Volume18, No4, September 2014, pp. 235-245
1國立成功大學測量及空間資訊學系 副教授； 收到日期:民國 103 年 03 月 21 日
1國家災害防救科技中心資訊組 共同召集人 修改日期:民國 103 年 04 月 25 日
2中研院人文社會科學研究中心地理資訊科學研究專題中心 專案助理 接受日期:民國 103 年 05 月 09 日
＊通訊作者, 電話: 02-26523401, E-mail: yawshan@gmail.com
結合詮釋資料與領域知識之地理資料搜尋與應用：
以遙測影像應用於變遷偵測為例
洪榮宏
1葉耀鮮
2*摘 要
空間資料之多元化與快速成長為空間資訊技術發展之趨勢，詮釋資料(Metadata)在這樣的空間資料基 礎建設中扮演關鍵角色。然而由於詮釋資料欠缺因應後續應用需求而預先建立配套之機制，詮釋資料通 常僅被視為一般資料流通之溝通媒介，並無法有效彰顯應用上之效益。本研究結合「標準化詮釋資料」
及「變遷分析應用知識」，提出一套創新之詮釋資料導向變遷分析機制，藉由結合詮釋資料內容與系統之 應用知識，發展搜尋條件自動產生與變遷分析介面預警機制。除有效提升變遷偵測作業在資料搜尋上之 效率，更確保所搜尋之資料可正確比較，避免錯誤之決策。除此之外，研究成果也可提供影像詮釋資料 因應領域需求而擴展之建議策略，便利於以標準化之方式擴展資料之應用層面。
關鍵詞：詮釋資料、變遷偵測、資料共享
1. 前言
人類對於地球資源的過度開發造成自然生態 的急驟變化，使得我們的生活環境更為脆弱。環境 變遷所造成的災害往往產生無法彌補的人力及財 物損失，因此如何透過變遷分析(Change Detection) 之手段，有效監控環境之變化，以促進人類與自然 環境之永續發展，已成為致力研究之課題。在全球 意識高漲及空間資訊科技快速發展下，透過跨國及 跨領域共享機制的建立，各領域研究人員將可在協 同合作之運作模式下，對全球環境變化進行更有效 之監控。在共享機制逐漸成熟、空間資源大量累積、
資源更易取得的環境下，分析者固然可善用科技帶 來之便利，另一方面卻也勢必面對如何從「多元」
與「巨量」資料的共享環境中找尋合適分析資料之 挑戰。
詮釋資料為用以描述現有資源之檔案，除資料 管理者可依據其內容發展索引或搜尋等機制外，不 論未來資料之使用者為何，詮釋資料亦可協助使用
者對空間資源建立正確的認知，並決定其適用度
（fitness for use）。為避免各領域、甚至各國所發展 之 詮 釋 資 料 內 容 各 行 其 是 ， 國 際 標 準 組 織 ISO/TC211 發 展 地 理 詮 釋 資 料 標 準 ─ ISO19115(ISO, 2003)與 ISO19115-2(ISO, 2009)，針 對空間資料之各類特性，規劃一套完整且標準化的 描述架構，提供為各國及各領域發展詮釋資料標準 之共同參考，除降低不同領域間詮釋資料解讀時之 異質性問題，也期許可提升空間資源之流通性。近 年來以詮釋資料為基礎而所發展之空間資源單一 入口網站(Geoportal)日益成熟，各國多建立其國家 級空間資訊入口平台，以流通其國內之空間資源，
典型之案包括如美國之 Data.gov(Data.gov, 2013)、
歐盟之 INSPIRE Geoportal(INSPIRE, 2012)以及我 國之 TGOS(TGOS, 2012)平台；在領域單位方面，
亦有例如美國太空總署及美國國家海洋與大氣組 織所發展之資料倉儲平台(NASA, 2013; NOAA, 2013)，滿足領域相關人員資料搜尋與共享之需求。
然而綜觀目前空間資料搜尋機制之發展，多僅侷限
