衛星技術應用於水庫優養化之預測

以傳統之水庫水質監測方法，常受限於採樣位置點及時間點的問題，在進行 水 體 大 面 積 長 期 之 監 測 上 ， 有 其 困 難 性 。 目 前 地 理 資 訊 系 統(geographic information system, GIS)與衛星遙測之技術(remote sensing, RS)已漸成熟，並具 有資料收集迅速、監測頻率高、可同時探測不同物質及大範圍監測等優點，以遙 測技術集合地理資訊系統，應用在水質監測方面除可降低成本外，還可有效掌握 影響水庫水質的參數，並由以往的點資料，推估至面狀資料，以進行水庫全區域 的水質監測與評估，可廣泛且迅速監測水庫集水區及水庫水質，另結合衛星影像 水質分析與水庫水質模式，進而預測水庫未來之水質。在國內，應用衛星技術於 水庫優養化的研究大致整理如下：

1. 鄭與葉(民國 87 年)，以德基水庫為示範區域，利用人工採樣之水質資料及 迴歸內插資料配合一般克利金法，建立水質空間的變異特性，並比較以 Carlson 優養化程度指標判釋美國大地衛星多光譜影像資料。

2. 楊等人(民國 88 年)，以翡翠水庫為研究區域，採多元迴歸模式分析遙測資 料，以較佳迴歸公式轉換水庫水質優養化判斷參數，最後再配合模糊綜合評 價法及單一參數 OECD 及多變數 Carlson 指標判釋水質優養化狀況，並結 合 GIS 系統處理、展示圖形化之結果。其迴歸公式之精度以 R²及 P-value 來評估，而R²皆大於 0.9，P-value 皆小於 0.05，可見其迴歸模式是非常可 靠的。

3. 雷與鄭(民國 88 年)以德基水庫為示範區域，配合水質採樣紀錄，利用美國 大地衛星之多光譜影像，建立德基水庫水質污染空間分布之情形，並經迴歸 分析及 HYDRO_GEN 隨機變域模擬，合理地評判各種營養狀況發生之機 率，並針對Carlson 模式之主要因子，最大透明度及透明度倍率因子予以改 正，將CTSI 修訂成更為符合德基水庫現地情形之營養狀況指標 TTSI。其研 究中各種模式之相關係數接近0.9，亦證明其參數轉換的精確度。

4. 陳等人(民國 91 年)以永和山水庫為研究區域，使用法國 SPOT 衛星像之監 測永和山水庫水質資料，建構衛星各波段組合之影像因子與各項水質參數間 的模型關係，做統計迴歸分析以尋求最佳迴歸公式，最後再採類神經網路模

式試驗做一比較。

5. Yang 等人(1999)利用衛星遙測影像資料，進行德基水庫水質狀況之監測，

並透過 QUAL2E 對其水質情況做一短期預測，最後再利用 GIS ERDAS IMAGIN 軟體展示推估結果之影像。

6. Yang 等人(2000)透過衛星影像資料轉換現地水質參數，再以 QUAL2E 分析 並模擬水質污染模式，透過GIS 相關處裡軟體進行展示。

7. Cheng 與 Lei (2001)以 Landsat TM 影像及多變數 Carlson 指標判釋德基水 庫優養化情形。

8. 本研究團隊主持人郭振泰教授與中興大學土木系楊明德教授(民國 93 年)，

利用法國史波特(SPOT)衛星系列，預測翡翠及曾文水庫的水質狀況。圖 2.1.2-1 與 2.1.2-2 為利用 SPOT 衛星預測翡翠水庫水質優養結果，圖 2.1.2-3 與2.1.2-4 則為曾文水庫水質優養預測結果。

目前利用遙測技術轉換水質參數之困難大多在於現地資料的數目及分布，如 能增加參考資料將更能增進迴歸公式的精度以及推估大範圍水體的可靠度。同 時，衛星拍攝時間與採樣日期的配合亦是國內學者研究的限制，因為國內的衛星 影像取得，常受制於國外的資源衛星影像提供者，不容易找到理想中的影像，以 及預約或訂購的程序繁瑣，除了能經由中央太遙接收站取得的影像之外，其他的 資源衛星影像對於需要長期追蹤監測的研究是最大的限制，但是未來如能採用華 衛二號的影像此一窘境將能獲得改善。

OECD—CHLA：貧 養 貧養~普養 普養 普養~優養 優養

圖2.1.2-1 OECD 之葉綠素為分類標準判斷翡翠水庫水質優養化狀況(1999/4/15)

OECD—SD：優 養 優養~普養 普養 普養~貧養 貧養

圖2.1.2-2 OECD 之透明度為分類標準判斷翡翠水庫水質優養化狀況(1999/4/15)

63424

圖2.1.2-3 OECD 之葉綠素為分類標準判斷曾文水庫水質優養化狀況(2002/11/26)

128 192

33024

圖2.1.2-4 OECD 之透明度為分類標準判斷曾文水庫水質優養化狀況(2002/11/26)