第三章 研究材料與方法
第一節 研究區域與材料
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圖 3-2 研究區域圖（2）
二、研究材料
本研究為於航照原始影像上萃取初步崩塌地，接著將原始影像坐標轉 換到地圖坐標上，以便於後續進一步崩塌地的萃取與分析。因此，本研究 使用的材料包含 DMC 航照影像以及後續進一步分析崩塌地的地形資料（數 值高程模型、坡度以及坡向），介紹如下：
（一） DMC 航照原始影像
研究材料為 DMC（Digital Mapping Camera）相機所拍攝的原始影像，
與傳統框幅式相機相同，為中心透視投影。其相機主要是有兩種鏡頭所構 成：第一種為記錄地物之全色態波段（Panchromatic Image）的鏡頭，為圖 3-4 中間的四個鏡頭，每個鏡頭記錄空間解析度 7168 x 4096 大小之全色態 影像，而四張影像可組成一張空間解析度為 13824 x 7680 的全色態影像；
第二種為記錄地物之多光譜影像（Multispectral Image）的鏡頭，分佈於圖
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3-4 外圍左右兩邊的四個鏡頭，每個鏡頭記錄空間解析度 3072 x 2048 大小 之多光譜影像，其影像的輻射解析度為 12 bits，光譜解析度包括藍光
（400-580 nm）、綠光（500-650 nm）、紅光（590-650 nm）以及近紅外（675-850 nm）（Intergraph, 2008）。
圖 3-3 DMC 相機圖 圖 3-4 DMC 相機鏡頭圖
圖 3-5 DMC 原始影像圖（左）和影像增強圖（右）
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由於原始影像上可能會有雲層遮蔽的情形（圖 3-5 左），加上雲層區 域的光譜亮度值遠遠大於影像中其他地物的光譜亮度值，因此，整體影像 除了雲層地區較亮以外，其他地物大都呈現較暗的情形。為了能有效地萃 取崩塌地區域，須利用直方圖等化（Histogram Equalization）技術增強原始 影像亮度值（圖 3-5 右），此部分僅改變視覺呈現，不會改變原始影像內 部所記錄之光譜亮度值。
本研究為了發展出一套於原始影像上萃取出崩塌地的方法，選取了五 張不同情形的原始影像作為研究材料。
圖 3-6 影像 1 原始圖（左）和影像增強圖（右）
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圖 3-7 影像 2 原始圖（左）和影像增強圖（右）
圖 3-8 影像 3 原始圖（左）和影像增強圖（右）
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圖 3-9 影像 4 原始圖（左）和影像增強圖（右）
圖 3-10 影像 5 原始圖（左）和影像增強圖（右）
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各個影像於研究範圍的分佈如圖 3-11 所示，其中影像 1 至影像 3 位於 高雄市六龜區範圍；影像 4 和影像 5 位於甲仙區以及那瑪夏區範圍。
圖 3-11 各影像於研究區域分佈圖
圖 3-6、圖 3-7、圖 3-8、圖 3-9 以及圖 3-10 分別為影像 1、影像 2、影 像 3、影像 4 以及影像 5 支原始圖和相對應原始影像經由直方圖等化增強的 示意圖。表 3-1 以及表 3-2 為此五張影像於光譜亮度值之各個統計特徵值資 訊，可知在平均值部分約略相同，範圍於 520 - 580 之間；在中位數部分，
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約分為 360、450 - 490 和 550 三種；在標準差部分，約分為 220 - 280 和 460 三種；在偏態係數部分，約分為 0.25 – 0.29 和 0.35 兩種。整體而言，每張 原始影像的情形都不太一樣，適合作為本研究的實驗材料。
表 3-1、原始影像光譜資訊表 項目-
光譜亮度值
影像 1 影像 2 影像 3
平均值 538.15 575.63 522.76
中位數 460.35 497.24 360.87
標準差 272.84 253.73 460.88
偏態係數 0.29 0.31 0.35
表 3-2、原始影像光譜資訊表（續）
項目- 光譜亮度值
影像 4 影像 5
平均值 577.18 550.43
中位數 509.22 485.33
標準差 272.99 225.01
偏態係數 0.25 0.29
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（二） 數值高程模型（DEM, Digital Elevation Model）
本研究採用農林航空測量所（簡稱農航所）提供的數值高程模型作為 崩塌地判釋之地形輔助資料，其空間解析度為 9 x 9 m。研究區域的高程示 意圖分布如圖 3-12 所示，顏色越淺表示高程越低，如海拔高程低於 500 m 為平地區域，而顏色較深的地區如位於海拔 1000 m 以上的區域為山地，因 此，得知其研究區域之地形多位於山地與平地之間。
圖 3-12 研究區域高程分布圖
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（三） 坡度（Slope）和坡向（Aspect）
地物之坡度定義為該地物之高程變化率，其高程變化率的表示法如圖 3-13 所示，為垂直距離（a）和水平距離（b）之比值（Chang, 2010）。
圖 3-13 坡度示意圖
地物之坡度的方向，即為坡向。圖 3-14 為一地物之坡度和坡向的關係。
圖 3-14 地物之坡度與坡向關係(Chang, 2010)
本研究所採用的坡度資料為利用地形高程模型資料產製而成，坡度和 坡向計算採用 Horn 學者於 1981 年提出的演算法。公式如下：
坡度 √（ ⁄ ） （ ⁄ ） （1）
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坡向 √（ ⁄ ）
（ ⁄ ）
⁄ （2）
其中： ⁄ = 影像物件中心之地形水平變化程度
⁄ = 影像物件中心之地形垂直變化程度
圖 3-15 為研究地區坡度的示意圖；圖 3-16 為研究地區坡向示意圖。
圖 3-15 研究地區坡度示意圖
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圖 3-16 研究地區坡向示意圖