行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告
環境正義視野下的流域治理：石門水庫集水區上游泰雅族
部落永續發展策略之行動研究--以整合式空間資訊系統輔
助流域治理政策之研究(I)
研究成果報告(完整版)
計 畫 類 別 ： 整合型 計 畫 編 號 ： NSC 99-2621-M-004-005- 執 行 期 間 ： 99 年 08 月 01 日至 100 年 09 月 30 日 執 行 單 位 ： 國立政治大學地政學系 計 畫 主 持 人 ： 林士淵 共 同 主 持 人 ： 黃灝雄 計畫參與人員： 碩士班研究生-兼任助理人員：楊豐毓 報 告 附 件 ： 出席國際會議研究心得報告及發表論文 公 開 資 訊 ： 本計畫可公開查詢中 華 民 國 100 年 12 月 31 日
中 文 摘 要 ： 對於石門水庫集水區馬里光溪流域泰雅族部落之資源利用與 環境永續之議題，本計畫擬從量化研究面向切入分析，描述 「人/地」之間的關係，以及在不同時期這種關係的變化，作 為永續流域治理策略制定之參考依據。 本子計畫第一年之研究目的為研究區之多元且多時期數值地 形模型之製作與整合。透過多重來源製成之地形模型,可確實 掌握研究區的真實地表起伏，而多時期數值地形模型的製 作，將可偵測該地區之地形變遷。最後利用三維表面套合技 術，整合所有數值地形模型，做為本計畫後續空間分析及整 合平台的基準地形資料。 第二年計畫將以第一年的地形成果為基礎，製作多時期之正 射影像，再利用影像分類技術，判釋不同時期土地利用/覆蓋 變遷發展的趨勢、規模與時空關係。另外，亦將建立一套規 劃支援系統，藉由各個子計畫所提出不同影響參數的設定， 模擬不同的治理策略，並預測往後土地利用型態與空間分佈 的改變，使部落居民了解集水區治理策略訂定與其未來土地 使用狀況間的關係。 第三年將以前二年度完成的空間資訊整合資料庫以及規劃支 援系統為架構，建置大眾參與式地理資訊系統，期能在計畫 的最後階段，透過部落居民與各子計畫研究團隊的參與，討 論出流域治理政策制定的具體建議。 今上傳之報告為第一年度之成果報告，除整理相關文獻之 外，亦說明本計畫執行採用之研究方法，再針對全球性數值 地形模型之整合、合成孔徑雷達之處理、空間圖資之整合、 圖資共享機制等成果加以說明，最後並提出與其他子計畫初 步整合成果，以及結論與後續工作。雖然仍有部份工作需持 續進行，但整體來說，第一年度計畫已達預期成果。 中文關鍵詞： 數值地形模型、土地使用/覆蓋變遷、規劃支援系統、大眾參 與式地理資訊系統
英 文 摘 要 ： A watershed management considering existence of local indigenous community and sustainable environment is critical. To support the policymaking, a system integrated various geomatics techniques and GIS is proposed. The system will be established in three years and working with the other five projects to decide policy of watershed management.
It is proposed to produce resource and multi-temporal digital terrain model covering the target area in the first year. First of all, ASTER and SRTM
global DTMs will be introduced. As they were created from different sources and have different
characteristics, they will be fused to generate a more comprehensive topographic product and will be treated as the reference terrain for the whole
spatial data applied in the project. The other set of spaceborne data, including high-resolution imagery and synthetic aperture radar (SAR), is also proposed for DTM creation. To observe more detailed terrain features, airborne stereo imagery and Light Detection and Ranging (LiDAR) instrument are used to produce DTMs with smaller spacing grid. Once the multiple DTMs are created, a surface matching will be applied to co-register all the topographic data so that they can be displayed and observed based on the same reference system.
The file submitted herein was the report of the first year project. In addition to the introduction of the project, sections including literature review,
research methodology were introduced. Project results, including global DEM integration, SAR
processing, integration of multiple spatial data and file share system, were detailed addressed. Current working progress with other research teams was introduced in the report. At last, the report was summarized with the conclusions and future works. It was evaluated that the overall progress meets the expectation.
英文關鍵詞： Digital Terrain Model, Land Use/Cover Change, Planning Support System, Public Participation Geographic Information Systems
