DSU232 VAISALA DSU232
CF CARD SanDisk COMPACTFLASH
壓力式水壓計 DRUCK PTX1830
水溫計 RIXEN SENTRON
無線電模組 MOXA W2150
太陽能板 SHARP NE-80E2E2
充電控制器 XANTREX C60
電池 YUASA CMF-II
潮位站每 6 個月進行一次定期保養，並維護潮位站系統運作正常及數 據資料傳輸。本年度於 3 月 13 日至 3 月 20 日及 9 月 18 日至 9 月 25 日完 成二次保養。
第一次保養工作
本次保養前海洋國家管理處通知未收到水溫資料，因此攜帶水 溫計備品以供更換。保養過程時發現充電控制器輸出至記錄器電壓 不足 12V，現場加裝穩壓計以穩定電壓。保養及維修工作如下:
圖 4-2 潮位站管線布設示意圖
4-3
一、資料記錄器 a.資料接收檢視。
b.儲存裝置檢視。
c.下載資料。
二、壓力式水位計 a.壓力式水位計清潔。
b.檢視記錄器讀值，經量測壓力式水位計長度與讀值相同(圖 4-3)。
c.壓力校正器校正壓力。
圖 4-3 東沙潮位站壓力式水位計分析表
圖 4-4 東沙潮位站壓力式水壓計校正
4-4
三、水溫計 a.溫度計清潔。
b.檢視溫度計外觀，並檢視溫度讀值。
四、蓄電瓶
a.檢查各端子點及接點清潔。
b.測量電池電壓。
五、MOXA N-PORT
檢查現場訊號強度及燈號是否正常。
六、水溫計更換
位於海巡署辦公室旁的電信箱內水溫計線路被剪斷(圖 4-5)，
造成訊號中斷，重新拉線後資料接收正常。
圖 4-5 東沙海巡署辦公室旁電信箱內水溫計線路被剪斷情形 七、加裝穩壓器
保養檢查太陽能充電控制器時，發現輸出至記錄器端電壓不足 12V，現場先加裝一台 DC TO DC 穩壓器後，輸出電壓恢復 12V。
第二次保養工作
本次檢查各項設備功能並校驗壓力式水位計。保養及維修工作如下:
一、資料記錄器
4-5
a.資料接收檢視。
b.儲存裝置檢視。
c.下載資料。
二、壓力式水位計 a.壓力式水位計清潔。
b.檢視記錄器讀值，經量測壓力式水位計長度與讀值相同。
c.壓力校正器校正壓力。
d.量測水位計支桿長度及壓力式水位計長度。
三、水溫計 a.溫度計清潔。
b.檢視溫度計外觀，並檢視溫度讀值。
四、蓄電瓶
a.檢查各端子點及接點清潔。
b.測量電池電壓。
五、MOXA N-PORT
檢查現場訊號強度及燈號是否正常。
保養檢查電池內阻有變高之情形， 電池使用年限已達 5 年， 目 前暫不影響系統運作，擬於下次保養時更換。
4-2 蒐集東沙地區潮位數據並製作符合中央氣象局規定之格式繳交
內政部民國 100 年「以透水光達測繪技術測製東沙地區數值地形模型 工作」案於東沙碼頭建置之潮位站並持續進行潮位數據分析。本計畫擬繳 交該站 180 天以上之潮位觀測資料並持續維護該站功能運作。
潮位站原始觀測潮位為每秒一筆，水溫為每 10 秒一筆。觀測資料定義 如下：
1. 15 秒潮位資料：每秒取樣，每 15 秒資料以算數平均計算彙整成一
4-6
筆資料。
2. 6 分鐘潮位資料：每 10 秒取樣一次，每 6 分鐘之 36 筆取樣資料平 均值。
3. 6 分鐘水溫資料：每 10 秒取樣一次，每 6 分鐘之 36 筆取樣資料平 均值。
4. 測站電壓：6 分鐘記錄瞬間讀值。
102 年度「水深資料及高程基準分析工作案」計畫已將東沙潮位站之自 記式與連續式潮位計資料接收運作復原。103 年 9 月 9 日登島進行潮位站維 護時，固定自記式潮位計支架已部分斷裂(如圖 4-6)，對應本年度自記式潮 位計數據經分析得平均海水面具有約-14cm 偏移，故本年度自記式潮位數據 分析內容僅供參考。兩組潮位計數據進行分析如附錄三，本報告僅節錄其 中連續式潮位計數據分析成果。
圖 4-6 自記式潮位計支架斷裂
連續式潮位計型號為 Druck PTX1830 壓力式潮位計，資料蒐集時間為 102 年 12 月 1 日至 103 年 9 月 24 日，共計 297 天。本分析數據採用每 6 分
