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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳建同
研究生(外文):Chien-tong Chen
論文名稱:應用影像分段技術與多時段衛星影像於崩塌地植生復育成效分析研究
論文名稱(外文):Studying the Effectness of Plantation Recovery at Areas of Landslide Using Image Segmentation Technique with Multi-Temporal Satellite Images
指導教授:余騰鐸余騰鐸引用關係
指導教授(外文):Ting-to YU
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:資源工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:80
中文關鍵詞:福衛二號常態化差異植生指數物件式導向影像分割植生復育
外文關鍵詞:Object-orientedFormoSat-2Image segmentationPlantationReclamationNDVI
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崩塌地的治理與保育為水庫集水區經營之重要項目,隨著遙感探測技術的發展,各類遙測資料與技術廣泛應用於環境災害監測。本研究利用四幅不同時期福衛二號影像以常態化差異植生指數與植生覆蓋因子,在崩塌地有植生工程與自然復育下進行不同時期植生變遷狀況監測評析。
本研究首先嘗試使用一種結合空間相關資訊和光譜資訊技術–物件式導向法,以物件式法則進行影像分塊以及區塊分類兩個步驟,萃取崩塌地區塊。在影像分塊中,原始影像經影像分塊步驟後產生由眾多區塊組成的區塊影像;在區塊分類步驟中,利用知識庫系統,對區塊影像中的各個區塊進行類別的判釋。最後得到最優分割尺度參數之權重;分塊尺度參數:10、光譜影像權重參數:0.8、DTM權重參數:0.2、顏色因子參數:0.9、形狀因子參數:0.1、緊緻度參數:0.9、光滑度參數:0.1。
研究結果顯示,崩塌地有進行植生工程復育,NDVI值皆高於自然復育,以案例二:型框工法植生效果為佳,鋪網噴植工法因強降雨造成植生面積破壞,成效不如型框工法。本研究利用福衛二號影像進行崩塌地植生變遷分析,雖空間解析度仍未足以達到完善之調查,但對於有進行植生工法的工程,已可以由常態化差異植生指數,進行大範圍遠距之成效調查。
Reclamation and management of landslides is the top priority for administration of catchment in Taiwan. Along the rapid improvement of remote sensing techniques, several aspects about environmental monitoring are widely adopted such methodology. There are four different FormoSat-2 images used at this study with NDVI to detect the factors in controlling the plantation coverage temporally. Purpose of this arrangement is to compare and also monitoring the effeteness of reclamation for the region of watershed with artificial or natural plantation.

Method of Object-oriented classification is introduced to perform the precise analysis here; this method combines both the texture of imagery and object properties to gather better accuracy in boundaries of area for landslide than traditional task. Raw image was separated into many subsets throughout the setup procedures, with help of knowledge base that each of subset was team up with property’s identification to perform the appropriated test for every object. By many trial and errors, it is concluded that for this data set the most acceptable weighting of segmentation scale parameters is 10, 0.8 of spectrum weighing, 0.2 for DTM, 0.2 for color, 0.9 for shape, 0.1 for compactness and 0.1 for smoothness, respectively.

As the result shows, the NDVI of reclamation area is higher than natural recovery that means the measurement applied for such region is effective. In the case NO. 2,the method of pre-casted concrete have better outcome than green revetment, since the strong rainfall wash away the grass that didn’t covered by concrete frame. Resolution of FormoSat-2 image may not adequate to reveal all the detail phenomena regarding to evaluate the effeteness of reclamation directly, nevertheless with objective classification method we still can achieve the goal to handle such task remotely and precisely.
目錄
摘要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
誌謝 Ⅳ
目錄 V
圖目錄 Ⅷ
表目錄 X
第一章 緒論 1
1.1研究動機 1
1.2研究目的 1
1.3研究流程 2
第二章 文獻回顧 4
2.1遙感探測基本理論 4
2.2衛星影像 6
2.3遙測影像之崩塌地判釋 8
2.4植生在遙測光譜之特性 10
2.5數值地形模型 11
2.6植生工程 13
2.6.1邊坡坡度與配合處理植生工程工法之選擇 14
2.6.2 植生工法 15
2.7物件導向技術應用於衛星影像 17
第三章 研究方法 19
3.1影像前處理 19
3.1.1輻射校正 20
3.1.2幾何校正 20
3.2影像分割與分類 21
3.2.1物件的異質性指標 24
3.2.2 知識庫區塊分類 26
3.3判釋元素分析 29
3.4植生指標 32
第四章 研究區域與使用資料 34
4.1研究區域概述 34
4.2使用資料 37
4.2.1使用圖資 37
4.2.4使用軟體 40
第五章 成果與討論 41
5.1衛星影像正射化校正處理成果 41
5.2崩塌地影像萃取分割成果 44
5.2.1影像分割成果 44
5.2.2影像分類成果 48
5.3植生變遷分析 49
5.3.1 NDVI成果 49
5.3.2 NDVI二值化門檻訂定 50
5.4工程案例分析 52
5.4.1有工程案例 52
5.4.2無工程案例 62
5.4.3工程失敗案例 68
5.5綜合討論 71

