跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(23.20.20.52) 您好!臺灣時間:2022/01/24 17:47
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

: 
twitterline
研究生:劉守恆
研究生(外文):Shou-Heng Liu
論文名稱:衛星影像於崩塌地自動分類組合之研究
論文名稱(外文):Automatic Identification of Landslides in Satellite Images : A Proposed New Approach
指導教授:林慶偉林慶偉引用關係
指導教授(外文):Ching-Weei Lin
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:地球科學系碩博士班
學門:自然科學學門
學類:地球科學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:83
中文關鍵詞:衛星影像自動分類崩塌地
外文關鍵詞:satellite imageautomatic classificationlandslide
相關次數:
  • 被引用被引用:100
  • 點閱點閱:1458
  • 評分評分:
  • 下載下載:364
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:8
  坡地災害每年在台灣地區造成許多生命與財產的損失,亟需相關單位進行調查與防治。本研究主要目的在探討使用單幅衛星影像資料進行自動辨識崩塌地的可行方法,分析其之適用性與準確度;並利用地震前後多時期衛星影像資料進行崩塌地自動判釋來分析地震事件對於濁水溪流域內崩塌地發育模式之影響。
  一般影像自動判釋工作常以影像之分類法來完成,經由理論方法的計算,發現相較於航照判釋的結果,以影像資料為基礎的分類法平均可達到70%的準確度,但是在實際應用上卻與理論值有20%∼40%的誤差,無法滿足實際應用的要求。分析誤差來源主要來自判釋基準的差異與其他特性相近地物的干擾所致。
  研究中利用影像比值轉換處理有效提升準確度,分類後生產者準確度可提高到50%。並用坡度因子進行崩塌地判釋,可以進一步提升生產者準確度到76%。使用區塊劃分法處理後的區塊單元有利於進階的形狀因子分析,且能抿除逐像元分類法局部干擾的效應,為整合多因子的邊界條件,更進一步在原本的區塊劃分法處理程序中加入動態的邊界條件計算,使得區塊邊界門檻能隨著併入的空間資訊做出調整,在不改變所使用之原始資料組的條件下得以進一步提升準確度。此外,研究中還對崩塌面積及不同坡度分布下的判釋準確度變化進行探討。綜合分析的結果,以衛星影像進行崩塌地自動判釋不但分析迅速,又具有相當的實用性,確實為一項研究坡地相關災害的有力工具。
  利用崩塌地自動辨識方法分析集集地震前後數年的衛星影像資料,可以看到崩塌地增加趨勢在地震事件發生後明顯的改變,說明近年來坡地災害事件確實受到此次地震事件影響。應用衛星影像資料與自動判釋的技術,可以給未來各項研究提供相關的崩塌資料,並對發生的趨勢作長時間的監測。
  A new approach to automatically identify landslides in one single SPOT image is proposed in the present study. The theoretical accuracy of landslides identification based on image data can be obtained to be about 70%, practical results, however, have a 20%~40% drop. Combining image transformation, slope factor and dynamic blocking methods, the results that derived from our proposed approach can reach 56% of user’s accuracy and 75% of producer’s accuracy to the results from aerial photos interpretation in the chosen study area, which is better than some commercial softwares.
  Applying our proposed approach to these images near to the Chi-Chi earthquake date in the chosen area, shows the quake event triggered recent landslides with a high rate to time.
摘要
誌謝
目錄……………………………………………………………………I
表目錄…………………………………………………………………III
圖目錄…………………………………………………………………IV

第一章 緒論
  1.1 研究動機與目的……………………………………………1
  1.2 目前之崩塌地判釋方法……………………………………1
  1.3 人工判釋與自動判釋的比較………………………………2

第二章 前人研究
  2.1 崩塌地的定義、發生機制與類型…………………………5
  2.2 影像分類理論………………………………………………6
  2.3 崩塌地影像判釋相關研究…………………………………8

第三章 研究方法
  3.1 研究架構與流程……………………………………………13
  3.2 分析用資料…………………………………………………14
  3.3 研究區域……………………………………………………17
  3.4 光譜反射特性………………………………………………19
  3.5 分類法準確度驗證…………………………………………22
    3.5.1 誤差矩陣……………………………………………22
    3.5.2 準確度評估…………………………………………23
    3.5.3 實地分類結果之準確度計算………………………25
  3.6 光譜分類法之準確度估算…………………………………26
    3.6.1 資料重合率計算……………………………………26
    3.6.2 SPOT影像上崩塌地類型資料重合率計算…………28
    3.6.3 準確度評估…………………………………………29

