youtube.com/watch? v=DaUhaVUN3Yc。
中華民國一○八年五月十五日
科學文摘
淺談非洲豬瘟── 防疫與疫苗開發的重重關卡 張猷忠
科技報導
22
（與《科學月刊》590期共同刊載）
微免博士、獸醫師，現服務於銘傳大學生物科技學系。
非洲豬瘟（African swine fever, ASF） 最早於1921年在非洲肯亞發現，起初疫 情為非洲撒哈拉以南和馬達加斯加島，其 後散播至歐洲的葡萄牙、西班牙和法國及 南美與加勒比海周邊國家。往後，經歐洲 大規模的撲殺，非洲豬瘟於1990年代被撲 滅，唯目前義大利撒丁島（Sardinia）仍 有疫情。 然而，2007年，非洲豬瘟又在高加索 地區的喬治亞共和國被發現，隨後蔓延至 亞美尼亞、亞塞拜然、伊朗、波蘭、立陶 宛、愛沙尼亞、拉脫維亞、白俄羅斯、烏 克蘭和俄羅斯等國家。2017年捷克和俄羅 斯遠東地區伊爾庫茨克州也傳出非洲豬瘟 的疫情，去（2018）年保加利亞及中國大 陸更首次爆發非洲豬瘟疫情。在中國非洲 豬瘟的疫情，更因豬隻南北調運、許多養 豬戶仍用未完善蒸煮的廚餘餵養豬隻和病 豬被屠宰製成加工食品而迅速蔓延，截至 2018年12月4日共計有23省傳出疫情，且 已累計撲殺生豬超過63萬頭。
非洲豬瘟，非豬瘟也 非洲豬瘟是一種具高度傳染性的家豬
病毒的傳播與豬隻感染症狀 臨床上，非洲豬瘟主要是感染豬隻單核 吞噬細胞，如網狀細胞、單核球和巨噬細 胞。常見的強毒株所引起急性臨床症狀為 高燒、食慾不振、嘔吐、血痢、發紺和母 豬流死產等，並可在感染豬隻的耳尖、腹 部及四肢末端皮膚可見紅色瘀斑等，7~10 天內死亡率可達100％。至於中間型毒株 和弱毒株則可引發次急性或慢性症狀，症 狀通常較為輕微，如消瘦、輕微發熱、無
染後500天以上），加上非洲豬瘟病毒對 環境的耐受性極強，可在室溫的糞便中存 活超過11天、冷藏肉品中超過5個月、冷 凍肉品更可超過3年仍有感染力。若加熱 處理肉品，70˚C至少需要30分鐘，90˚C至 少需要5分鐘，才能讓肉品中攜帶的病毒 失去活性，即一旦遭受非洲豬瘟病毒入 侵，要把汙染環境中的病毒完全清除是極 為困難的，而慢性或持續性感染的豬隻， 則可能成為區域流行疫情的病毒來源。
食慾、抑鬱、咳嗽、慢行皮膚潰瘍和關 節腫脹發炎等，豬隻常在3~4週內死亡，
臺灣現狀與防疫措施
死亡率則在30~70％之間。不同豬種對不
目前在防疫上，由於臺灣仍不是非洲豬
同基因型的非洲豬瘟病毒易感性可有不
瘟的疫區，主要重點應為境外阻絕，莫讓
同，如家豬和美歐野豬會感染發病，但是
可能帶有非洲豬瘟病毒的生鮮豬肉和豬肉
非洲野豬（Phacochoerus aethiopicus，疣
加工品，藉由走私、網購或旅客攜帶入
豬）、叢林豬（Potamochoerus sp.）和大
境，同時也禁止從有相關疫情國家輸入或
林豬（Hylochoerus meinertzhageni）感染
轉運輸入添加有血漿蛋白粉／肉骨粉的飼料
非洲豬瘟病毒時，常沒有臨床症狀，這使
和這類飼料添加物等，來防堵非洲豬瘟病
得這些豬種成為天然的保毒者或病毒庫。
毒的入侵。對於是否可以繼續使用廚餘餵
非洲豬瘟病毒的傳播途徑十分多樣，
養豬隻，專家意見並不一致。目前，有建
除直接接觸感染的家豬或野豬，藉由其血
議成立數個中央廠房來統一蒸煮廚餘，再
液、排泄物、口鼻分泌物交換或透過上呼
以清淨專車載運廚餘至養豬場；或完全禁
吸道而感染外，也可經由餵食汙染有病毒
用廚餘，將廚餘全數化製成堆肥的作法。
和野豬出血性病毒性疾病，雖不會感染
的廚餘、飼料或是
人，但可造成養豬產業和國家經濟嚴重的
消毒不完全的豬隻
損失。其病因──非洲豬瘟病毒（African
載運車而散播病
swine fever virus, ASFV）是屬非洲豬瘟病
毒；而透過鈍緣蜱