於透過主題關鍵字、空間以及時間約制條件進行查 詢，面對巨量資料的時代，使用者欲透過如此有限 的搜尋方式找到合適的資料宛如大海撈針。以變遷 分析之應用需求而言，分析者對於資料品質之了解 與掌握程度對其分析成果有絕對之影響。因此，使 用者在搜尋資料的同時，必然期待能完整掌握資料 品質之內容，以評估該資料是否滿足其分析成果之 精度要求。
空間資料之選用與否取決於使用者對其詮釋 資料之解讀結果。目前詮釋資料之建置多由資料生 產者及提供者據實評估後，依資料之實際狀態填寫。
由於訓練不同，這種以建置者主導的建置程序往往 無法因應地理資料於不同領域之應用需求。對特定 領域或任務之使用者而言，其描述內容很可能不足 以提供完整之認知。本研究因此提出一個基於領域 應用需求考量而預先規劃配套詮釋資料描述架構 之策略，對資料供應端而言，預先規劃之詮釋資料 描述架構可針對資料後續應用需求，提供更完善的 資料描述內容；對應用端而言，配套處理機制亦可 因應此架構而建立，讓資料在搜尋與應用分析上更 具成效，改善過往詮釋資料應用效益不彰之現象，
並且建立應用端回饋詮釋資料描述需求的管道。
本研究結合「標準化詮釋資料」與「變遷分析 知識」，提出一套創新之詮釋資料導向變遷偵測運 作機制。針對變遷分析之「資料搜尋」部分，發展 機制可自動化產生基於變遷任務需求之資料搜尋 條件，提升變遷資料搜尋上之精準度與效率。而在
「變遷分析」階段，藉由引入變遷分析中所必要評 估之資訊，並依據變遷分析任務之需求，設計資料 風險評估之機制與品質感知之分析環境，提示分析 者所採用資料可能帶有之風險，進而提升變遷偵測 在決策分析上之正確性。
2. 詮釋資料與變遷偵測對 應分析
2.1 變遷分析
變遷分析之基本定義為比較所選的指標（例如
位置）在不同時期之變化程度或情形。分析者必須 對不同階段應用之資料建立完整之認知，以確保分 析成果確實因變遷而產生。資料供應端也須確保變 遷分析過程所需的資訊均能無誤地提供。隨著遙感 探測科技的發展，近年來遙測影像已成為變遷分析 課題廣泛使用之資料來源。應用遙測影像於判釋地 物幾何位置上變遷時，必須考量之基本需求可具體 歸納為以下四類：
1. 時間資訊：變遷偵測必然涉及不同時期資料之 分析，所分析資料之時間狀態必須可被正確解 讀，並判斷是否滿足分析者之時間設定需求。
2. 空間資訊：分析引用資料之涵蓋範圍是否有效 涵蓋分析者所設定之研究區域。
3. 規格資訊：規格資訊為用以輔助分析者評估該 資料是否適用於其所設定之分析需求以及資料 規格之差異是否影響分析成果之判釋。以遙測 影像資料而言，其規格至少包括如空間、光譜 與輻射三類解析度、拍攝時環境條件情況、載 具平台及網格資料所經過之糾正處理等資訊，
分析者須於分析前掌握所需資訊，必要時得進 行資料前處理以確保分析能正確執行。
4. 資料品質：品質描述可分為量化品質與非量化 品質，分別表示資料成果精度之良莠與資料所 經之生產歷程。資料品質為驗證變遷分析成果 是否顯著或僅為量測誤差之重要參考指標。
2.2 詮釋資料需求分析
基於前述之變遷分析需求，為使分析者能於搜 尋階段快速找到合適之候選資料，並確實掌握資料 之特性，以進行選擇與分析，變遷偵測任務中所需 之各類資訊必須以標準化的方式建立其描述。國際 標 準 組 織 (ISO) 針 對 空 間 資 料 之 特 性 ， 制 定 ISO19115 詮釋資料標準，規劃資料之識別性、規 格、品質等共 12 類之地理資料描述架構，而 ISO19115-2 為針對 ISO19115 對網格式資源描述之 不足所制定之補充。本節基於上述四類需求，探討 必須考量之條件，並討論 ISO19115 與 ISO19115-2 可供使用之詮釋資料項目，以確保可以符合國際詮
釋資料標準之架構記錄所需之內容。
時間資訊
資料之時間資訊通常為表示資料蒐集或現象維 持不變之時間，例如遙測影像之資料時間為表示影 像拍攝時之瞬刻。隨目前之遙測技術發展，遙測影 像之資料時間已可自動記錄，但對於歷史影像而言，