行政院國家科學委員會補助專題研究計畫
n
成果報告
□ 期中進度報告
環境正義視野下的流域治理「石門水庫集水區上游泰雅族部落永續
發展策略之行動研究 –
以整合式空間資訊系統輔助流域治理政策之研究�I
計畫類別「
□
個別型計畫
n整合型計畫
計畫編號「NSC 99 ≒ 2621 ≒ M ≒ 004 ≒ 005
≒
執行期間「 99 年 08 月 01 日 至 100 年 9 月 30 日
執行機構及系所「國立政治大學地政學系
計畫主持人「林士淵
共同主持人「黃 雄
計畫參與人員「楊豐毓
成果報告類型(依經費核定清單規定繳交)「
□
精簡報告
n完整報告
本計畫除繳交成果報告外︽另須繳交以下出國心得報告「
□ 赴國外出差或研習心得報告
□ 赴大陸地區出差或研習心得報告
n出席國際學術會議心得報告
□ 國際合作研究計畫國外研究報告
處理方式「
除列管計畫及下列情形者外︽得立即公開查詢
□涉及專利或其他智慧財產權︽□一年□二年後可公開查詢
中 華 民 國 100 年 12 月 15 日
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目錄
1 前言………. 2 1.1 研究背景……….. 2 1.2 研究目的……….. 2 2 文獻回顧……… 3 2.1 全球性數值地形模型……….. 3 2.2 合成孔徑雷達……….. 5 2.3 多元數值地形模型之整合……….. 8 3 研究方法……… 9 3.1 資料選取與研究工具……….. 9 3.2 D-InSAR 處理流程……….………. 9 4 研究成果………..…. 10 4.1 全球性數值地形模型之整合………. 10 4.2 合成孔徑雷達之處理………. 11 4.2.1 InSAR……… 11 4.2.2 D-InSAR……… 16 4.2.3 小結……… 16 4.3 空間圖資之整合………... 16 4.4 圖資共享機制………... 18 5 與其他子計畫初步整合成果………... 19 6 結論與後續工作………. 22 參考文獻………. 222
1 前言
1.1 研究背景 台灣位於太平洋低壓生成颱風所經常通過的路徑上︽幾乎每年都會多次面臨颱風的侵襲︽一旦颱 風來襲︽常常因為颱風所帶來的豪雨︽造成山區土石下滑衝擊山坡地帶︽進而形成土石流淹沒原住民 部落﹀或者土石滾入溪河︾夾帶於山洪之中︽造成河流淤積︾河水泛濫潰堤而淹沒城市或農田等災害 �裴晉國︽2008 〈從近年來經過台灣的颱風所引發的災情︽包括 2008 年的卡玫基與辛樂克颱風︽以 及2009 年的莫拉克與芭瑪颱風︽都可以發現颱風帶來快速累積的大量降雨︽對於地表環境以及人類活 動的影響相當嚴重〈根據台灣地區過去四十年的降雨資料統計︽大量降雨主要伴隨著颱風而來︽但是 近十年來在非颱風季節出現極端性暴雨�每小時雨量超過60 毫米以上 發生的機會也逐漸增加�彭啟 明︽2009 〈為了因應極端氣候以及暴雨發生機率提高所可能造成的環境災害︽我國水資源的管理政策 確有重新檢討的必要︽其中集水區的部分︽由於普遍地勢較高︽加上地形︾地質等關係︽對於大量降 雨量的敏感度較高︽因此更需要進一步檢視該區域的治理政策〈過去此相關事務被分割到政府的不同 部門︽因為缺乏橫向連結︽所以在管理與執行面向呈現多頭馬車的現象︽針對此項問題︽政府︾學界 都已體認�流域治理應為是我國未來治水的方向〈 由於我國的水庫集水區多位於原住民族傳統生活領域內︽因此�流域治理之內涵除當前政府與 學界所主要關注之資源治理相關單位的事權統一︽以及跨尺度的水文︾土地利用監測與管理技術外︽ 亦必須兼顧集水區中原住民生存發展之需求︽避免因下游之防洪︾用水目的︽造成犧牲上游原住民權 益之現象〈為深入探討此問題並提出適切的治理政策建議︽本計畫選定石門水庫集水區中馬里光溪�又 名玉峰溪 流域�涵蓋新竹縣尖石鄉玉峰︾秀巒兩村︽共計十九個部落︽人口約兩千六百餘人︽為石 門水庫集水區之最上游 作為研究區域︽採用整合式空間資訊技術�Integrated geomatics technique ︽ 從量化研究面向切入描述並分析�人�原住民部落 /地�集水區土地利用 之間的關係︽以及在不 同時期間此關係的變化情形︽預期成果將可作為集水區的永續治理策略訂定與檢討之參考依據〈 1.2 研究目的 本整合型研究計畫以石門水庫集水區中之馬里光溪流域為研究地點︽探討集水區中之原住民部落 為因應氣候變遷之衝擊︽應如何形成其永續發展策略︽而國家又應如何在政策制度上進行調整︽以達 成符合環境正義原則之流域治理〈為回應此問題︽在各個子計畫中︽分別分析原住民部落在�災害防 治︾�公共衛生︾�資源利用等面向所面臨之困境與對策︽並檢視集水區中原住民部落之�社會發 展策略︽最後提出符合環境正義原則之流域治理�政策制度的具體建議〈在各子計畫進行質化研 究的同時︽本子計畫擬從量化研究面向切入︽蒐集和製作與研究區域相關的空間資訊︽經整合後提供 具有絕對精確度的參考資訊予各個參與團隊︽作為各團隊在分析研究區之永續治理問題時之有效參考 依據〈 本子計畫的最終研究目的︽為建置一套以原住民在地觀點設計的大眾參與式地理資訊系統�Public participation geographic information systems, PPGIS ︽對集水區部落居民而言︽可透過此系統對其生活 環境有更多面向的認識︽並藉由規劃支援系統�Planning support system, PSS ︽可讓大家直接參與流域 治理計畫的制訂︽了解在同一研究區域︽若是實行不同的治理計畫︽會導致何種土地使用與土地覆蓋 的變化︽藉由整個過程的直接參與︽可加深部落居民對於流域治理與發展的認同感〈而對於研究團隊 內的成員而言︽此系統除了可供作一般操作使用之外︽亦是各子計畫所需要︾或是製作各類空間與非 空間資料的整合平台︽團隊內的成員可任意存取資料︽進行各相關主題的研究分析︽確切落實整合型 計畫中資源共享以及資源整合的目標〈由於各子計畫的溝通與整合皆在此系統中完成︽對於最後針對3
流域治理的政策制度︽各計畫亦能提出具有一致性的建議〈本計畫年期設定為三年︽第一年著重於研 究區之多時期︾多元數值地形資料的蒐集與製作〈數值地形模型�Digital terrain model, DTM 為表示 地形資料常用的產品︽可透過衛星光學影像︾衛星合成孔徑雷達掃描�Synthetic aperture radar, SAR ︾ 航空像片︾空載光達儀器�Light Detection and Ranging, LiDAR 以及地面雷射掃描�Terrestrial laser scanning 等方式製成︽從數值地形模型成果︽可萃取精確之三維空間資料︽以得知研究區的真實地表 起伏〈據此︽本年度計畫將從上列來源中選擇並購買適當的資料︽自行製作多元解析度之數值地形模 型﹀此外︽亦將針對該區域發生自然災害或是人為建設/破壞的特定日期︽蒐集或製作多時期的數值地 形模型︽接著利用三維表面套合�3D surface matching 技術︽整合多時期︾多元數值地形資料︽此成 果將做為本計畫�及其他子計畫 後續空間分析的基準地形資料〈另外︽亦將套合多時期數值地形資 料︽由套合成果可偵測不同時期間︽因為自然或是人為因素所造成的地形變化〈 本年度亦將整理本團隊在歷年計畫執行期間︽在此區域所蒐集之各類空間資料︽將該資料之坐標 系統及空間基準轉換至與基準地形模型相同︽據此︽子計畫之間能夠共享其所使用的資料或是調查的 成果︽以達資源共享以及後續資源整合的目的〈總言之︽第一年度研究計畫之具體研究目的為「 �1 比較並整合全球性數值地形模型〈 �2 處理衛載資料以製成全區數值地形模型〈 �3 處理空載資料以製成區域性數值地形模型〈 �4 整合多時期且多元之地形資料〈