4-7
鐘潮位資料，即為每 10 秒取樣一次，每 6 分鐘之 36 筆取樣資料平均值。
連續式潮位計觀測數據依時序如圖 4-7 所示。
圖 4-7 連續式潮位計觀測潮位時序 4-3 分析東沙地區潮位數據
持續進行長期性潮位觀測，為建立參考高程基準之必需條件。內政部 國土測繪中心(99)於「水深測量技術發展先期研究」所述，由美國陸軍工兵 署之作業規範(USACE, 2001)中指出，可分別於不同地區設立長期(主要)、
中期(次級)與短期(第三級)之潮位站，其中長期(主要)控制潮位站為一至少 需要 19 年週期之連續驗潮觀測站，主要可利用其潮汐資料計算調和分析常 數，以供潮汐預報及基準面推算之用。中期(次級)控制潮位站為一觀測時間 可以少於 19 年，但必須大於 1 年以上週期之潮位站，以提供 365 天海平面 季節變化之調和分析使用。短期(第三級)潮位站則為觀測時間少於 1 年，但 至少有 30 天週期之潮位站，其主要在於提供 29 天之調和分析常數。
調和分析是以牛頓所提出之平衡潮(equilibrium tide)理論為基礎，將潮 位的時間序列視為數種不同週期分潮的線性加總，如式 4-1 所示，其中由最
4-8
小二乘法解析出各分潮(M)及其振幅(Ai)、相位角(εi)，藉以分析當地潮汐特 性，並可對未來潮位進行推算。本研究使用調和分析方法解析東沙地區潮 位特性，由主要分潮重組後計算平均水深，同時亦由觀測水深直接平均獲 得平均水深。本計畫使用以 Matlab 程式語言建構之 t_tide 程式進行調和分 析，其分析振幅與相位角之演算法乃根據 Godin(1972), Foreman(1977)及 Foreman(1978)之 FORTRAN 程式碼為基礎，並增進部分分析功能(Pawlowicz et al., 2002)。
分潮頻率(cycles per hour, cph)對應振幅、相位角關係如圖 7、8 所示，頻率 接近 1/24(0.042)之全日潮分潮振幅 K1(26.09cm)、O1(21.75cm)、P1(9.02cm)，
頻率為 1/12(0.083)之半日潮分潮振幅 M2(14.52cm)、S2(4.71cm)、N2(3.44cm)，
由振幅可推斷為全日潮。以潮型判別式判斷，法國制與美國制判別式計算 值分別為 2.49、3.29，判別皆屬全日潮。由潮位觀測數據直接求取算數平均 之平均海水面為-0.0126m，而經調和分析濾除雜訊及非顯著分潮得 62 分潮 重組，求取重組後潮位之算數平均得平均海水面為-0.0164m。
5-1
5 第伍章 建製東沙地區塊礁分布圖
本章節針對去年度完成之塊礁製圖方法及規範進行檢討，再據以完成 10 幅 1/5000 比例尺東沙塊礁分布圖。
5-1 既有塊礁製圖方法及規範檢討
102 年度「水深資料及高程基準分析工作案」中使用東沙地區數值高程 模型(Digital Elevation Model, DEM)以及福衛二號影像試作塊礁分布圖，依 單一 1/5000 圖幅內地形特性不同分別選取環礁內潟湖區、潟湖礁台交界與 環礁礁台三測試區進行實作，並以分類正確率與 kappa 指標檢核塊礁偵測成 果，檢核用之參考塊礁分布圖則以人工數化 DEM 方式產製。塊礁分布圖試 作以地形趨勢面、DEM 與影像物件分割等方式實現，使用不同方法及數據 進行偵測之成果顯示，將 DEM 與衛星影像結合以物件分割方式進行塊礁偵 測，且物件分割依 DEM 與影像權重比 4:1 時具最佳成果，完整塊礁分布圖 產製流程如圖 5-1 所示。
圖 5-2 為三圖幅以結合 DEM 與衛星影像(比重 4:1)後分割之塊礁分布，
其中紅線為以 DEM 手繪塊礁，藍底為影像偵測出塊礁。分類結果精度如表 5-1 所示，除潟湖區 kappa 值為 73.91%較低外，其於分類精度指標均達 90%
以上。表 5-2 為三試作區面積成果及誤差百分比，其中潟湖區塊礁面積誤差 百分比達-38.73%，顯示該成果於漏授面積上仍有改善空間。
5-2
開始