仍可能存在時間解析度不同之差異，如其時間可能 僅記錄為 1999 年或 1999 年六月，由於不宜推論現 實世界之現象在此段時間內維持不變，因此必須特 別處理。時間資訊可記錄於 ISO 詮釋資料標準識 別資訊類別中之 extent 項目，但目前 ISO 詮釋資料 標準中並未包括時間解析度之項目，本研究將依循 ISO 詮 釋 資 料 標 準 之 擴 充 規 則 ， 自 訂 temporalresolution 項目，以表示資料之時間解析 度。
空間資訊
空間資訊為地理資料實際涵蓋之範圍，可透過 識別資訊之 extent 項目記錄，其範圍統一以經緯度 坐標記錄。為能精確描述資料範圍，本研究建議以 EX_BoundingPolygon 項目記錄。
規格資訊
一般而言，以遙測影像進行變遷偵測之任務多 為選擇相同系列或相似規格之遙測影像，主要考量 以下之條件：
1. 坐標參考系統：所搜尋之遙測影像可能為依 據不同之坐標參考系統而生產，變遷分析前 須將不同坐標系統之資料轉換至相同坐標系 統，才可進行分析比較。ISO 詮釋資料目前 以 RS_ReferenceSystem 類別記錄資料之坐標 參考系統，並採用 EPSG 坐標參考系統代碼 表示。
2. 解析度：遙測影像之解析度表示與感測器所 能偵測最小差異變化之能力有關。以變遷分 析應用需求而言，空間、光譜與輻射解析度 為必須考量之項目。
空間解析度為感測元件所能偵測地面最小距 離之能力，較理想之作法為選擇相同等級解 析度之分析資料；若遙測影像各波段之空間 解 析 度 相 同 ， 則 可 以 識 別 資 訊 套 件 內 之
spatialRepresentation 項目記錄，若各波段之 空間解析度不同，則透過 MI_Band 套件內之 nominalSpatialResolution 項目記錄。
光譜解析度為感測器可偵測之光譜範圍，依 據分析者目的與分析方式對光譜解析度之需 求可能有所不同；光譜解析度可以 MD_Band 套件記錄各波段之範圍。
輻射解析度：輻射解析度為感測輻射量之能 力，若變遷分析涉及輻射量計算時，資料應 轉換為相同輻射解析度。MD_Band 套件內之 bitPerValue 項目可用以記錄輻射解析度之位 元值。
3. 攝影時環境條件：取得之遙測影像可能於不 同環境下拍攝，如光線，雲遮蔽，大氣環境 等，分析者應能掌握拍攝時之環境條件，以 降 低 環 境 條 件 差 異 對 分 析 結 果 之 影 響 。 ISO19115 標 準 針 對 影 像 拍 攝 條 件 規 劃 MD_ImageDescription 套件，以描述影像拍攝 時 之 大 氣 、 光 線 及 於 遮 蔽 率 等 訊 息 ， 另 ISO19115-2 則規劃 MI_EnvironmentalRecord 類別以描述大氣溫度與溼度等資訊。
4. 影像載具平台：由相同衛星載具所生產之系 列影像具高度共同特性，在實務作業上也多 以遙測影像之載具平台作為規格識別之依據，
因此可用以作為資料搜尋時過濾之條件。
ISO19115-2 規劃 MI_PlatformInformation 以 描述影像載具平台資訊。
品質資訊
在實務分析上，正射影像或經改正之遙測影像 為較佳之分析資料，改正後之成果精度亦須提供分 析者參考，以確保分析結果之正確性。應用遙測影 像於變遷分析所考量之品質條件包含：
1. 絕對位置精度：絕對位置精度為影像經空間 對 位 後 於 幾 何 位 置 上 之 誤 差 ， 可 記 錄 於 DQ_AbsoluteExternalPositionalAccuracy 品質 子元素中，為使後續搜尋機制可自動形成過 濾之條件，建議以單位權標準差表示其絕對 位置精度。