毒科（Asfarviridae）、非洲豬瘟病毒屬
屬（Ornithodoros）
（Asfivirus）的病毒，也是目前唯一已知
的軟蜱（soft
的DNA蟲媒病毒（Arbovirus），長約190
ticks）和廄蠅屬
千鹼基對（kb），可編碼超過170種病毒蛋
（Stomoxys）的螫
白，其中至少有28個是結構蛋白。
蠅（biting flies）為
需特別說明的是，非洲豬瘟和最近在日本
病媒傳播，也是感
爆發的豬瘟（Classical swine fever, CSF）不
染的途徑之一。由
同，日本豬瘟是由黃病毒科（Flaviviridae）、
於感染豬隻病癒
瘟疫病毒屬（Pestivirus）的病毒所引起的
後，可長時間持續
疾病，該病毒屬RNA病毒。患豬瘟的病
排毒至環境（感染
豬常有神經症狀，但無非洲豬瘟常見的血
後70天以上）及於
痢。此外，不同於非洲豬瘟病豬脾臟鬱血
周邊血液單核球中
腫大，豬瘟病豬的脾臟則是周邊梗塞。
檢出病毒核酸（感
中華民國一○八年五月十五日
科學文摘
SciTech Reports
23
雖說廚餘養豬為許多國家疫情蔓延的主
vaccinated animal, DIVA）」疫苗，這樣用
應只是動物防檢疫人員、獸醫師、養豬業
因，但在非洲豬瘟尚未引入前，先建立好
於非疫區，始能區別豬隻體內抗體，是由
者或邊境管理人員的責任，如果全國人民
上述方法處理廚餘，均為可接受的防疫作
接種疫苗或是感染所產生。在疫苗的研發
都能配合政府的施政命令，不要攜帶或網
為；若非洲豬瘟已然引入，自然不應再繼
上，須先對非洲豬瘟病毒的複製週期和生
購來自任何國家或地區的生鮮肉品或加工
續用廚餘餵飼豬隻。此外，國內豬隻載運
物學有更多的了解，才可能開發出真正可
食品，疫病自會阻絕於境外，也可大幅減
車輛及相關裝備的消毒和管理亦應落實，
用於防疫的疫苗。
低國內防疫工作的負擔及風險。防疫需要
除可減少島內既有豬隻疾病的散播，若非 洲豬瘟真引入，也可大幅減低病毒在豬場 間的散播，使疫情不至失控。
大家的共同參與，保護臺灣的養豬產業，
憂患之心不可無
你我都有責任。
很慶幸有臺灣海峽與周邊大陸相隔，使 臺灣不會有野豬傳播疫病的風險。不過，
疫苗開發的難題
一旦非洲豬瘟入侵，其病毒的高致死率和
以病毒性疾病防治來說，開發疫苗常是
高環境抵抗性，除像口蹄疫再次重創臺灣
最好的選擇；但由於非洲豬瘟尚無合適疫
的養豬產業外，亦不易清除。防疫工作不
苗可用於防疫，所以多以撲殺 來處理疫情。即便非洲豬瘟目 前有減毒疫苗、DNA疫苗和 重組次單位疫苗等的開發，但 為何仍未開發出合適的疫苗， 原因大致如下：首先是非洲豬 瘟病毒基因型多，不同分離株 抗原所誘發的抗體，常無交叉 保護作用；其次，現階段仍不 清楚哪些病毒抗原可以誘發廣 效且有交叉保護作用的中和抗 體；第三則是目前仍不清楚非 洲豬瘟病毒感染細胞的機制， 以及病毒和宿主如何調節產生 免疫反應。 在減毒疫苗開發上，目前實 驗接種的安全劑量和有效劑量 間隔太小，容易造成次急性或 慢性感染，且無論是傳統或遺 傳工程改造的減毒疫苗，缺乏 交叉保護作用更是一大障礙。 在次單位疫苗研發上，雖然已 知p30、p54、p72和CD2v等病毒 蛋白可誘發中和抗體，但臨床 試驗所誘發的抗體，也只能提 供部分保護效果，甚且由昆蟲 桿狀病毒所表現的p30、p54、 p72，並無法誘發保護性抗體， 這使得病毒抗原難以量產。 理想上的疫苗必須安全有 效，至少對大部分非洲豬瘟 病毒分離株有保護效果，也 必須是「能區別診斷受野外 病毒感染與疫苗接種之動物 （differentiate infected from
（Pixabay）
中華民國一○八年五月十五日
全版廣告
科技報導
24
產官學研
中華民國一○八年五月十五日
SciTech Reports
