3-1 研究區域 3-1-1 範圍
本研究選定的研究區域位於竹東下員山地區，屬於新竹水利會竹 東工作站灌溉轄區。研究區基本影像採用捷鳥（Quick Bird）衛星之 多光譜影像，其空間解析度為2.8m×2.8m，範圍大小為
6995m×7675m，研究範圍如（圖 3-1）所示。
N E W
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3 0 3 6 Km
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圖3-1 研究區域範圍圖
新竹農田水利會竹東工作站灌溉轄區以頭前溪及其兩大支流上 坪溪、油羅溪為主要灌溉水源如（圖3-2）所示、頭前溪為新竹地區 第一大河，發源於霞咯羅大山，流經新竹縣與新竹市，於南寮流入臺 灣海峽，北臨鳳山溪流域，東接大漢溪流域及大安溪流域，南有客雅 溪流域及中港溪流域，幹流長63.40公里，流域面積565.97平方公里，
本流平均坡降約1/90。其主要支流有上坪溪與油羅溪。支流上坪溪流
域面積252.87平方公里，流長44公里，平均坡降1/49。其年平均降雨 深度約2,600公厘，換算為年平均降雨量約470百萬立方公尺，年引水 量約16.3百萬立方公尺，而寶山水庫自上坪溪年引水量約27.5百萬立 方公尺，上坪溪目前水資源利用約32%。油羅溪流域面積177.8平方公 里，流長26公里，平均坡降約1/47。其年平均降雨深度約2,500公厘，
換算為年平均逕流量約300百萬立方公尺，目前除耕地自油羅溪引水 灌溉，其餘水源尚未開發利用。頭前溪流經之行政區域包括新竹縣尖 石鄉、五峰鄉、關西鎮、橫山鄉、竹東鎮、芎林鄉、竹北巿和新竹巿 等。流域之地勢傾斜，流路短促，故水流湍急，夏季則山洪驟至，而 常氾濫田園，冬季則常河床乾涸。
圖 3-2 頭前溪流域圖 3-1-2 氣象
1.氣溫與濕度
本流域位於亞熱帶海洋性氣候，全年氣候溫和，近十年來平均溫 度約22 度，全年氣溫最高為七月之 33.2oC，最低為一月之 15.4 oC。
相對濕度平均為82%，其中以三月之 83.1%最高，九月之 75.1%最低。
2.風向與風速
本區受東北季風及西南季風影響，東北季風於每年九月至翌年四 五月，平均風速約為 10-20 公尺間，是台北的 1.2 倍，台中地區的 1.6 倍，西南季風則為每年六月至八月間吹襲，在台灣地區屬於風勢較強 之地區。
3-1-3 地形
新竹地區大部分為平地，屬新竹平原，東南地區部分屬丘陵地 帶，地形較為陡峻，新竹平原東側為寬闊之頭前溪沖積河床，餘為低 矮之丘陵地形，屬西部麓山帶之最西緣，北隔竹東斷層與竹東丘陵相 接。
新竹地區範圍內包括三個地形分區，分別為新竹沖積平原、竹南 沖積平原、竹東丘陵，茲分述如下：
（1）新竹沖積平原
由鳳山溪與頭前溪之下游所搬運之泥沙及礫石堆積而成，其北緣 為湖口台地和鳳飛山丘陵，南緣為竹東丘陵。
（2）竹南沖積平原
形成於中港溪與其支流之南港溪下游，竹東丘陵與竹南丘陵之 間，沙丘發達，高度約為五十公尺。
（3）竹東丘陵
為頭前溪與中港溪間之切割台地，地勢由東向西逐漸降低，其西 端以直線狀之陡崖臨海，樹枝狀水系甚密，向源侵蝕頗為盛行，許多 河谷、河溝均由小侵蝕溝所形成，其坡度陡峻，平時乾涸，雨季或豪 雨時聚水成流。
3-1-4 水文