2 文獻回顧
隨著空間資訊技術的發展︽數值地形模型的來源選擇也愈趨多元化︽包括可透過衛星光學影像︾ 衛星合成孔徑雷達掃描︾航空像片︾空載光達儀器以及地面雷射掃描等方式製成︽配合各數值地形模 型之特點︽本計畫將整合ASTER DTM︾SRTM DTM 以及雷達影像像對所製作的地形模型︽作為本計 畫建置之系統所需之基準地形〈對於特定時間於特定區域的地形資料︽將向行政院農航所購買航空像 片自行製作數值地形模型︽提供較小區域之地形資料〈 由於航空攝影測量之實施皆已標準化︽亦有軟體可系統化處理︽因此本章將整理全球性數值地形 模型︾合成孔徑雷達以及三維表面套合技術等課題之相關文獻︽由整理成果歸納出本研究計畫適用之 資料與方法︽以達成本計畫設定之目的〈 2.1 全球性數值地形模型�Global DTM 全球性數值地形模型指涵蓋區域為地球全區之地形模型︽目前已製成並公開之全球性數值地形模 型包括SRTM�Shuttle Radar Topography Mission 以及 ASTER�Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer 數值地形模型︽以下將分別介紹此二種數值地形模型的特性〈A. SRTM 數值地形模型 2000 年太空梭雷達製圖任務�SRTM 由美國 NASA-JPL 與德國太空中心�DLR ︾義大利太空中 心共同合作︽產製涵蓋全球80%的數值地形模型�覆蓋範圍介於北緯 60 度到南緯 57 度的環帶狀區域 〈 目前公佈之 SRTM 地形資料分為一弧秒�SRTM-1 與三弧秒�SRTM-3 兩種︽分別約略相當於 30 公尺與90 公尺的空間解析度︽SRTM-3 資料是由 SRTM-1 經 3x3 的平均遮罩產生︽高程資料單位最小 紀錄至公尺︽NASA 公佈的資料規範絕對高程精度為 10 公尺︽絕對水平精度為 12.5 公尺〈
4 臺灣地區的SRTM 地形模型網格數為 2384 x 4195︽高程值分佈從-70 到 3,917 公尺︽由於 SRTM 數 據也包含海上的高程點︽在使用上需先進行處理〈經由去除海上高程點後︽陸上高程點數為4,638,351 點︽其中資料空缺點數為165,231 點︽資料空缺率為 3.564%︽而空缺位置大都出現在水域︾高山區和 峽谷地區�見圖一 〈 圖一 臺灣 SRTM 資料黑白暈渲 圖�左 與彩色暈渲圖�右 左圖中黑色部分代表高程值為0 或資料空缺︽從左圖中可以看出 在中央山脈兩側資料空缺的發 生較為頻繁︽可能與坡度和觀測 方向有關︽在背向坡上由於回訊 較低︽無法計算高程點的比例因 而較高〈從右圖中可以看出河 流︾湖泊等陸上水體也會因鏡面 反射效應而沒有回訊︽而海面上 由於海風產生的海浪使得表面 粗糙度較高︽仍有不少回訊產生 �賴子銘︽2004 〈 B. ASTER 數值地形模型
ASTER 感測器裝載於美國 NASA 之地球觀測系統�Earth Observing System, EOS 中 Terra 衛星載 台上︽依波長特性分為三個子系統︽分別為VNIR�Visible and Near Infrared ︾SWIR�Shortwave Infrared 和TIR�Thermal Infrared 〈感測器可提供 15 m 至 90 m 空間解析度之多光譜影像︽表一為 ASTER 子 系統之14 個波段波長及空間解像度〈
ASTER 係利用近紅外波段�波段 3 記錄立體影像資料〈感測器系統於 VNIR 子系統中具有兩個 線性陣列之感測器︽分別為垂直向地底方向�nadir 和向後傾斜�backward ︽兩者之間夾角為 27.6°︽ 提供一天記錄 771 個數值立體影像的能力�Kamp et al., 2003 〈Band 3 採同步同軌�simultaneous along-track 方式立體成像︽亦即 Band 3N 於一地面上空拍攝後︽衛星沿軌道前進約一分鐘左右︽其 Band 3B 可重複對先前拍攝地面進行拍攝︽藉由此一特殊成像系統︽可獲得 B/H 約為 0.6 之立體像對以 產製DTM︽圖二為 ASTER 之 VIR 系統同軌立體幾何示意圖〈
在ASTER 相關研究方面︽Hirano 等�2003 提出依據 ASTER 資料生產規範�Lang and Welch, 1999 ︽ 分析產製空間解析度30 公尺 DEM 時︽僅利用衛星星歷資料而無控制點的情況下︽所產製之數值地形 模型之高程精度介於±10m 至±30m 之間﹀若使用地面控制點︽所產製之數值地形模型之高程精度介於 ±7m 至±50m 之間〈並以日本富士山等四個地區進行研究︽其測試結果在影像匹配階段︽匹配成功率可 達97%至 99%︽且數值地形模型絕對精度介於±7.3m 至±26.3m 之間〈Kamp 等人�2003 以 ASTER 影 像產生智利與玻利維亞間安地斯山脈的數值地形模型︽且利用 ArcInfo 與 ArcView 軟體獲取五種地形 參數「高程�elevation ︾坡向�aspect ︾坡度�slop angle ︾垂直曲率�vertical curvature 及正切曲 率�tangential curvature ︽並與地形圖進行比較分析〈結果發現在地形面坡向在 340~140 間或坡度大於 35 度的地形︽模型產製容易失敗︽其原因主要受光線照射角度影響影像成像︽因影像對比不同或較低︽
5 提高影像匹配失敗的可能性〈
表一 ASTER 各波段之波長及空間解像度�來源「NASA 網站 Subsystem Band No. Spectral Range�µm Spatial Resolution
VNIR 1 0.52-0.60 15 m 2 0.63-0.69 3N 0.78-0.86 3B 0.78-0.86 SWIR 4 1.60-1.70 30 m 5 2.145-2.185 6 2.185-2.225 7 2.235-2.285 8 2.295-2.365 9 2.360-2.430 TIR 10 8.125-8.475 90 m 11 8.475-8.825 12 8.925-9.275 13 10.25-10.95 14 10.95-11.65 圖二 ASTER 之 VIR 系統同 軌立體幾何示意圖�Kääb et al., 2002 由以上敘述可知︽ASTER 以及 SRTM 數值地形模型皆有其限制︽但是此二種地形資料涵蓋面積廣︽ 且皆可取得︽因此本計畫將先比較涵蓋本研究區的此二種模型︽再以融合方式分別取得各數值地形模 型的優點︽製成之成果地形模型將作為本計畫欲建置系統之基準模型〈
2.2 合成孔徑雷達�Synthetic Aperture Radar, SAR
