本研究將衛星影像資料作 NDVI 轉換，且以 2011 年 7 月 23 日的影像 與同位置拍攝的航照正射影像(空間解析為 6cm)做雲林莞草生長範圍的檢 核，發現 NDVI 在辨識雲林莞草會出現誤判之情形，故以馬可夫隨機場之 方法進行辨識，且判斷雲林莞草生長疏密之範圍，之後再進一步修正生長 疏密之門檻值，及以雲林莞草生長興衰之標準進行其面積修正，最後探討 雲林莞草生長範圍的時間演變
4-1 以植生指數判定的生長範圍
圖 4-1 為 06、07、08、10、11 年各時期的衛星影像作 NDVI 轉換，各 時期植生指數最高分別為 0.03、0.18、0.16、0.16、0.14，且植生指數最高 的位置都在各圖中左側(南側水道附近)；而在右側(北側水道附近)，只有 07 年北側水道靠近堤岸的地方之植生指數大於 0，以及 08 年在北側水道附近 一些零星的地方有植生指數大於 0 的反應，其餘各時期的北側水道，植生 指數近乎小於 0。
圖 4-1 不同年份的常態化差異植生指數(各圖上方的標題為年份及日期) 4-2 生長範圍的檢核
本文以 2011 年 7 月 23 日的 衛星影像作 NDVI 轉換後與其相同拍攝位 置的航照正射影像(資料由自強工程顧問有限公司提供)比較，如圖 4-2 所示。
航照正射影像的空間解析度為 6 公分，此航照正射影像的拍攝時間為 2011 年 9 月，且雲林莞草於 8 月開始老化。因拍攝時間不同，所以衛星影像與 航照正射影像的雲林莞草面積辨識比較可能會有些差距，但以這兩張圖相 比仍可得到一些重要的資訊。
圖 4-2 2011 年航照正射影像與衛星影像的常態化差異植生指數的比較 圖 4-2 中 NDVI 植生指數較高的地方在圖中的左側(南側水道)，植生指 數最高為 0.14(大於 0 代表有植物生長)，比較航照正射影像的南側水道也可 以發現有雲林莞草生長；而航照正射影像的右側(北側水道)也有雲林莞草，
但是莞草大多已開始老化，所以北側水道的莞草顏色較暗，但是 NDVI 圖 中的北側水道附近的植生指數介於-0.1~0 之間(小於 0 為非植生之水域、土 壤)，將北側水道的雲林莞草誤判為水體或是土壤。
本文在 3-3 節中也有提到雲林莞草生長於沿海濕地，低潮位時，海灘上 仍有不同的含水量，而水體對於紅外光波段的反射率極低之因素，故雲林 莞草在植生指數的界定範圍與陸地植物不一樣。
4-3 生長疏密的範圍判定
由上節所述因水體對於紅外光波段之反射率的因素，北側水道附近的 雲林莞草幾乎被誤判為水體或土壤，故本文進一步使用馬可夫隨機場進行 影像分割，界定門檻值，以辨識雲林莞草、水體或土壤，如圖 4-3 所示。圖 中各時期影像以馬可夫隨機場之影像分割將雲林莞草的範圍分為兩類，一 類為雲林莞草生長密集的區域(後文以密集區稱之)，另一類則為生長稀疏的 區域(後文以稀疏區稱之)，雲林莞草之稀疏區在密集區的外圍。
圖 4-3 雲林莞草生長疏密的範圍
比較圖 4-3 各時期 NDVI 的分割情形，發現 2006 年 8 月 29 日與其他 4 個時期的兩類的雲林莞草區域內之植生指數的分類標準有所差異；06 年密 集區植生指數的門檻值(Threshold)為-0.14，其他 4 個時期門檻值平均為 -0.0675，而 06 年稀疏區植生指數的門檻值為-0.24，其他 4 個時期門檻值平 均為-0.1492；密集區及稀疏區的門檻值之差值分別為 0.0725、0.0908，門檻 值的差異非常大。
在辨識各時期雲林莞草的變化上，因門檻值的不同會造成誤差，反而 將濕地內之水體或土壤判斷成雲林莞草，所以密集區、稀疏區的植生指數 之門檻值需要再做修正，以同一個分類標準去判斷各時期雲林莞草生長疏 密的範圍。
由於分類的門檻值的不同，故須重新修正各時期密集區、稀疏區的門 檻值，圖 4-4 為 07、08、10、11 年的 NDVI 長條統計圖，橫軸為 NDVI、
縱軸為出現各植生指數的計數，圖中密集區的門檻值以紅線表示，稀疏區 則以綠線表示，小於稀疏區的門檻值為水體或是土壤。
圖 4-4 不同年代的常態化差異植生指數的統計圖
因這四張影像的拍攝日期及密集區、稀疏區的門檻值也較為相近(密集 區的門檻值分別為-0.0829、-0.0341、-0.0961、-0.0569，稀疏區的門檻值分 別為-0.154、-0.1447、-0.1548、-0.1433)，故將這四張影像的密集區、稀疏 區的門檻值分別取平均作為新的門檻值，重新劃分雲林莞草生長疏密的範 圍。密集區新的門檻值為-0.0675，稀疏區則為-0.1492，圖 4-5 為以新的門 檻值重新劃分密集區及稀疏區的雲林莞草範圍。
本研究主要探討較大範圍的雲林莞草面積，所以較零星且面積較小的 雲林莞草予以忽略，如圖 4-6 所示，而表 4-1 則為以新門檻值劃分雲林莞草 密集區、稀疏區及總面積的結果。密集區、稀疏區及總面積最大分別為 2008、
2007、2008 年，而面積最小皆為 2006 年，推測可能是 2006 年的影像時間 已是雲林莞草正在開始老化的時期。
圖 4-5 新門檻值的雲林莞草生長疏密的範圍
圖 4-6 忽略新門檻值小範圍的雲林莞草生長疏密的範圍
表 4-1 雲林莞草的密集區、稀疏區及總面積的結果
影像拍攝日期 密集區面積(m2) 稀疏區面積(m2) 總面積(m2) 2006/08/29 9188 48784 57972 2007/07/19 23620 91716 115336 2008/07/25 48424 71148 119572 2010/07/19 13724 88416 102140 2011/07/23 19376 60320 79696