第四章 改進與分析
  4.1 分類成果改進策略…………………………………………30
  4.2 影像轉換……………………………………………………31
    4.2.1 適用於判釋崩塌地的影像轉換法…………………32
    4.2.2 累計曲線測試………………………………………35
  4.3 並用其他因子資料輔助判釋………………………………37
  4.4 空間特性分析………………………………………………38
    4.4.1 區塊劃分與空間因子………………………………38
    4.4.2 動態區塊劃分………………………………………39
  4.5 面積大小效應………………………………………………41
  4.6 誤差來源分析………………………………………………42
    4.6.1 判釋準則差異………………………………………42
    4.6.2 定位偏移……………………………………………42
    4.6.3 資料匹配……………………………………………44
    4.6.4 相似表徵之地景地物………………………………45
    4.6.5 植生覆蓋……………………………………………46

第五章 計算結果與討論
  5.1 三波段資料分類準確度評估………………………………47
  5.2 各類轉換法應用於研究區之判釋成果估算………………50
  5.3 並用坡度資料輔助分類之準確度估算與成果……………56
  5.4 實地資料操作與動態區塊劃分成果………………………61
  5.5 面積大小效應………………………………………………63
  5.6 驗證區域測試………………………………………………64

第六章 崩塌地自動判釋之應用……………………………………67
  6.1 研究範圍……………………………………………………68
  6.2 多時期影像一致性修正……………………………………69
  6.3 崩塌地變遷分析……………………………………………72

第七章 結果與討論…………………………………………………74

參考文獻………………………………………………………………79


表目錄
表1-1 各種遙測資料使用成本比較。……………………………………………3
表1-2 人工判釋與自動判釋優缺點之比較。………………………………….. 4
表2-1 Richard Guillande用以進行邊坡分析之因子及選用條件列表。………. 9
表2-2 Philip T. Giles所使用之邊坡單元分類因子及定義。…………………. 10
表3-1 研究影像之規格資料。…………………………………………………... 15
表3-2 誤差矩陣示意圖。………………………………………………………... 22
表4-1 可用之植生指數轉換公式。…………………………………………….. 34
表4-2 崩塌地影像判釋之誤差來源。………………………………………….. 42
表5-1 以商用軟體對研究區進行之影像分類結果。………………………….. 48
表5-2 各影像轉換法之運算公式。…………………………………………….. 51
表5-3 波段比值轉換法之判釋結果準確度。………………………………….. 55
表5-4 使用坡度資料輔助判釋與未使用之結果準確度指標的比較。……….. 57
表5-5 不同坡度範圍內之判釋結果準確度指標的比較。…………………….. 58
表5-6 研究區與驗證測試區判釋成果準確度指標之比較。………………….. 66
表6-1 崩塌地變遷分析之影像資訊。………………………………………….. 67
表6-2 各期影像之原始增揚值。……………………………………………….. 70
表6-3 多期影像之崩塌判釋結果面積(經坡度修正)。…………………….. 73
表7-1 研究區分類結果與經水系資料圖層修正後之準確度指標比較。........78