遙測系統基本上可以分為被動式�Passive 及主動式�Active 兩大類︽以往大部分的影像多以接 收地表反射太陽光或由地表發射的熱或是微波範圍的輻射為主︽使用的是屬於被動式感測器〈近十年︽ 合成孔徑雷達已經有了長遠的進步︽利用主動式同調的微波感測器�Coherent microwave sensor ︽向地
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面發射波長從約1 公分至 100 公分不等的雷達波�表二 ︽並接收其回訊以產生雷達影像︽由於波長非 常長︽所以幾乎可以完全穿透大氣層和樹葉︽不受天候︾日夜及地表覆蓋影響影像蒐集工作〈合成孔 徑雷達之延伸技術包含合成孔徑雷達干涉技術�Interferometric Synthetic Aperture Radar, InSAR 與合 成孔徑雷達差分干涉技術�Differential Interferometric SAR, D-InSAR ︽能應用於斷層︾火山︾地層下 陷及地震等地表形變︽其監測精度可達到公分級的變化情勢�Gabriel & Goldstein, 1988; Massonnet & Feigl, 1998﹀謝嘉聲︽2006 〈現今許多衛星載具皆有承載合成孔徑雷達儀器︽以固定週期持續對地球 表面進行監測及記錄︽所得到的衛星雷達影像涵蓋面積大︽可一次針對大面積研究區域進行相關技術 處理〈此類相關技術輸出的產品擁有多層面的應用價值︽對於變遷偵測分析�Change detection analysis ︾微小表面位移偵測�Detection of small surface movement 或生成數值表面模型皆具備相當高 的潛力�Gens & Genderen, 1996; Stabel & Fischer, 2001; Ferretti et al., 2007 〈
表二 Radar 使用波段之波長與頻率 RADAR Band 波長�λ cm 頻率�υ GHz Ka 0.75~1.18 40.0~26.5 K 1.19~1.67 26.5~18.0 Ku 1.67~2.4 18.0~12.5 X�3.0 and 3.2cm 2.4~3.8 12.5~8.0 C�7.5, 6.0cm 3.9~7.5 8.0~4.0 S�8.0, 9.6, 12.6cm 7.5~15.0 4.0~2.0 L�23.5, 24.0, 25.0cm 15.0~30.0 2.0~1.0 P�68.0cm 30.0~100 1.0~0.3 由於波長與成像技術不同︽使雷達影像與光學影像有許多不同之處〈圖三為雷達成像幾何︽其中 Vs/c 為載台飛行方向︽H 為飛行高度〈在雷達成像幾何中︽不同於光學遙測系統的中心透視投影︽分 為方位解析度與距離解析度〈每一個雷達脈衝發射並接收其回訊︽產生雷達影像上的一條線︽隨著飛 行方向不斷前進︽掃瞄線亦不斷向前推進︽沿著飛行方向之影像解析度稱為方位解析度〈由於發射的 波為扇形︽因此距離航線越遠之處方位解析度越差〈沿著雷達波發射方向稱為距離解析度︽為脈衝頻 率之函數�Bamler, 1999 〈 圖三 雷達成像幾何�Bamler, 1999 雷達影像為斜距投影︽與光學式影像的中心透視投影有所不同︽其幾何變形與施測地形有密切相 關︽包括前坡縮短︽前波後傾與陰影效應等︽為正確判讀雷達影像︽必須了解此雷達影像之基本特性 �潘國樑︽2006 〈
7 A︾前坡縮短�foreshortening 「 當雷達波俯角大於坡面夾角�地形坡度 時︽面向SAR 之坡面坡度越大則斜距長度越短︽相對在 影像上之長度也越短﹀反之︽對背向坡而言︽斜距反而越長︽此現象即為前坡縮短�如圖三�D 〈若 雷達波俯角近於坡面夾角時︽面向坡在影像上則變成一點�如圖三�C 〈 B︾後波前傾�layover effect 「 後坡前傾是前坡縮短的極端狀況〈當雷達波俯角或地形坡度越大︽雷達波俯角小於坡面夾角時︽ 區域入射角可能會變成負值〈此種情況下︽天線至山頭的距離比至山底更短︽山頂與山底在影像上的 位置互換︽便出現山頭前傾︽坡頂與坡底成像顛倒的情形�如圖三�B 〈 C︾陰影效應�shadow effect 「 雷達陰影是由於背向坡受到遮蔽而雷達波無法到達︽產生完全沒有回訊的部分〈與光學影像不同 的是︽陰影效應產生的是絕對的黑色〈如圖三所示︽當背向天線之坡面其坡度角大於雷達波俯角便會 產生陰影效應�林紀綱︽2003 〈 圖四 雷達感測器相對於 目 標 物 的 幾 何 示 意 圖 �McDonald, 1976 合成孔徑雷達為主動式雷達︽不受天候與日夜限制即可完成對地面之觀測︽對於地物也具有一定 的穿透力〈由於這些特點︽使得SAR 在環境︾地質︾水文︾災害與測繪等應用︽具有獨特優勢︽利用 SAR 資料進行的相關研究包括「 A︾地形圖製作與更新
Zebker et al.�1994 利用雷達干涉技術�SAR Interferometric technique, InSAR 獲得高精度的數值 地形模型︽可快速取得大面積高度資訊〈而SAR 影像經過重新投影並修正地圖坐標後︽可與舊有地圖 比對找出新特徵︽再根據此特徵更新原有地圖︽不受天候及日夜條件干擾之SAR 影像可為地圖製作之 新選擇〈在國內︽梁隆 等人�2006 利用八幅不同日期的 ERS 雷達影像差分干涉︽監看九二一地震 後南投縣地區發生的變形現象︽並求出震後的地形變化量〈 B︾森林分類 雷達系統具有L︾C 以及 X 等不同波段︽且可以自由選擇不同極化模式�Polarization ︽將此三波 段分別賦予R︾G︾B 三種色彩︽合成之彩色影像即可將森林之針葉林︾闊葉林與混葉林明顯區別出來〈 另外︽雷達影像數據可用於監測森林類型︾密度與森林砍伐等估算︽特別是對熱帶雨林砍伐監測︽雷 達影像數據訊息為可信賴來源�Liao and Guo, 1998 〈
C︾環境與土壤水分監測
雷達影像回波散射系數是受土壤濕度︾地面粗糙度與地物特徵所影響︽因而直接影響複介電係數 �complex dielectric constant 〈據此特性︽Wang�1986 利用 SIR-B 系統之回波系數來描述地物特徵
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研究〈Tadono�2000 利用 JERS-1 雷達影像︽發展出以水文知識假設以估算出土壤濕度分布情況〈 D︾海洋應用
海洋天氣變化多端︽使用光學影像對海洋研究會受到限制〈1978 年 SEASAT 衛星升空後充分展示 SAR 探測海洋的能力〈SAR 影像除可分辨水體界線與海水︾空氣交互作用形成的鋒面訊息︽還可以對 於海面連續性觀測︽這對於全球性變化研究非常有益�Tarayre and Massonnet, 1996 〈另外︽SAR 在船 舶探測︾海洋油膜汙染與海底石油漏檢測方面也具有獨特優勢�陳彥甫︽1998﹀劉國祥等︽2000 〈 由於 SAR 雷達影像不受氣候以及日夜因素影響︽因此本計畫將購買 SAR 雷達影像像對�包括 ERS-1︾ERS-2︾ASAR︾PALSAR 雷達影像 ︽除了透過影像判讀以了解研究區之地形︾地質特徵之外︽ 亦將使用雷達干涉技術以及雷達差分干涉技術︽製作數值地形模型︽並探究該區域是否有發生滑坡︾ 山崩等地形變遷現象〈 2.3 多元數值地形模型之整合 當整合同區域但不同種類數值地形模型時︽由於這些地形模型的來源不同︽若直接套合︽可能會 因為感測器特性或是資料處理方式不同等因素︽導致同區域的多元地形資料之間會出現平移︾旋轉或 是比例等偏差〈為解決此問題︽通常可在各個模型中找尋共同的地面特徵點或是預先布置的控制點︽ 再依據這些點的三維坐標值進行套合�Fabris and Pesci, 2005 ︽並一併完成地理對位�Geo-referencing 〈 然而︽若是在數值地形模型中無法搜尋到此類已知坐標點︽亦將無法以此方法達成多元地形資料的套 合〈對此問題︽由於三維表面套合�3D surface matching 在不需要選擇共同控制點的條件下︽具備可 達成多元點雲資料之地理對位︽多元點雲資料之間的變遷偵測︽以及可整合不同感測器製成的地形資 料等特性�Mitchell and Chadwick, 1999 ︽因此本研究將採三維表面套合技術︽完成多元數值地形模型 之整合與對位〈