近期研討會資訊 【2019 年度食品安全研討會】 時間：2019 年 6 月 21 日 ■ 地點：臺北市／陽明大學 ■
過去在食品安全維護及促進上，第一波為執行良好衛生規範，應用於生 產和配製食品以減少微生物危害，第二波為引進危害分析及重要管制點 （HACCP）和的方法，將可預先識別食品的危害並加以控制。近年，食 安問題引起國人的重視，故衛福部更推動第三波的食品危害風險分析。
【2019 臺灣地理國際學術研討會】 ■ ■
時間：2019 年 5 月 25~26 日 地點：臺北市／臺灣師範大學
由於行動裝置的普及，在 Web 2.0 的資訊新浪潮下，地理資訊的建置 逐漸由政府單位擴展至業餘資訊愛好者及一般民眾；如何使用與分析 由群眾所產生的巨量空間資料，並應用在社會科學領域，也成為地理 學者關注的重要議題。本屆研討會以「空間大數據與地理應用」為主 題，邀請地理學相關領域學者專家以及研究生，共同探討與空間大數
為了讓食品及學研界更了解食安風險評估、食安管理運用以及有效的食
據相關的地理應用，如物聯網（Internet of Thing, IoT）、地理開放資料
安溝通，此研討會（https://bit.ly/2WkuM8J）邀請主管單位、學者及專
（ Geographic open data）、3D GIS、VR/ AR 空間視覺化、智慧城市、公
家主講專題，並進行與會人員的食安問題溝通，期望更能促進國內的食
共衛生與醫療、原住民族地理知識以及數位人文等議題，歡迎至官網
品安全、保障國人健康及避免造成業界重大的經濟損失。
（https://bit.ly/301NbcS）報名參加。
【AI．AR．VR 人工智慧創客養成班－ AI 智慧車】 ■ ■
時間：2019 年 6 月 2~16 日 地點：臺南市／成功大學
【經濟部工業局 網站安全攻防實務】 ■ ■
時間：2019 年 6 月 12 日 ~7 月 17 日 地點：臺南市／南臺科技大學
該養成班為唯一結合 AI、AR、VR 及 Maker 的一系列課程，透過 STEAM 教育理念結合現今最流行的 AI 人工智慧，讓孩子跟上世界趨勢，贏
此一課程盼能讓園區從業人員具備網站資安相關知識與測試技術，旨在
在起跑點。養成班所研發的課程內容包括：AI 人工智慧概念應用、融
於培訓人才深化技術並認識資安證照的專業，帶動資安產業普及化。課
入 STEAM 教育理念、S4A 與 Arduino 環境整合、基礎程式介紹與概念
程設計方面，透過瞭解資訊安全所面臨之風險與處理方法，藉以學習如
應用以及基礎電路介紹與概念應用，除了讓孩子瞭解 AI 人工智慧的概
何採取相對應之控制措施，針對園區企業網站攻擊及防禦演練，讓學員
念知識與演算方法之外，更以 STEAM 的教育理念為基礎，讓孩子於歡
學習到有效的資安防禦實務，俾利資訊安全得以落實。透過園區廠商需
樂輕鬆的環境中，將所學的觀念與原理應用於 AI 創作上，並訓練孩子
求座談會及問卷調查，了解園區廠商對網站防護資安問題相當重視，資
跨領域的思考能力，以應付未來的挑戰。欲報名者，請填寫線上表單
安漏洞影響範圍廣大，須透過演練及案例訓練才能有效防護。詳情請參
（https://bit.ly/2V519a6）！
閱招生報名簡章（https://bit.ly/2ZZl1iv）。
【應用資料庫檢視幼兒生態環境與發展研討會暨工作坊】 ■ ■
時間：2019 年 6 月 29 日 地點：臺北市／臺灣師範大學
嬰幼兒發展研究在 21 世紀邁入新的紀元，歐美個國紛紛建置大型幼兒 發展追蹤資料庫；透過代表性的大樣本長期追蹤幼兒的發展及其經驗和 環境 （例如：家庭、教育、文化等），以瞭解相關因素對於幼兒發展 的影響及幼兒發展的軌跡。本研討會內容包括：（1）說明「臺灣幼兒 發展調查資料庫」的建置、沿革、研究工具設計及資料結構，（2）專 題演講，討論如何應用資料庫進行研究，以及（3）應用「臺灣幼兒發 展調查資料庫」或國內外幼兒發展資料庫之研究論文發表。歡迎有興趣 的學者專家及研究人員至表單（https://bit.ly/2WlHwMp）投稿及蒞臨指 教，共襄盛舉。