圖目錄
圖2-1  監督式分類法與非監督式分類法之分析流程圖。…………………… 7
圖3-1  研究架構與分析流程。………………………………………………… 13
圖3-2  研究區所使用的SPOT衛星影像。 ………………………………… 15
圖3-3  工研院能資所921災後崩塌地調查成果。…………………………… 16
圖3-4  研究區影像與鄰近行政區。…………………………………………… 17
圖3-5  研究區影像套合數值高程之模擬地形。……………………………… 18
圖3-6  研究區位置、原始影像及參考資料之相對位置關係。……………… 18
圖3-7  植物、土壤及水之標準光譜反射曲線。……………………………… 19
圖3-8  AVIRIS影像上幾個典型地物之光譜反射曲線。…………………… 21
圖3-9  誤差矩陣各元素之面積集合示意圖。………………………………… 23
圖3-10 單一參數的資料分布曲線。…………………………………………… 27
圖3-11 偏態資料分布曲線。…………………………………………………… 27
圖3-12 重合率分布計算流程。………………………………………………… 28
圖3-13 計算變動重合率門檻下準確度指標之標準流程。…………………… 29
圖4-1  波段比值轉換法於陰影區之效應。…………………………………… 33
圖4-2  全研究區與崩塌區範圍內的坡度資料分布圖。……………………… 37
圖4-3  區塊生長法實行示意圖。……………………………………………… 38
圖4-4  動態區塊劃分法示意圖。……………………………………………… 39
圖4-5  動態區塊劃分法流程圖。……………………………………………… 40
圖4-6  面積效應資料處理流程圖。…………………………………………… 41
圖4-7  判釋準則差異造成誤差之範例。……………………………………… 43
圖4-8  SPOT衛星影像與崩塌地資料間的對位不一致現象。……………… 43
圖4-9  連續邊界在經過網格轉換後產生的誤差。…………………………… 44
圖4-10 衛星影像上與崩塌地表徵相近之地物。……………………………… 45
圖4-11 溪頭附近公路邊的一處崩塌地近照。………………………………… 46
圖5-1  三波段光譜資料對應不同重合率門檻值之準確度分布。…………… 47
圖5-2  實際分類成果與理論值之比較。……………………………………… 49
圖5-3  十種影像轉換法經累計曲線測試之結果。…………………………… 50
圖5-4  十種影像轉換法經累計曲線測試於總面積20%區間內結果。 …… 51
圖5-5  經波段比值轉換之崩塌地分類結果、理論值與商用軟體成果之比較53
圖5-6  常態分布模型公式與擬合程式。……………………………………… 54
圖5-7  波段比值轉換法之圖面判釋成果。…………………………………… 55
圖5-8  波段資料、比值轉換加上坡度因子之理論判釋成果的比較………… 56
圖5-9  不同坡度範圍內與整體之準確度指標的比較。……………………… 58
圖5-10 使用坡度資料輔助判釋與之前結果之比較。………………………… 60
圖5-11 併用比值與坡度資料之理論準確度估算及影像資料結果之比較。…62
圖5-12 屏除不同大小之限定面積後的判釋準確度指標比較曲線圖。……… 63
圖5-13 研究區與驗證測試區相對位置。……………………………………… 64
圖5-14 驗證測試區判釋成果(上圖) 及區域內影像資料(左下圖)。… 65
圖6-1  分析崩塌地面積變遷之八幅衛星影像的時間序。…………………… 67
圖6-2  進行崩塌地趨勢變化之研究區域。…………………………………… 68
圖6-3  各影像植被反應曲線分佈(與全區資料分佈範圍)。……………… 69
圖6-4  參數修正後各影像植被反應曲線分佈。……………………………… 69
圖6-5  多時期影像資料之門檻值修正流程圖。……………………………… 71
圖6-6  單一坡面模式之坡度修正。…………………………………………… 71
圖6-7  多時期影像資料之崩塌地自動判釋流程。…………………………… 72
圖6-8  崩塌地隨時間之變化趨勢統計圖。…………………………………… 73
圖7-1  本研究使用之崩塌地自動判釋流程圖。……………………………… 75
圖7-2  水系資料圖層與經其修正之崩塌地分類結果。……………………… 77
工業技術研究院能源與資源研究所,"航照立體科技應用營講義",229頁,1997