DEM (平差後)
衛星影像 (2M彩色)
塊礁分布草圖
人工編修
塊礁分布圖 結合DEM及影
像分割
物件分割
圖 5-1 塊礁分布圖產製作業流程
圖 5-2 結合 DEM 與衛星影像(比重 4:1)後分割之塊礁分布 (由左至右依序為潟湖區、交界處及礁台上)
5-3
表 5-1 物件分割方式偵測礁塊面積精度(DEM：影像=4：1) 潟湖區
正確率 96.66%
kappa 73.91%
交界處
正確率 96.24%
kappa 90.41%
礁台上
正確率 99.49%
kappa 90.23%
表 5-2 塊礁總面積成果 塊礁總面積
(m2) 潟湖區 交界處 礁台上 手繪 618132 5421290 7028438 偵測 378725 5195667 7046262 誤差百分比 -38.73% -4.16% 0.25%
102 年度提出之塊礁偵測方法是採用物件分割方式，數據則結合 DEM 及衛星影像偵測出顯著邊界以分割出塊礁區域，分割時需給予兩種數據間 之權重與尺度參數。選定權重、尺度參數方式為測試不同比例及數值，分 別產出塊礁偵測成果，以三試作區分類精度之平均值為依據。此作法具眾 多參數影響成果，且各圖幅內地形特性適用參數皆需各別探討，故作為實 務上塊礁圖產製之流程較不適當。考量塊礁本身即為海底地形中高程變化 較顯著之凸起，本年度僅使用 DEM 作為塊礁圖產製資料。
102 年度探討單獨使用 DEM 數據以物件分割方式之測試結果，以 eCognition 軟體(Baatz et al., 2004)多尺度分割(multi-resolution segmentation) 模式給予 10、20、30…90、100，共 10 種尺度參數，再由分割區塊內之平 均高程劃分類別，以平均值大於 0 者為塊礁物件。該方法於潟湖中水較深 區域部分塊礁因平均高程條件而被剔除。
5-4
本年度採用物件分割後合併方式進行塊礁萃取。第一步同樣以多尺度 分割方式偵測塊礁物件，使用較小尺度參數 10 以增加小面積物件被偵測出 之可能性；第二步為合併平均高程相近之物件，由於塊礁以外區域高程變 化相對較小，若相鄰物件平均高程差值小於一門檻值則進行合併而形成平 均高程較低之物件，將之移除即所求之塊礁分布。此處合併門檻值設為 3。
5-2 製作 10 幅 1/5000 比例尺東沙塊礁分布圖
102 年度「水深資料及高程基準分析工作案」中已選擇潟湖區、交界處 與礁台上三試作區，其幅圖編號分別為 87142013、87142036 與 87142046，
如圖 5-3 所標示紅框處。本年度將自前期選擇之三試作區擴增範圍，另選擇 10 幅 1/5000 圖幅，包含位於潟湖區之圖幅編號 87142014、87142015、
87142023、87142024、87142025、87142034、87142035，交界處圖幅編號 87142016、87142026、87142045，其分布如圖 5-3 中藍框處。
圖 5-3 東沙測深光達數據 1/5000 圖幅接合表
5-5
本年度新增潟湖區與交界處地形資料分別如圖 5-4、圖 5-5，其中黃色 多邊形為依據 DEM 人工數化之塊礁邊界。數化圈選時以 DEM 坡度大於 15 度區域及 Fledermaus 軟體展示三維地形輔助判釋塊礁邊界。產製塊礁需符 合下列原則：
1. 塊礁面積大於 100 平方公尺才加以圈選 2. 塊礁底部與頂部高差大於 5 公尺
3. 繪製出的礁塊進行平滑化，使其更符合礁塊外型 5-3 塊礁分布圖產製成果
塊礁分布圖以人工數化成果檢核，依檢核分類精度之方式，單一圖幅 內可能有四類，即：(A)數化為塊礁且偵測為塊礁；(B)數化為塊礁但偵測為 非塊礁；(C)數化為非塊礁但偵測為塊礁；(D)數化為非塊礁且真測為非塊礁，
塊礁分布圖以人工數化成果檢核，依檢核分類精度之方式，單一圖幅 內可能有四類，即：(A)數化為塊礁且偵測為塊礁；(B)數化為塊礁但偵測為 非塊礁；(C)數化為非塊礁但偵測為塊礁；(D)數化為非塊礁且真測為非塊礁，