【CVGIP 電腦視覺圖學及影像處理研討會】 ■ ■
時間：2019 年 8 月 25~27 日 地點：臺東縣／娜路彎大酒店
中華民國影像處理與圖形識別學會（IPPR）20 多年來歷經許多先進的努 力與貢獻，每年舉辦之電腦視覺、圖學與影像處理研討會，已經成為臺 灣最重要的電腦視覺、圖學與影像處理相關領域的交流場所。此次研討 會將於臺東娜路彎大酒店舉辦，預計將吸引為數眾多的專家學者出席， 主辦單位竭誠歡迎各位先進蒞臨，參與此盛大的學術盛宴。此次會議除 了公開徵求有關領域技術的研究成果論文發表及廠商展示外，也邀請國 內外知名專家學者進行專題演講，探討當前電腦視覺、圖學、影像與多 媒體處理等相關領域的重要趨勢，同時也會邀請競賽得獎隊伍進行分享。
【第五屆世界廣泛閱讀研討會】 ■ ■
時間：2019 年 8 月 9~13 日 地點：臺中市／逢甲大學
臺 灣 英 文 廣 泛 閱 讀 學 會 致 力 於 推 行 運 用 英 文 廣 泛 閱 讀（extensive reading, ER）在英文教學與學習上，為讓臺灣更多英文教育工作者了解 ER，該研討會邀集全球英文廣泛閱讀各界的學者共聚臺灣，分享最新 研究議題、教學趨勢與挑戰。會中擬透過全球英文廣泛閱讀菁英的專 題演講、國內外學術論文發表，以及英文廣泛閱讀相關論文發表與展 覽等形式進行，讓全球從事英文廣泛閱讀學者之交流、互動與切磋能 夠有所突破，透過產學合作與教育手段，規劃出適合英文廣泛閱讀之 教學方法與教學模式。
【TANET 2019 - 臺灣網際網路研討會】 ■ ■
時間：2019 年 9 月 25~27 日 地點：高雄市／國際會議中心
因科技的日新月異，使物聯網絡擴大成熟，經濟和生活將迎來重大變 革，同時影響智慧校園的發展，也為教學形式上碰撞出新的火花。本次 會議圍繞「物聯新通訊、智慧新生活、雲端新服務、資安新防護與軟體 新應用」五大主軸擴展，全方面探討物聯網絡時代帶來的關鍵課題。此 外，大會也將邀請產、官、學界資深專家進行精彩的專題演講，以及各 類議題討論、論壇分享、資安體驗營、戶外參訪等活動，藉由不同交 流形式，共覽學術面及實務面的最新技術發展，並激發與會者創意思 維，共同展望智能時代的美麗新境界。活動詳情請至官網（https://bit. ly/2GN1x7S）查詢。
25
科學文摘
中華民國一○八年五月十五日
科技報導
26
（與《科學月刊》590期共同刊載）
育成小豬 臺
灣
篇
文 李依庭。 圖片來源 朱有田提供。
走進編輯室提及的養豬場遊戲，不只是養豬，更在於品種的蒐集。圖鑑中的豬部分是根 據世界各地真實品種所命名，也可透過配種育成新品種。美國杜洛克豬、英國約克夏豬和 西班牙伊比利豬（Iberian）……，看著圖鑑上一隻隻國外品種豬，不禁想，佔臺灣農業發 展大宗的養豬產業，是否也嘗試過新品種的培育？ 其實，臺灣曾針對產肉、觀賞或實驗動物而研發新品種，如李宋豬（Lee-Sung pig）、 畜試花斑豬（LRI spotty lanyu pig）、畜試迷彩豬（LRI mitsai pig）與畜試黑豬一號（TLRI Black No.1）等。其中，李宋豬更是現今臺灣生醫研究領域廣為使用的實驗動物模式。
李宋豬小檔案 品種
75％蘭嶼豬與25％藍瑞斯（Landrace）豬雜 交選育。
目的
臨床試驗、轉譯醫學試驗動物模式。
特徵
白色毛皮，成熟後體長約70公分、體高 約40公分、體重約25~35公斤，屬小型豬 （miniature pig）。
1.歷史背景：