為實施三維表面套合︽首先必須選定一個基準地形模型�Reference surface ︽接著計算三維正形轉 換�3D conformal transformation 所需之七個參數�包括三個旋轉參數 ω, φ, κ︽三個平移參數 Tx, Ty, Tz 以及一個比例參數s ︽最後利用該參數將待套合地形模型�Matching surface 轉換至最接近�Fitting 基準地形模型的位置〈在解算轉換參數時︽由於本計畫缺少共同參考點資料︽因此將基準地形模型視 為控制面�Schenk, 1999 ︽以基準地形模型與待套合地形模型之間的垂直距離最小化為約制條件︽採 用最小二乘法平差計算所需轉換參數�Mills et al, 2003 〈 假設今欲套合S1�基準地形模型 與 S2�待套合地形模型 二個表面模型︽首先將二個模型以點 雲形式表示︽以Delaunay triangulation 方法將 S1 表面三角化︽接著依序尋找 S2 上的每個點落在 S1 的 哪個三角形內︽並計算該點與該三角形的垂直距離︽最後以所有的垂直距離最小化作為約制條件︽迭 代計算為實施三維正形轉換所需之七個參數︽一旦收斂後︽便以所獲得的參數將S2 轉換為 S2'︽此 S2' 表面模型即為套合後之成果︽並已經與S1 表面完成地理對位〈當依上述過程︽編寫程式實施三維表面 套合時︽在尋找S2 上的點與 S1 對應三角形階段為最耗費時間的步驟︽並須注意若是 S2 上的點找不到 對應的三角形︽表示該點落在S1 之外﹀若是 S2 上的點與對應三角形之間的距離超過預設之門檻值︽ 表示該點套合至錯誤的位置︽若以上二種情形發生︽則這些點在該次迭代過程便不用來計算轉換參數︽ 但在下次迭代仍會重新在S1 找尋對應三角形︽若上述情形沒有再發生︽則會被列為計算轉換參數的觀 測量之一〈 三維正形轉換已被廣泛利用在多元數值地形模型的套合︽例如「以全球定位系統與航空攝影測量 方法所製成數值地形模型的套合�Mills et al., 2005 ﹀以DMC 數位航空像機與光達掃描所製成 DTM 的 套合�Zhang et al., 2006 ﹀以SRTM 衛星所蒐集 C 波段與 X 波段資料所製成 DTM 的套合�Akca, 2007 ﹀
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ASTER 全球性數值地形模型與光達掃描所製成 DTM 的套合�Miller et al., 2009 〈以上成果都證明以 三維正形轉換套合多元數值地形模型的可行性︽因此本研究亦使用三維正形轉換套合涵蓋本研究區之 多元數值地形模型︽其轉換公式為「
Xo = sMTXi + T
其中Xi 為 S2 表面中所有點之三維坐標︽透過旋轉矩陣 M︾平移向量 T 以及比例因子 s 的計算︽ 即可得到S2'表面模型�Wolf and Dewitt, 2000 〈本計畫將以 Lin et al.�2010 所編寫的套合程式︽應 用在區域性與全球性數值地形模型之整合〈
3 研究方法
由於航攝或是衛星光學影像之處理皆已成熟︽可值接透過套裝軟體處理︽因此 不再重複此部份之 處理原則〈本章主要針對如何利用合成孔徑雷達影像︽進行合成孔徑雷達干涉技術�InSAR 與合成 孔徑雷達差分干涉技術�D-InSAR ︽提出說明〈 3.1 資料選取與研究工具 不同的雷達波長對地物擁有不同的回訊特性︽長波長能穿透較多的覆蓋植被︽得到較佳的同調性﹀ 短波長則對地表變化較敏感︽可偵測出一半波長大小的地表變化情勢〈本研究選用 C 波段�波長 5.3 公分 及L 波段�波長 23.6 公分 兩種雷達波長的 SAR 影像︽選取 1995 年至 2010 年的 ERS-1︾ERS-2︾ ENVISAT 與 PALSAR 衛星雷達影像數張︽作為比較 InSAR 與 D-InSAR 技術於本實驗區的適宜性〈InSAR 處理的過程繁複且條件要求嚴格︽雖市面上擁有相關的商業處理軟體︽但過高的價格使一 般研究人員不易跨入此技術相關的應用及研發〈隨近年來世界各地災害頻傳︽InSAR 因其不受日夜與 雲覆影響的優勢使得越來越多研究者加入開發相關軟體的行列〈本研究選用Doris 作為主要操作軟體︽ 該軟體為荷蘭 Delft 大學地球觀測與空間系統研究所�Delft Institute of Earth Observation and Space Systems, DEOS 針對 InSAR 技術所開發的免費軟體︽可由網路上自行下載主要的安裝程式與其外掛軟 體〈該軟體提供開放程式碼︽可彈性的擴充與刪減處理步驟︽有利於研究者進一步了解處理過程〈國 內謝嘉聲於2001 年針對此軟體進行 D-InSAR 技術︽成功的利用台中-彰化一帶 ERS 雷達影像產生干涉 條紋圖〈
3.2 D-InSAR 處理流程
本研究所選用的 InSAR 處理軟體 Doris︽依據 D-InSAR 的四軌法︽步驟如圖五所示︽利用兩張影 像形成地形對︽再以另外兩張形成變形對︽經由D-InSAR 處理流程︽最後可得到地形對與變形對期間 內的地表變化量〈其中在平坦化的處理步驟中︽使用2000 年 SRTM 任務所產製的數值地形模型資料去 除因地形所產生的距離誤差〈 衛星於太空中拍攝地表形勢時︽會產生因地表曲率以及地形所造成的誤差︽在Doris 處理軟體中︽ 首先利用精密軌道資料套疊影像︽而後利用同調性計算主︾從影像之間的位移量執行精密對位︽產生 干涉圖後再利用已有的數值地形模型去除因地形與地球橢球所造成的距離誤差︽平坦化後會得到地形 所產生的干涉條紋〈當地形對以及變形對都執行前述步驟後︽由地形對率先進行全相位回復︽將值落 於-π 至+π 之間的干涉條紋圖的換算為完整雷達天線至地表的距離︽形成數值地形模型︽再與變形對所 產生的干涉條紋圖進行差分處理︽最後得到代表地形對與變形對期間內地表變化量的數值形變干涉條 紋圖〈
10 從影像-‐1
(slave image-‐1) (master image-‐1)主影像-‐1 (slave image-‐2)從影像-‐2
初步對位 （利用軌道資料） 精密對位 （計算同調性） 產製干涉影像 ＳＲＴＭ３０ （ＤＥＭ） 平坦化 （去除地球曲率及 地形效應） 全相位回復 Ｄ－ＩＮＳＡＲ處理 全相位回復 地理對位 數值形變干涉條紋圖 初步對位 （利用軌道資料） 精密對位 （計算同調性） 產製干涉影像 平坦化 （去除地球曲率及 地形效應） 主影像-‐2 (master image-‐2) 地形對 變形對 圖五 Doris D-InSAR 資料處理流程