第六章 結論與建議 74
6.1結論 74
6.2建議 75
參考文獻 76
圖目錄
圖1-1研究流程 3
圖2-1主動式與被動式系統記錄地球資源過程 5
圖2-2植物波譜反應特性圖 10
圖2-3 植生工程工作項目 13
圖2-4 鋪網噴植工法 15
圖2-5 鋪網噴植工法在福衛影像顯像圖 15
圖2-6 型框工法 16
圖2-7 型框噴植工法在福衛影像顯像圖 16
圖3-1 影像前處理流程 19
圖3-2 幾何校正處理流程 21
圖3-3 Definiens軟體物件區塊分割異質性指標流程圖 23
圖3-4 模糊系統分類流程圖 27
圖3-5 Definiens歸屬度函數分類法與最鄰近分類法比較圖 28
圖3-6 判釋簡易圖 29
圖3-7 電磁光譜範圍與光譜輻射曲線圖 30
圖4-1 石門水庫集水區涵蓋行政區域範圍 34
圖4-2 石門水庫集水區地形圖 36
圖4-3 石門水庫集水區地質圖 36
圖4-4 石門水庫40×40mDTM圖 38
圖4-5 石門水庫40×40m坡度圖 38
圖4-6研究區域內福衛影像與地真組資料套疊圖 39
圖5-1 最鄰近分類法之影像分類成果圖 48
圖5-2 四個時期之NDVI 影像圖 49
圖5-3 門檻值示意圖 50
圖5-4 各期衛星影像NDVI門檻值 51
圖5-5 多時期武道能敢崩塌地處理工程福衛影像與NDVI圖 54
圖5-6 多時期砂崙仔崩塌地處理工程福衛影像與NDVI圖 59
圖5-7 砂崙仔崩塌地復育工程現場調查照片 60
圖5-8 蘇樂溪上游崩塌地多時期福衛影像與NDVI圖 63
圖5-9 泰平溪上游崩塌地多時期福衛影像與NDVI圖 66
圖5-10泰平二溪崩塌地多時期福衛影像與NDVI圖 70
圖5-11 柯羅莎颱風路徑圖 72
圖5-12 颱風逐日累積雨量對砂崙仔崩塌地C值影響 73
圖5-13 颱風逐日累積雨量對泰平二溪崩塌地C值影響 73
表目錄
表2-1 國內常見二種衛星影像成像幾何比較 7
表2-2 衛星影像顯示崩塌地特徵情形 9
表2-3 四種DTM資料來源之比較 12
表2-4 不同坡度時所需配合之植生處理方法 14
表3-1 輻射校正過程 20
表4-1 Formosat-2影像處理等級 37
表4-2 石門水庫集水區保育治理工程資訊 39
表5-1 2005/05/26、2007/07/21研究區域福衛正射影像 42
表5-2 2008/03/05、2008/09/18研究區域福衛正射影像 43
表5-3 多尺度影像分割成果(I) 45
表5-4 多尺度影像分割成果(II) 46
表5-5 地真組與多尺度分割崩塌面積差異 47
表5-6 研究區域影像參數設定成果 47
表5-7 武道能敢崩塌地處理工程 52
表5-8 武道能敢多時期NDVI與C值分布 55
表5-9 武道能敢崩塌地多時期植生網格比 56
表5-10 砂崙仔崩塌地處理工程 57
表5-11 砂崙仔多時期NDVI與C值分布 59
表5-12 砂崙仔崩塌地多時期植生網格比 61
表5-13 蘇樂橋上游大型崩塌地多時期NDVI與C值分布 64
表5-14 泰平溪上游崩塌地多時期NDVI與C值分布 67
表5-15 泰平二溪崩塌地處理工程 68
表5-16 泰平二溪崩塌地多時期NDVI與C值分布 70
表5-17 中央氣象局颱風警報發布概況表 72
中文部分
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