根據中央氣象局新竹站之雨量資料，頭前溪流域雨量站共有清 泉、太閣南、梅花、烏嘴山、新竹五站，如（圖 3-3）所示，其中新 竹站已廢止。根據統計，從民國 27 年至 90 年七月底，年平均降雨量 為1,729 公厘，平均降雨天數為 118 天，受季風及颱風的影響，雨量 集中於二月至九月，佔總降水量 78%，月平均雨量為 98.8 至 238.1 公厘，而每年十月至翌年一月份為乾季。
圖3-3 新竹氣象局雨量站配置圖
3-1-5 地質
頭前溪流域中、上游地區屬於山岳丘陵地區，竹北至橫山段大多 位於頭前溪及鳳山溪流域之新竹河谷平原上，下游為沖積而成的新竹 平原。流域南部及東南部，由於地勢陡峻，造成本流域之鞍型低地，
南部多為2,500 公尺以上高山，多溪谷、峽谷，北部山勢較低，在 1,000 至1,500 公尺之間，可知向下游西北方向緩坡下降。
地層分屬漸新世、中新世及上新世等，上坪溪上游為漸新世，中 新世位於頭前溪流域中游及下游。其中，中新世地層都受到來自東南 方及東北之造山壓力向西北擠壓，造成流域中游一帶岩層部段重複或 折疊，且斷層頗多；一般而言，地形大部分為北東走向，以中高度向 東南傾斜。
本流域地質分佈自東南向西北為澳底層、大桶山層、野柳群、瑞 芳群、三峽群、卓蘭層及頭嵙山層等之砂岩、頁岩及泥岩，而河谷地 區大多由沖積層之礫石、土和砂等組成。頭前溪流域山坡地之土壤分 布有黃棕壤石質土，灰黃色灰化土石質土及石質土灰棕色灰化土，河 谷地區則大多為沖積土。頭前溪流域之地質圖，如（圖3-4）所示。
圖3-4 頭前溪流域地質圖 3-1-6 水質
「北部地區水源運用調配檢討（一）報告」為瞭解新竹地區地面 水源之水質概況，特收集民國84 年至 86 年「台灣省河川水質年報」
之頭前溪竹林大橋站支流上坪溪寶山水庫取水口站及支流油羅溪內 灣吊橋站之水質檢驗成果，顯示生化需氧量、氨氮及懸浮固體物等項 受污染之程度較為嚴重，溶氧量則尚稱良好，經評估頭前溪上坪溪兩 檢驗站之水質屬中度污染，故建議有關單位加強監測、管制污染源，
以確保良好之水質。
3-2 遙測之理論
所謂遙測，即為遙感探測（Remote Sensing）之簡稱，是利用科 學儀器遠距離觀測來研究地表物體性質之技術，具有不需與該物體及 地區接觸便能獲得相關資料之科學；一般利用空中偵測器（如飛機或 衛星載台）做為探測儀器，攜帶電磁波感測儀器接收各種反射或發射 的能量，對地表之物體從事偵察及測量的工作，並對地面攝取影像，
以便能獲得分析該類資料所需資訊。近年來，遙測科學所發展的分析 技術及所提供的空間與光譜資訊，趨向於結合各類地理資訊系統構成 一完整空間分析系統，以便有效應用資源環境空間資訊的管理、分析 與規劃，進一步更可以用在天然資源蒐集與地表環境監測等方面。
依載台與地面相對高度之不同，常使用的遙測技術有航照遙測
（Airborne Remote Sensing）、雷達微波遙測（Radar Remote Sensing）
與衛星遙測（Satellite Remote Sensing），目前國內遙測技術已漸趨成 熟，應用範圍有四大類：自然資源調查、環境污染調查、地理資訊系 統及區域規劃，其主要目的就是希望減輕資料蒐集之負擔，避免過去 現場勘察或是設立觀測站的不便。本研究所採用的遙測工具主要是以 太陽同步資源衛星系統為主，利用數位化的遙測多光譜影像的原因，
主要是因為可以直接經由計算機儲存及處理所有數位資訊，並且具有 儲存大量資訊的方便性與傳送快速的優點。而多譜影像之目的，在於 利用地表對不同之波長有不同反應之特性，來達到易於分類（或辨別）