4 研究成果
4.1 全球性數值地形模型之整合 本計畫蒐集涵蓋研究區之 ASTER 以及 SRTM 數值地形模 型︽根據Muller and Lin�2009 的報告︽了解 SRTM DTM 具 備較佳空間幾何精度︽而ASTER DTM 具備較佳空間解析度︽ 為取此二種資料的優點︽以 SRTM DTM 為參考模型︽實施三 維表面套合以整合三維數值地形模型〈為展示對位正確性︽將 兩個套合後的模型相減︽得到涵蓋研究區之高程差異圖�圖 六 ︽接著在套疊後的地形模型中萃取剖面線�圖七 ︽由圖六 中顏色分布以及圖七剖面線的比較︽可看出整體對位成果佳〈 再根據以圖六為基礎所算出的高程差異統計指標︽得到最大與 最小高程差分別為240 以及-160 公尺︽平均差異量為-10.215 公 尺〈 根據以上分析︽可知ASTER DTM 之空間對位精度已提升 至與SRTM DTM 相同之水準︽且由於 ASTER DTM 具備較佳 空間解析度︽資料空缺率低︽因此本計畫將以對位後之ASTER DTM 作為系統所需之地形基準〈 圖六 對位後之高程差異圖 100 -100 (m)11
圖七 套合後 ASTER�虛線 與 SRTM�實線 數值地形模型剖面線比較
4.2 合成孔徑雷達之處理
本計畫利用ENVISAT 與 ALOS PALSAR 兩種波長衛星雷達影像︽依據雷達干涉以及差分干涉技術 原理︽偵測石門水庫集水區內地形情勢以及地形變動〈以下分別就InSAR 以及 D-InSAR 呈現研究成果〈 4.2.1 InSAR
InSAR 是以兩幅雷達影像依據干涉原理計算地形的技術︽本計畫為主要使用 Doris 軟體執行 InSAR 技術︽InSAR 研究成果可以依據同調性影像�Coherence image 以及干涉條紋圖�Interferogram image 判斷成果︽同調性影像是為評斷該位置於兩雷達影像設像期間內有無一致性︽通常較高的同調性會有 較大的機率能於干涉條紋影像中生成代表地形之干涉條紋〈以下針對 ENVISAT ASAR 以及 ALOS PALSAR 兩類型雷達影像分別呈現研究成果︽說明此兩類型成果影像內容︽並加以判識〈 A︾ENVISAT ASAR 本計畫以歐洲太空總署所提供之ENVISAT VOR 衛星精密軌道參數計算像對的基線與垂直基線︽ 表三描述 ENVISAT InSAR 三組像對資訊︽主要是以雷達影像的取像時間作為像對組成條件︽故每組 像對的主︾從影像皆以ENVISAT 造訪週期 35 天作為時間間隔〈 表三 ENVISAT ASAR 像對資訊 像對編號 主影像 �年/月/日 從影像 �年/月/日 垂直基線 �公尺 基線 �公尺 ENVISAT2004 2004/08/28 2004/10/02 744.1 755.9 ENVISAT2006 2006/09/02 2006/10/07 -923.5 980.7 ENVISAT2008 2008/01/05 2008/02/09 567.9 610.2 (a) ENVISAT2004 像對成果「 由圖八可得知︽ENVISAT2004 像對的同調性影像於平原地區擁有好的同調性︽因此在生成干涉條 紋圖時︽主要於同調性高的地區可以得到較成功的干涉條紋〈此像對於非河床部分有兩大區域有生成 干涉條紋︽圖九放大說明像對中的範圍 2︽圖八(a)同調性影像較亮部分對應於圖九(b)干涉條紋︽可以 發現在同調性佳的地區︽比較容易生成干涉條紋︽因為ENVISAT 雷達波長為 5.6 公分︽干涉條紋每一
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個色彩週期為二分之一個波長大小的地形起伏︽因此干涉條紋位於山區︽故干涉條紋較為密集︽表示 地形坡度較陡︽相應圖九(c)正射影像︽可以發現擁有干涉條紋圖的地區︽為較無植被覆蓋的地區︽印 證C 波段雷達波長不易於植被覆蓋地區得到良好的回訊〈
�a �b
圖八 ENVISAT ASAR 2004�a 同調性影像�b 干涉條紋圖
�a �b �c 圖九 ENVISAT2004 範圍 2 之�a 同調性影像�b 干涉條紋圖�c 正射影像 (b) ENVISAT2006 像對成果「 在像對 ENVISAT2006 的同調性影像中︽幾乎無法辨識同調性較高的地區︽而因此像對的低同調 性︽影像干涉條紋的生成︽喪失InSAR 技術獲取地形的可能〈本計畫推斷此低同調性的原因來自於兩 張影像獲取期間的天氣條件︽6~9 月為實驗地區雨季︽該實驗區內降雨不斷︽導致兩幅雷達影像獲取 時降低了像對間的同調性︽使得此像對無法得到研究所需資訊〈 �a �b 圖十 ENVISAT2006�a 同調性影像�b 干涉條紋圖
13 (c) ENVISAT2008 年像對�像對編號 3 成果「 2008 年成果於四主要範圍擁有較佳的成果︽在同調性影像�圖十一 上可以明顯的看出部分同調 性高的地區︽主要為無植被覆蓋的河床水系〈圖十二為2008 年範圍 4 的水系︽擁有較高的同調性︽並 可得到部分干涉條紋︽然因河床水系面積或於狹長︽無法擁有較大範圍的高同調性地區︽導致干涉條 紋的生成困難〈 �a �b 圖十一 ENVISAT2006 像對�a 同調性影像�b 干涉條紋圖 �a �b �c 圖十二 ENVISAT2008 範圍 4�a 同調性影像�b 干涉條紋圖�c 正射影像 ENVISAT ASAR 三組像對成果雖有部分地區擁有好同調性︽並顯現出代表地形的干涉條紋︽但因 ENVISAT ASAR 波長長度過小�5.6cm ︽容易因山區覆蓋的植生而喪失同調性︽於石門水庫集水區內 無明顯成果︽另外此實驗區內氣候易形成水氣滯留︽使得影像品質下降︽同樣也是導致此三組像對成 果不佳的原因〈 B︾ALOS PALSAR
不同於ENVISAT 衛星雷達影像︽ALOS PALSAR 使用 23.5 公分之 L 波段雷達訊號︽較有機會穿 透地表植被到達地面︽用以獲取地形資訊〈表四為本計畫針對實驗區所選取的影像資訊〈
(a) ALOS PALSAR 2007 年像對�ALOS2007 成果「
第一組像對於 2007 年初 1︾2 月間取得︽為實驗區冬季︽較少颱風發生的可能︽但石門水庫集水 區位於山區高地︽低溫使得空氣中水氣凝結︽影響了雷達訊號記錄地形資訊〈圖?中可檢視此像對位於 都市平原地區擁有相當高的同調性︽對應於干涉條紋圖也擁有相當的干涉條紋產生〈圖?是以圖?中範 圍 2 作說明︽呈現出同調性較佳的地區︽可以偵測出大範圍面狀的干涉條紋︽雖範圍 2 中的干涉條紋
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較不明顯︽但仍可藉由同調性影像︽輔助判釋感涉條紋可能發生的地區〈 表四 ALOS PALSAR InSAR 像對資訊
像對編號 主影像 �年/月/日 從影像 �年/月/日 Offset�pixel / line ALOS2007 2007/01/12 2007/02/27 -265, 87 ALOS0708 2007/11/30 2008/01/15 -37, 178 ALOS2010 2010/01/20 2010/03/07 -44, -98 圖十三 ALOS2007�a 同調性影像�b 干涉條紋圖 圖十四 ALOS2007 範圍 2�a 同調性影像�b 干涉條紋圖 (b) ALOS PALSAR 2007-2008 年像對�ALOS0708 成果「