2.生物等級與認證：
有鑑於囓齒動物與人類的差異性、靈長
在醫學應用方面，現已培育出無特定病
類的飼養成本與倫理爭議下，豬，遂成為
源（specific pathogen free, SPF）以及最低
研究人體疾病中的最佳動物模式。然而，
疾病（minimum disease, MD）族群。前
3.研究發展：
一般豬隻的體型大且重，不利科學研究的
者由農業科技研究院動物科技研究所生產
現今，已有許多臺灣醫學研究與教學
進行。因此，1970年代，由臺灣大學畜牧
出，能提供疫苗測試、生物醫材與皮膚敷
單位使用李宋豬進行生物醫學研究，如腦
系將具遺傳獨特性的蘭嶼豬與性格溫馴的
料等對生物安全品質需求較高的研究；後
瘤、腦心智、眼角膜與眼球發育、心血管
藍瑞斯雜交，選育出李宋豬，並進行品系
者則是臺大生農學院動科系所所培育，供
疾病、手汗症和肺移植術後恢復等研究。
保種至今。
一般研究與教學使用。
另外，李宋豬也通過ISO9001-2015國際 認證，在生產與管理上獲得品質保證，並 得以符合畜牧法用於產銷開發。
4.應用推廣： 臺大生農學院與農業科技研究院在網路 上建立「李宋小型實驗豬」資訊與銷售平 臺，介紹李宋豬的品種發展、生醫應用實 例與生理遺傳等資訊，並提供飼養管理等 協助。期望透過此網路平臺，讓更多研究 人員認識李宋豬，並作為實驗動物。
5.未來展望： 在其全基因組序列已完成解序後，未來 將可利用基因編輯技術產製基因突變的豬 隻，進而研究該基因功能。除此之外，也 可利用組織工程技術，客製化生產個人化 醫材，以降低異種器官移植所產生的免疫 排斥。
臺大動科系的李宋豬。
中華民國一○八年五月十五日
產官學研
SciTech Reports
27
氣喘治療藥物再進化 侵入性低且效果更全面 【本刊訊】氣喘為一慢性發炎疾病，成
泌亢進等症狀。
是大家所熟悉的青春痘菌。結果發現，
人與孩童都可能罹病，雖能透過皮質類固
研究發現，ILC2所引發的呼吸道過度反
局部施放CpG會使漿細胞樣樹突狀細胞
醇（corticosteroid）緩解症狀，但近年有越
應（airway hyperreactivity, AHR）及肺部發
（plasmacytoid dendritic cells）分泌α型干
來越多患者都對其產生抗藥性。中央研究
炎可被類鐸受體9（TLR9）的配體──CpG
擾素（IFN-α），促使自然殺手細胞（NK
院生物醫學研究所張雅貞助研究員團隊，
抑制，自此，氣喘治療出現嶄新的方向。
cells）製造γ型干擾素（IFN-γ），直接控
日前找到治療此疾病可能的替代方案，並
配體（ligand）與受體（receptor）的結合
制ILC2的增生，氣喘的另類療法油然而生。
於《過敏和臨床免疫學雜誌》（Journal of
是一種分子識別過程，作為細胞膜上的特
該方法侵入性低，治療效果也比皮質類
Allergy and Clinical Immunology）發表研究。
殊蛋白分子，受體可識別和選擇性地與某
固醇好，除了可抑制ILC2細胞所導致的氣
過去多認為，氣喘是由T細胞所引起的
些物質發生結合反應，產生相應的生物效
喘症狀，對T細胞引發的氣喘症狀也有效。
免疫失衡，其所誘發的氣喘反應具有特定
應；而配體這個信號物質，除了與受體結
更重要的是，該微粒經證實能被生物降
過敏原，為抑制T細胞活化增生，現行多
合外，本身並無其他功能。意即，類鐸受
解，且在人體內的耐受度及安全性相當良
以類固醇吸入劑做介入。然而，抗藥性的
體9受其配體CpG刺激後會相互結合，成為
好，不僅解決皮質類固醇藥物的抗藥性問
產生迫使人們必須尋求其他方法來解決這
氣喘免疫調控裡的重要信號。
題，也可望降低治療所帶來的潛在危害。
個問題，在此之前，得先找到掌控該疾病
過程中，團隊以吸入劑型投藥／鼻腔給藥
的關鍵。研究指出，第二型先天免疫細胞