表 4-2 修正 05、06 年 4~9 月雲林莞草生物量(單位:g/m2)
日期 2005/04/22 2005/05/13 2005/06/10 2005/07/28 2005/08/19 2005/09/23 生物量 299.5 495.4 572.1 572.1 293.96 15.81
日期 2006/04/07 2006/05/13 2006/06/15 2006/07/25 2006/08/27 2006/09/28 生物量 105.45 507.68 505.44 505.44 266.27 27.09
表 4-3 修正 4 到 9 月雲林莞草生物量(單位:g/m2)
日期 04/15 05/13 06/13 07/26 08/23 09/26
生物量 202.475 501.54 538.77 538.77 280.11 21.45
圖 4-7 雲林莞草 4~9 月的生物量變化
04/010 05/01 06/01 07/01 08/01 09/01 10/01
200 400 600
Date Biomass(g/m2 )
Biomass
Fitting Curve Data-2005 Data-2006 Average data
圖 4-8 雲林莞草的正規化生物量
最後面積修正的步驟，即將表 4-1，密集區、稀疏區及總面積除以其對 應的影像時間之 N 值，將雲林莞草面積修正至該年生物量最大之時期(7 月 10 日)如表 4-4 所示，表 4-4 中密集區、稀疏區及總面積最大分別為 2008 年、
2006 年及 2006 年，面積最小分別為 2010 年、2011 年及 2011 年。
表 4-4 修正雲林莞草的密集區、稀疏區及總面積的結果 影像拍攝日期 密集區面積(m2) 稀疏區面積(m2) 總面積(m2)
2006/07/10 24659.15 130928.61 155587.76 2007/07/10 24043.16 93359.12 117402.28 2008/07/10 51247.75 75296.86 126544.61 2010/07/10 13969.87 90000 103969.87 2011/07/10 20181.23 62826.79 83008.02 4-5 生長範圍的時間演變
最後將各時期的雲林莞草面積作迴歸分析，圖 4-9 至圖 4-11 為修正前後
04/010 05/01 06/01 07/01 08/01 09/01 10/01
0.25 0.5 0.75 1
Date
mass curve
Normalize
Fitting Curve date
雲林莞草密集區、稀疏區及總面積變化趨勢圖，而修正前後之面積和迴歸 之面積的 RMSE 計算結果如表 4-5 所示。
(a)修正前
(b)修正後
圖 4-9 修正前後的雲林莞草密集區面積變化趨勢圖
2005/070 2006/07 2007/07 2008/07 2009/07 2010/07 2011/07 2012/07 0.5
1 1.5
2x 105
date Area(m2 )
Intensive area
Date Regression
2005/070 2006/07 2007/07 2008/07 2009/07 2010/07 2011/07 2012/07 0.5
1 1.5
2x 105
date Area(m2 )
Intensive area
Date Regression
(a)修正前
(b)修正後
圖 4-10 修正前後的雲林莞草稀疏區面積變化趨勢圖
2005/070 2006/07 2007/07 2008/07 2009/07 2010/07 2011/07 2012/07 0.5
1 1.5
2x 105
date Area(m2 )
sparse area
Date Regression
2005/070 2006/07 2007/07 2008/07 2009/07 2010/07 2011/07 2012/07 0.5
1 1.5
2x 105
date Area(m2 )
sparse area
Date Regression
(a)修正前
(b)修正後
圖 4-11 修正前後的雲林莞草總面積變化趨勢圖
2005/070 2006/07 2007/07 2008/07 2009/07 2010/07 2011/07 2012/07 0.5
1 1.5
2x 105
date Area(m2 )
total area
Date Regression
2005/070 2006/07 2007/07 2008/07 2009/07 2010/07 2011/07 2012/07 0.5
1 1.5
2x 105
date Area(m2 )
total area
Date Regression
表 4-5 修正前後的面積及迴歸之面積的比較
RMSE(m2) 密集區面積 稀疏區面積 總面積 修正前 13681.99 16164.26 23036.94 修正後 12101.23 14173.34 9306.68
由表 4-5 可知修正後面積與迴歸之面積的 RMSE 均低於修正前，其中總 面積的 RMSE 最低，圖 4-9 至圖 4-11 中修正後之面積(b)作迴歸分析後，發 現 2006 年至 2011 年雲林莞草密集區、稀疏區及總面積變化，均呈現負趨 勢，雲林莞草密集區每年減少 2,236m2，稀疏區每年減少 9,745m2，總面積 為每年減少 11,981m2。