地表上的不同圖徵之目的。其電磁波長可從可見光、近紅外光、熱紅 外光、微波等等，視主要應用之需要而採用不同之波長，如氣象衛星 利用紅外線測地表溫度，LANDSAT 及SPOT 衛星用可見光及近紅外 光辨識植物、河川、建築、馬路等。
目前國內接收使用的衛星主要有兩個系統，分別是資源衛星以及
高解析度商用衛星，資源衛星以美國的大地衛星（LANDSAT）與法 國的資源衛星（SPOT）為代表，高解析度商用衛星以美國Space Imaging公司的IKONOS衛星及Digital Globe公司發射的Quick Bird衛 星為代表。
3-2-1 多光譜資料特性
分類時首先針對遙測資料波段作選擇，波段選擇愈多則分類所得 的資訊愈多，但分類所耗用電腦時間也愈久，有時還會引入雜訊造成 錯誤。以Quick Bird多光譜衛星影像而言，必須先對其光譜特性有充 分的了解，了解其各波段與地物反射波譜間的關係，才能依其光譜特 性當作分類依據得到土地類型的資料。圖3-5為三種基本型式的地 物：健康的綠色植物、乾燥的土壤以及透明的水體等典型的波譜反射 率曲線。
圖3-5 土壤、植物及水體之光譜反射特性曲線
（引用自：Lillesand & Kiefer，2000）
一般而言，應用這些曲線的內容可作為判斷地物的類別及狀態的 指標。以Quick Bird衛星多光譜波段對主要地物之光譜特性敘述如下：
1. 植物：
（1）波段一（波長0.45 µm~0.52 µm）：屬於藍光波段，藍光波 長較短，能量較高穿透性亦較其他可見光波段為佳，對於水 體的穿透、水中葉綠素的辨別有較好的結果。
（2）波段二（波長0.52 µm~0.60 µm）：屬於綠光波段，葉綠素 吸收少，反射綠光，受植物本身的影響小。在0.55 µm 處有 一反射高峰，使葉綠素無法集中，減少吸收，所以反射綠光，
使肉眼所見植物為綠色，但於分類時易與其他土地利用混 淆。
（3）波段三（波長0.63 µm ~0.69 µm）：屬於紅光波段，為綠色 植物行光合作用的波段，電子轉移時亦吸收此波段的能量。
葉綠素於0.68 µm 處吸收現象特別強烈，故植物有較低的反 射，而對土壤及建築物等非植物有較高的反射，此波段土壤 與植物反射程度不同，有明顯的差異。
（4）波段四（波長0.76 µm ~0.90 µm）：屬於近紅外光波段，不 被葉綠素吸收，此波段對綠色植物的反射強，因此對植物有 很大的辨識力。假若欲將針葉林與、闊葉林分類，則要用到
近紅外光或中紅外光段；若要再細分不同植生則要用到可見 光與近紅外光或中紅外光部分的波段組合。
2. 土壤及建築物：
土壤反射強度與土壤類型、表面崎嶇度、太陽照射角度及土壤含 水量等因素有關，一般而言，在可見光區域，土壤的反射強度較植物 高，而在近紅外光區域之情形正好相反，植物之反射強度大於土壤。
建築物之反射強度與土壤類似，在可見光裡其反射強度較植物為高，
在紅外光裡則較低；但在新建之水泥建築平面其反射特性與裸露地及 河床相近而難以分辨，易被分類為裸露地。
3. 水體：
清澈的水體對電磁波之反射甚弱，在0.4µm 處可反射10%之入射 光，並隨波長之增加而遞減，到0.8µm 處時已趨於零，在第四波段（紅 外光）的影像中，水體幾乎呈黑色，甚易辨明。相對地，污濁或水深 甚淺的水體在可見光區域之反射值有時會比林地的反射值還高。因此 若要從影像中分類出水體的範圍，通常以波長較長的波段來進行較適 當。