（intranasal route）進行老鼠實驗，將帶有
（group 2 innate lymphoid cell, ILC2）可能
免疫調控微粒（microparticle）──MIS416
與氣喘的惡化有關，其於免疫系統中作用
的CpG遞送至肺部，使其抑制ILC2細胞
時會被塵蹣、黴菌誘發活化並傳遞氣喘發
傳遞發炎反應訊息；該微粒源於痤瘡丙
炎反應訊息，進而造成氣管收縮、黏液分
酸桿菌（Propionibacterium acnes），即
新聞來源
Christina Li-Ping Thio et al., Toll-like receptor 9–dependent interferon production prevents group 2 innate lymphoid cell–driven airway hyperreactivity, Journal of Allergy and Clinical Immunology, 2019.
害蟲再見 更天然環保的除蟲方式 【本刊訊】近日一名英國薩塞克斯大學
生物的方法是團隊的主要研究重點。
研究團隊表示，實驗過程中，將植物
（University of Sussex）的數學研究人員布
研究人員表示，在土壤之中，含有可保護
浸泡於生物刺激素溶液時，可使該植物的
萊斯（Konstantin Blyuss）博士與烏克蘭國
植物免受害蟲侵擾的細菌，但目前為止，
存活率提升52％~92％。與沒有浸泡的植
家科學院（National Academy of Sciences of
尚未出現有效利用此細菌的方法，並大規
物相比，植物受害蟲侵擾的機率同時下降
Ukraine）的研究人員共同發表於《植物科
模保護農作物。而布萊斯與研究團隊利用
72％~83％。研究人員認為這個方法極具
學前沿》（Frontiers in Plant Science）的一
RNA干擾（RNA interference）的方式除去
潛力，由於生物刺激素屬於天然成分，因
項研究，能利用無化學的方式，在不影響
害蟲。他解釋，害蟲需要透過產生蛋白質
此未來有機會可以取代過往使用的化學藥
其他生物的前提下，保護小麥等作物不受
求生並繁衍後代，而RNA干擾則可以阻止
劑，減少對環境的傷害。研究團隊未來將
害蟲侵擾。該方法是利用作物自身的基因
這項過程，以降低害蟲對作物的侵擾。
持續研究植物如何透過種子及根部吸收更
殺死特定的害蟲，並且不會傷害其他的昆 蟲、鳥類及哺乳動物。
目前研究團隊透過土壤中細菌所產生的 生物刺激素（biostimulants），關閉害蟲的
布萊斯表示，由於全球目前對於生質燃
基因。該生物刺激素同時也能關閉植物自
料的需求日漸增加，對於作物的保護刻不
身受害蟲影響的基因，進而讓害蟲無法傷
容緩，但保護作物的同時也不能傷害其他
害作物。布萊斯表示，透過將植物的種子
的生物與昆蟲。根據統計，全球每年約有
浸泡在該生物刺激素溶液中，植物內部會
多達1300億美元的作物因害蟲引起的疾病
產生特殊的化合物，當害蟲接觸化合物時
而死亡。但過去常使用的化學殺蟲藥劑除
便會死亡。這項方法的優點在於，生物刺
了害蟲之外，同時也會撲滅其他的昆蟲。
激素只會影響特定的害蟲與植物基因，對
因此要找到能夠兼顧撲滅害蟲及保育其他
於其他種類的昆蟲或是動物無害。
多的生物刺激素，並找尋最有效的吸收方 法，以持續抵抗害蟲侵擾。
（Pixabay） 新聞來源
Konstantin B. Blyuss et al., RNAi-Based Biocontrol of Wheat Nematodes Using Natural Poly-Component Biostimulants., Frontiers in Plant Science, 2019.