工業技術研究院能源與資源研究所,"崩塌地調查計畫(北部地區)成果報告",2002

工業技術研究院能源與資源研究所,"崩塌地調查與治理規劃,行政院農業委員會水土保持局921震災系列調查(一)",2000

包順安,"高光譜影像平滑與特徵萃取對分類精度之影響",國立成功大學測量工程學系碩士論文,105頁,1999

江良印,"紋理特徵應用於遙測影像判釋之理論研究",國立台灣大學農業工程學系研究所碩士論文,70頁,1998

呂秀慧,"頭前溪流域植生覆蓋變遷之研究",國立交通大學土木工程系碩士論文,71 頁,2001

李森吉,"使用衛星影像作山區中大規模崩塌地之辨識",國立成功大學資源工程系碩士論文,104頁,1992

周晏勤,"以遙感探測方法探討南橫公路邊坡破壞的重要因子",國立成功大學資源工程系碩士論文,124頁,1999

邵泰璋,"類神經網路於多光譜影像分類之應用",國立交通大學土木工程系碩士論文,63頁,1999

祝華健,"電腦繪圖的數學基礎",儒林,臺北市,307頁,1983

陳文福,"衛星遙測影像應用於山坡地土地利用變遷之偵測與水土保持管理",國立中央大學太空及遙測中心通訊第51期,頁83-105,1998

陳益凰,"應用多時段衛星影像辨識水稻田之研究",國立成功大學測量工程研究所碩士論文,88頁,1998

游鈴曉,"應用衛星影像於土石流調查之研究-以陳有蘭溪流域為例",國立台灣大學土木工程研究所碩士論文,153頁,1997

黃瑞宇,"遙測影像判釋模組建立之研究-以SPOT衛星影像為例",國立台灣大學地理學研究所碩士論文,82 頁,1998

黃筱梅,"SPOT衛星影像於裸露地變遷之偵測研究—以和社地區為例",國立臺灣大學森林學研究所碩士論文,82頁,2001

楊智堯,"類神經網路於邊坡破壞潛能分析之應用研究",國立成功大學土木工程學系碩士論文,129 頁,1998

葉志聖,"AMOEBA影像分類技術之研究",國立交通大學土木工程研究所碩士論文,56頁,1995

廖軒吾,"集集地震誘發之山崩",國立中央大學應用地質研究所碩士論文,90頁,2000

劉致岡,"以專家系統利用GIS資料輔助影像細分類-以林相分類為例",國立成功大學測量工程學系碩士論文,105頁,1999

劉進金,"山崩之遙測影像自動分析",遙感探測第八期,頁60-90,1987

劉進金、張寶堂,"大型山崩之遙測辨認",遙感探測第十四期,頁41-68,1991

鄭貴卿,"陳有蘭溪流域土石流危險溪流危險度評估",國立成功大學地球科學研究所碩士論文,123頁,2001

鄭嘉盈,"遙測在坡地災害評估之應用研究",國立成功大學土木工程研究所碩士論文,93 頁,1999

鄧敏松,"結合多時段遙測影像,耕地坵塊與領域知識之區域式影像辨識法於水稻田耕作調查之應用",國立成功大學測量工程學系碩士論文,79頁,1997

謝嘉聲,"數據整合方法應用於SPOT衛星影像之分析研究",國立交通大學土木工程研究所碩士論文,71頁,1994

蘇容瑩,"利用史波特衛星影像及數值地形模型做地層分類-以旗山地區為例",國立成功大學資源工程學系碩士論文,97頁,2000

Amaral, C. ,"Hazard mapping of landslides in Rio de Janeiro",Landslides, 7-th International Conference & Field Workshop,p.63-68,1993

Banks, S. ,"Signal processing, image processing, and pattern recognition",Prentice Hall,New York,410 pages,1990

Barrett, E. C. , Brown, K. A. and Micallef, A. ,"Remote sensing for hazard monitoring and disaster assessment : marine and coastal applications in the

Mediterranean region", Gordon and Breach Science Publishers,Philadelphia,240 pages,1991

Bell, F. G. ,"Geological hazards : their assessment, avoidance, and mitigation",E & F N Spon,608 pages,1999

Buiten, H. J. and Clevers, J. G. P. W. ,"Land observation by remote sensing : theory and applications, Gordon and Breach Science Publishers",Langhorne, Pa.,U.S.A.,642 pages,1993

Campbell, J. B. ,"Introduction to remote sensing",Guilford Press,New York,622 pages,1996

Casacuberta, F. and Sanfeliu A. , "Advances in pattern recognition and applications : selected papers from the Vth Spanish Symposium on Pattern Recognition and Image Analysis",World Scientific,Singapore,264 pages,1994

Cihlar, J. , Okouneva, G. , Beaubien, J. and Latifovic, R. ,"A new histogram quantization algorithm for land cover mapping",Int. J. Remote Sensing 2001 Vol.22 No.11,p.2151-2169,2001

Cihlar, J. ,"Land cover mapping of large areas from satellites: status and research priorities",Int. J. Remote Sensing 2000 Vol.21 No.6&7,p.1093-1114,2000

Cohen, J. ,"A Coefficient of Agreement for Nominal Scales",Educ. Psychol. Measurement vol.20(1),p37-46,1960

ERDAS Inc. ,"ERDAS IMAGINE 8.4 Tour Guides",ERDAS,636 pages,1999

Fenstermaker L. K. ,"Remote sensing thematic accuracy assessment : a compendium",American Society for Photogrammetry and Remote Sensing,Bethesda Md,413 pages,1994

Fookes, P. G. , Sweeney, M., Manby, C. N. D. and Martin, R. P. ,"Geological and Geotechnical Engineering Aspects of Low-Cost Roads in Mountainous Terrain",Engineering Geology vol.21,p.1-152,1985

Guillande, R. et al. ,"Automated mapping of the landslide hazard on the island of Tahati based on digital satellite data",Mapping Sciences and Remote Sensing vol.32 no.1,p.59-70,1995

Jeahne, B. ,"Digital image processing : concepts, algorithms, and scientific applications",Springer-Verlag,Berlin,383 pages,1993