2007 年底至 2008 年初影像生成的同調性影像與干涉條紋圖為圖十五︽由圖可發現同調性高的地區 位於影像底部︽唯一不規則長條形︽同調性高的範圍不與地物以及地形擁有一定的相關︽推論可能為 資料問題︽導致高同調性只位於此一區域︽尚無完整資訊證實此一推論〈因應同調性影像︽相同區域 的干涉條紋及擁有較為明顯且大範圍的干涉條紋圖生成�圖十六 ︽由圖十六(b)可發現干涉條紋圖是由 許多近似平行的干涉條紋所組成︽由於此類較細小的干涉條紋紋理接近︽且因干涉條紋周期的循環代
15 表著地形的起伏︽故本計畫推斷此類干涉桃紋可能為軌道或其他大氣效應所形成的誤差〈 圖十五 ALOS0708�a 同調性影像�b 干涉條紋圖 �a �b 圖十六 ALOS0708 範圍 1 影像�a 同調性影像�b 干涉條紋圖 (c) ALOS PALSAR 2010 年像對�ALOS2010 成果「
2010 年像對雖與 2007 年像對同樣於冬季獲取影像︽但仍因為其他因素導致低同調性︽相較於整幅 影像︽圖十七中的範圍1 擁有一長條狀高同調性區域�圖十八 ︽對應至干涉條紋圖︽也可發現代表地 形的干涉條紋︽而其他則接近雜訊〈 ALOS PALSAR 所組成的三組像對︽雖於部分同調性較佳的地區擁有干涉條紋的產生︽但其干涉條 紋中明顯的包含其他誤差的存在︽或是範圍狹小不明確︽甚至無法有效的獲得干涉條紋︽且同調性高 的區域皆非本計畫欲研究的實驗地區︽使得InSAR 成果無法推估本計畫實驗區內的地形〈L 波段雷達 影像相較於C 波段雷達影像擁有較多的可能獲取干涉條紋︽但因影像所記錄的雷達訊號可能包含其他 誤差︽導致三組像對高同調性地區沒有重疊︽預計將影響後續D-InSAR 處理〈
16 圖十七 ALOS2010�a 同調性影像�b 干涉條紋圖 圖十八 ALOS2010 範圍 1�a 同調性影像�b 干涉條紋圖 4.2.2 D-InSAR 合成孔徑雷達差分干涉技術係利用不同時期所產生的干涉條紋圖︽獲得變形前代表地形資訊的地 形對干涉條紋圖︽以及包含地形以及變形的變形對干涉條紋圖︽依據差分原理去除兩干涉條紋圖所包 含相同的地形訊息與其他雜訊後︽得到因地表變形所產生的相位差距︽且同樣以干涉條紋呈現〈然本 計畫執行InSAR 技術後︽於 ENVISAT ASAR 與 ALOS PALSAR 兩類型雷達影像所組成的像對中︽皆 無法有效獲得本實驗地區完整且連續的地形資訊︽因此無法提供D-InSAR 所需要的良好干涉條紋︽使 得本計畫目前無法藉由SAR 影像與技術獲得該實驗區地形變化情形〈
4.2.3 小結
InSAR 與 D-InSAR 技術近年來被大量的應用在獲取地表資訊以及偵測地形變化上︽然技術上仍受 限於影像品質以及實驗區植被覆蓋的情況所影響︽本計畫雖依據雷達波長理論︽選用L 波段�23.5 公 分 ALOS PALSAR 影像對實驗區進行 InSAR 技術︽但仍受限於地表森林覆蓋︽無法得到山區較高的 同調性︽因此無法獲取代表地形的干涉條紋〈為改善此問題︽本計畫後續將嘗試採用永久散射體雷達 干涉技術�Persistent Scatterer, PS-InSAR ︽利用多幅雷達影像︽藉由永久散射體概念︽得到同調性高 的雷達訊號︽對區域內變化情形進行連續性的監測〈 4.3 空間圖資之整合 根據評審意見︽為能使子計畫之間能夠共享其所使用的資料或是調查的成果︽以達資源共享以及 後續資源整合的目的︽在第一年計畫執行期間內已完成空間圖資之整合工作︽主要工作項目是整理各 子計畫現有涵蓋研究區之各類空間圖資︽並參考林俊全�2003 針對網格式資料所使用之坐標轉換程 序︽以及中央研究院�2006 設計之 ShpTrans 坐標轉換程式︽將各筆資料統一至 TWD97 坐標系統〈 目前已完成之資料︽依向量與網格式資料分別列表整理如下「
17 A︾向量式資料 土石流︾玉峰集水區︾秀巒白石溪流域︾尖石鄉行政區界︾玉峰村行政區界︾玉峰村區界內之崩 塌地︾尖石鄉區界內土石流潛勢溪流︾尖石鄉區界內林班地︾尖石鄉區界內崩塌地︾尖石鄉區界內潛 勢溪流影響範圍︾秀巒村行政區界︾秀巒村區界內崩塌地︾新光鎮西堡行政區界︾2004 年土地使用圖︾ 2005 年土地使用圖︾2006 年土地使用圖︾尖石鄉門牌︾尖石鄉傳統領域點資料︾尖石鄉傳統領域面資 料︾竹子分布區︾2006 年滑波地區︾尖石鄉鄰近道路︾尖石鄉鄰近的河流︾玉峰分布住址等〈 B︾網格式資料「 尖石鄉兩萬五千分之一等高線圖︾尖石鄉局部航測數值地形模型︾尖石鄉航照圖等〈 圖十九 空間圖資展示 – 數值地形模型與航空正射影像之套疊 圖二十 空間圖資展示 – 玉峰︾秀鑾與尖石鄉之住戶地址︾河流︾道路︾原住民保留地︾竹林與前述 網格式圖形之套疊
18 圖二十一 空間圖資展示 – 2006 年土地使用圖與前述各項圖形之套疊 4.4 圖資共享機制 於統整所有空間資料的坐標系統後︽本計畫將整理後的資料存放於網路儲存系統�Network-attached storage, NAS ︽利用此系統實現空間與非空間圖資之共享︽透過網路連線︽方便使用者在各處登入此 系統進行資料瀏覽及管理�圖二十二 〈在總計畫的圖資共享機制下︽為六個子計畫分別建立資料夾︽ 各資料夾由各子計畫指定一名管理人負責增刪使用者︾定期整理檔案︾增減資料夾等管理工作〈目前 每個子計畫預設的檔案架構以及該檔案夾所存放資料內容如下圖二十三所示︽各子計畫之間亦設有權 限︽只能夠存取各子計畫設定為欲共享的檔案〈 圖二十二 本子計畫所擬之圖資共享機制
19 圖二十三 NAS 系統操作界面
5 與其他子計畫初步整合成果
於第一年執行期間︽經由上述圖資共享機制︽本計畫與其他子計畫已開始進行整合工作︽內容主 要著重在各個子計畫蒐集︾調查所得資料的處理與整合︽待此工作完成後︽將在第二與第三年度依據 資料整合成果︽進行完整的分析與討論〈 現階段與子計畫六的整合已有初步成果〈該計畫研究成員在本研究區內的玉峰溪沿岸的崩塌地有 多年的觀察︽為配合其質化方面的分析︽本子計畫挑選民國93 年艾莉颱風發生前後兩個時期各三幅航 空影像�包含民國92 年 2 月以及 93 年 11 月 ︽進行正射化糾正︽製作數值地形模型以及鑲嵌正射影 像�參見圖二十四︾二十五 〈由於艾莉颱風對該地區所造成之影響甚巨︽因此由正射影像即可觀察出 發生地表形變的區域︽如圖二十五中紅色框選處所示〈此外︽進一步比較兩個時期的數值地形模型後︽ 可找出地表發生變遷之位置與面積�參見圖二十六 〈20
21
圖二十五 由上至下分別為民國 93 年 11 月之航測數值地形模型︾Hill-shading DTM 以及正射影像︽紅 色框選部份為颱風過後地表發生變遷的位置
22 圖二十六 民國 93 年 11 月與民國 92 年 2 月之航測數值地形模型相減之成果︽紅色位置即是兩個時期 間發生變遷的位置
6 結論與後續工作