產官學研
中華民國一○八年五月十五日
利大於弊 太陽能板深入教育機關
科技報導
廣告索引 錫昌. ........................................3
【本刊訊】追求綠能是當今的環保趨
居民健康。另外，研究人員也指出，除了
勢，逐漸汰除石化燃料，降低碳排放以遏
上述的各項優點外，太陽能板的安裝也可
止溫室效應，避免全球氣溫飆升的態勢失
以為當地學生提供學習機會。目前有幾所
勵眾生活. ....................................7
控。綠能項目中，太陽能板是最經濟實惠
學校利用現行的太陽能發電數據供學生學
科羅耐. ......................................9
的選擇之一。近期一篇發表於《環境研究
習，例如太陽能板的設立位置與角度將如
益弘. ....................................... 11
通訊》（Environmental Research Letters）
何影響發電量等問題。研究人員表示，再
的研究指出，各大教育機構利用太陽能板
生能源的抽象觀念可以利用現行的實際案
發電，可有效取代現有發電方式的75％能
例，讓學生能充分理解，並能與相關議題
上海龍躍. ...................................17
源，同時也可以減少28％的碳足跡排放。
有所連結。
.................................... 19,23 尚偉.
這項研究表示，當各級學校機關將發電 方式改由太陽能，後續將可以脫離使用火 力發電等不環保的發電方式，除了降低碳 排放，更可以減少空氣汙染， 相關問題所以發的慢性疾病問 題也可有效解決，實屬利多。 另外研究也顯示，透過各州政 府的補助等相關措施，對於正 確的太陽能項目進行投資，也 可以讓學校機關吃緊的預算獲 得紓解。研究人員表示，這是 一種可以降低成本的做法，教 育機構甚至可以得到更多的補 貼與收益。 根據統計，在美國，教育 機構佔全美所有建築耗能的 11％，另外佔全國碳排放量的 4％。過去的研究顯示，雖然 太陽能板對於一般住宅及企業 等公司行號的潛力無窮，但卻 缺乏對於學校等建築的相關評 估。根據最新統計顯示，全美 有約13萬所學校機關，其中約 99700所為公立學校、25700所 為私立學校，與近7100所的大 學機構。研究團隊估算每所校 園可使用太陽能板的樓頂面 積，並考慮到所在位置的日照 量及電力使用需求進行評估。 其中發現，在加州、佛州 與德州三地，是現行最有潛力 應用太陽能板的區域所在，超 過九成的機構適合安裝太陽能 板。同時，美國其他位於中西 部的各州學校，如果全面改使 用太陽能板，也同樣有助於解 決空氣汙染、降低電費與改善
新聞來源
Nichole L Hanus et al., Solar PV as a mitigation strategy for the US education sector., Environmental Research Letters, 2019.
雙鷹. ........................................5 ........................................6 日龍.
尚上. .................................... 13,20 科光. .......................................14 立行科技. ...................................15
倍晶. .......................................21 ...................................22 牟博科技. .......................................28 均泰.
28