Lenz, R. ,"Group theoretical methods in image processing",Springer-Verlag,Berlin,138 pages,1990

Lillesand, T. M. and Kiefer, R. W. ,"Remote sensing and image interpretation",Wiley & Sons,New York,724 pages,2000

Lindblad, T. and Kinser, J. M. ,"Image processing using pulse-coupled neural networks",Springer,London,152 pages,1998

Lu N. ,"Fractal imaging",Academic Press,San Diego,412 pages,1997

Lunetta, R. S. and Elvidge, C. D. , "Remote sensing change detection - environmental monitoring methods and applications",Ann Arbor Press,Chelsea Mich.,1998

Lupo, F. , Reginster, I. and Lambin, E. F. ,"Monitoring land-cover changes in West Africa with SPOT Vegetation: impact of natural disasters in 1998-1999",Int. J. Remote Sensing Vol.22 No.13,p.2633-2639,2001

Mantovani, F. , Soeters, R. , Westen, C. J. V. ,"Remote sensing techniques for landslide studies and hazard zonation in Europe",Geomorphology 15,p.213-225,1996

Mather, P. M. , "Computer processing of remotely-sensed images : an introduction",Wiley,Chichester,352 pages,1987

Morel, J. M. and Solimini, S. ,"Variational methods in image segmentation : with seven image processing experiments",Birkhauser,Boston,245 pages,1995

Pal, S. K. , Bandyopadhyay, S. and Murthy, C. A. ,"Genetic classifiers for remotely sensed images: comparison with standard methods",Int. J. Remote Sensing Vol.22 No.13,p.2545-2569,2001

Philip, T. G. ,"Geomorphological signatures: Classification of aggregated slope unit objects from digital elevation and remote sensing data",Earth Surface Processes and Landforms vol.23,p.581-594,1998

Pitas, I. ,"Digital image processing algorithms",Prentice Hall,New York,362 pages,1993

Plyusnin, V. M. ,"A remote sensing-based assessment of landscape modification in east Siberia",Mapping Sciences and Remote Sensing No.32 Vol.1,p.71-79,1995

Reeves, R. G. , "Manual of Remote Sensing", American Society for Photogrammetry,2140 pages,1934

Richards, J. A. ,"Remote sensing digital image analysis : an introduction",Springer-Verlag,Berlin,340 pages,1993

Richards, J. A. ,"Remote sensing digital image analysis : an introduction", Springer-Verlag,New York,281 pages,1986

Russ, J. C. ,"The image processing handbook",CRC Press,Boca Raton FL, 771 pages,1999

Sabins, F. F. Jr. ,"Remote sensing : principles and interpretation",Freeman, New York,449 pages,1987

Schott. J. R. ,"Remote sensing : the image chain approach",Oxford University Press,New York,394 pages,1997

Schowengerdt, R. A. ,"Techniques for image processing and classification in remote sensing",Academic Press,New York,249 pages,1983

Schowengerdt, R. A. , "Remote sensing, models, and methods for image processing",Academic Press,San Diego,522 pages,1997

Singh, S. , Haddon J. and Markou M.,"Nearest-neighbour classifiers in natural scene analysis",Pattern Recognition 34(2001),p.1601-1612,2001

Thomas, I. L. ,Benning, V .M. and Ching, N. P. ,"Classification of remotely sensed images",Adam Hilger,Bristol,268 pages,1987

Twomey, S. ,"Introduction to the mathematics of inversion in remote sensing and indirect measurements",Elsevier Scientific,North Holland,243 pages,1977

Varnes, D. J.,"Landslides analysis and contral",National Academy of Sciences Transportation Research Board Specail Report 176,p.12-33,1978

Verbyla, D. L. , "Satellite remote sensing of natural resources", Lewis Publishers,Boca Raton,198 pages,1995

Wang, J. , Price, K .P. , Rich, P. M. ,"Spatial patterns of NDVI in response to precipitation and tempeture in the central Great Plains",Int. J. Remote Sensing 2001 Vol.22 No.18,p.3827-3844,2001

Wilkie, D. S. and Finn, J. T. ,"Remote sensing imagery for natural resources monitoring",Columbia University Press,New York,295 pages,1996

Wilson, R. and Spann, M. ,"Image segmentation and uncertainty",Research Studies Press,England,180 pages,1988
連結至畢業學校之論文網頁點我開啟連結
註: 此連結為研究生畢業學校所提供,不一定有電子全文可供下載,若連結有誤,請點選上方之〝勘誤回報〞功能,我們會盡快修正,謝謝!
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top