第一年研究計畫著重於研究區之多時期︾多元數值地形資料的蒐集與製作︽由上述研究成果可知︽ 本計畫已完成全球性數值地形模型的整合︽以30 公尺地面解析度的 ASTER DTM 作為本計畫所需的地 形基準﹀此外︽亦針對不同時期︾特定地區購置航空影像︽製作區域性數值地形模型與航測正射影像︽ 接著比對數值地形資料後︽即可偵測出兩個時間點內地表發生變遷的位置與規模〈而在SAR 資料的處 理工作︽藉由 InSAR 技術︽可獲取未被植被影響區域之干涉條紋〈這些空間資料成果都採用 TWD97 坐標系統︽與整理過後各子計畫現有涵蓋研究區之各類空間圖資相同�如4.3 節所述 ︽因此亦可與資 料庫中其他空間資料套疊分析使用︽增加子計畫間資料共享的內容〈整體來說︽本計畫之成果已達成 起初設定之研究目的〈 在未來工作部份︽雖然受到研究區內植被覆蓋影響︽無法使用SAR 影像製作完整的地形模型與偵 測變遷︽計畫主持人與參與研究成員將持續嘗試D-InSAR 以及 PS-InSAR 技術︽預期可偵測長時間範 圍內發生於研究區之地形變遷〈另外︽在計畫提案時︽曾建議採用地面雷射掃描儀蒐集局部的地表模 型︽但由於在第一年計畫執行期間︽暫時沒有其他子計畫有此需求︽因此將在後續需求產生時︽再行 蒐集地面掃描資料〈參考文獻
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國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告
日期「 100 年 12 月 15 日一︾參加會議經過
計 畫 主 持 人 於 民 國 100 年 初 ︽ 受 此 工 作 坊 Scientific Committee 成員之一的日本金澤大學沈振江教授邀請︽投一文 章至此工作坊︽於 double-blind 審查並經修改後同意接受該文 章︽之後於8 月 10 日至 8 月 12 日︽赴加拿大溫哥華 Simon Fraser University 發表論文〈二︾與會心得
本次工作坊的主題是空間資料分析與模式化︽因為本計畫 進行的很多工作都與資料的處理︾製圖或是地理資訊系統有 關︽因此此研討會的許多發表著作皆能充實本計畫主持人之經 驗︽有助於計畫的順利執行〈此外︽在會場藉由與會人員之文 章發表︽增加計畫主持人對於利用不同方法處理多元空間資 料︽並達成預設目標︽有更深刻的了解〈會議中亦與此研究領 域之專家有許多請教與討論的機會︽有助計畫主持人於擴展未 來研究之方向〈例如「會議主辦人Prof. Suzana Dragicevic 發表 的“Modeling the dynamics of physical processes as complex計畫編號
NSC99≒2621≒M≒004≒005≒
計畫名稱
以整合式空間資訊系統輔助流域治理政策之研究出國人員
姓名
林士淵
服務機構
及職稱
國立政治大學地政學系/助理教授
會議時間
100 年 8 月 10 日
至
8 月 12 日
會議地點
Simon Fraser University, Burnaby,
British Columbia, Canada
會議名稱
(中文) 國際製圖協會舉辦之第四屆空間資料分析與模式化工作坊
(英文) 4th ICA Workshop on Geospatial Analysis and Modeling
發表論文
題目
(中文) 利用高解析度多光譜衛星影像進行地表覆蓋分析及其於二氧
化碳通量估計之應用
(英文) Land cover analysis with high-resolution multispectral satellite
imagery and its application for the CO2 flux estimation
2 systems: A case of urban landslides”文章﹀Prof. Paul Torrens 的 Keynote 演講“Moving Agents in Geosimulation”﹀Prof. Vincent Robinson 發表的 “An experiment to investigate the influence DEM uncertainty on the simulation of dispersal behavior using a fuzzy decision model”﹀以及 Prof. Valerie Spicer 發 表 的 “Patterns of perception: Forecasting the perception of crime” 等文章報告︽皆開闊了主持人的視野〈其中最 重要的是來自University of Washington 的 Prof. Tim Nyerges︽他特別針對主持人的報告︽從非 常獨特且有實質幫助的角度︽提供如何讓文章 架構更穩固的建議〈
三︾考察參觀活動
(無是項活動者略)
此次會議期間並無參加考察參觀活動〈四︾建議
國際製圖協會定期在世界各地舉辦各種不同主題的研討會或是工作坊︽雖然出席人數不多︽但是 因為參加的都是來自全世界各地在製圖方面學有專精的學者︽因此開會進行期間的討論氣氛非常熱 絡︽針對這樣小而美的工作坊︽計畫主持人建議往後可在臺灣舉辦工作坊︽提高不同領域之交流機會︽ 以擴展研究領域〈五︾攜回資料名稱及內容
會議議程以及所有被收錄︾發表文章之文件檔與簡報檔〈國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表
日期:2011/12/31國科會補助計畫
計畫名稱: 以整合式空間資訊系統輔助流域治理政策之研究(I) 計畫主持人: 林士淵 計畫編號: 99-2621-M-004-005- 學門領域: 永續發展研究-人文及社會科學無研發成果推廣資料
99 年度專題研究計畫研究成果彙整表
計畫主持人：林士淵 計畫編號： 99-2621-M-004-005-計畫名稱： 環境正義視野下的流域治理：石門水庫集水區上游泰雅族部落永續發展策略之行動研究--以整合式空間資訊系統輔助流域治理政策之研究(I) 量化 成果項目 實際已達成 數（被接受 或已發表） 預期總達成 數(含實際已 達成數) 本計畫實 際貢獻百 分比 單位 備 註 （ 質 化 說 明：如 數 個 計 畫 共 同 成 果、成 果 列 為 該 期 刊 之 封 面 故 事 ... 等） 期刊論文 0 0 100% 研究報告/技術報告 0 0 100% 研討會論文 0 1 100% 篇 論文著作 專書 0 0 100% 申請中件數 0 0 100% 專利 已獲得件數 0 0 100% 件 件數 0 0 100% 件 技術移轉 權利金 0 0 100% 千元 碩士生 0 0 100% 博士生 0 0 100% 博士後研究員 0 0 100% 國內 參與計畫人力 （本國籍） 專任助理 0 0 100% 人次 期刊論文 0 0 100% 研究報告/技術報告 0 0 100% 研討會論文 1 1 100% 篇 論文著作 專書 0 1 100% 章/本 此 為 專 書 內 單 一 專章。 申請中件數 0 0 100% 專利 已獲得件數 0 0 100% 件 件數 0 0 100% 件 技術移轉 權利金 0 0 100% 千元 碩士生 1 1 100% 博士生 0 0 100% 博士後研究員 0 0 100% 國外 參與計畫人力 （外國籍） 專任助理 0 0 100% 人次其他成果