2. 網格位置精度：網格位置精度表示經糾正後
網 格 之 變 異 程 度 ， 可 記 錄 於 DQ_GriddedDataPositionalAccuracy 類別中。
3. 影像改正資訊(處理歷程)：遙測影像之改正主 要可分為幾何與輻射兩類，上述兩類品質項 目雖已表示影像幾何品質之量化指標，但瞭 解影像所經之整體改正程序有助於分析者建 立影像完整之認知。影像之處理歷程可記錄 於 LI_Lineage 套件中，並建議可依處理步驟 個別填寫於 LI_ProcessStep 類別。
4. 正射糾正：影像是否經正射糾正為選取遙測 影像時一項關鍵參考指標，若各影像可標註 其是否經正射糾正處理，則可達到搜尋時快 速過濾之效益。目前 ISO 標準中並未包括記 錄影像是否正射化之項目，本研究依其擴充 方式自訂 isortho 項目，透過布林值標示影像 經正射糾正與否。
以上四類變遷偵測需求條件之各子項目與其 對應之詮釋資料項目歸納如表 1 所示。分析結果顯 示變遷偵測所需之各條件皆可由目前詮釋資料標 準之項目或自訂擴充項目(綠底欄位)而描述。本表 之分析結果可回饋各影像資料供應機關為建置與 供應詮釋資料之參考，當遙測影像之主要應用皆可
經過類似機制分析並擴充其詮釋資料項目後，其內 容將更趨完整，也可提昇後續應用之效益。
3. 系統架構設計
3.1 系統整體運作機制
當供應之遙測資料均能依循前節所規劃之項 目建立其標準化詮釋資料，對應之變遷資料搜尋機 制與品質感知分析介面即可因應發展，本研究之系 統架構圖如圖 1 所示。本研究系統發展之基本假設 為分析者已依其任務需求而選擇單一參考影像，並 取得其標準化詮釋資料。系統整體架構可分為資料 搜尋與變遷分析兩部份，分析者將參考影像之詮釋 資料上傳至系統後，搜尋機制將自動取出詮釋資料 內之對應項目，根據預設之變遷分析知識形成篩選 條件，並於影像資料庫中進行搜尋。而當使用者選 定候選資料後，系統即將參考影像與所選定之候選 影像引入輔助變遷分析介面，詮釋資料所記錄之內 容可進一步引入分析介面，協助分析者進行分析決 策。
表 1 以遙測影像進行變遷偵測之需求項目與標準化詮釋資料項目之對應
需求條件 ISO 詮釋資料標準內對應之項目
時間資訊 拍攝時間 MD_DataIdentification.extent(EX_temporalExtent.extent) 時間解析度 temporaResolution(extended element)
空間範圍資訊 MD_DataIdentification.extent(EX_BoundingPolygon.polygon)
規格資訊
坐標參考系統 MD_ReferenceSystem.referenceSystemIdentifier
解析度
空間解析度 MD_DataIdentification.spatialResolution MI_Band.nominalSpatialRepresentation 光譜解析度 MD_Band(maxValue, minValue, unit) 輻射解析度 MD_Band.bitsPerValue
攝影時環 境條件
拍攝環境參數
MD_ImageDescription(illuminationElevationAngle, illuminationAzimuthAngle)
MI_EnvironmentalRecord(averageAirTemperature, maxRelativeHumidity, maxAltitude)
雲遮蔽率 MD_ImageDescription.cloudCoverPercentage 影像載具平台 MI_PlatformInformation
品質資訊
絕對位置精度 DQ_AbsoluteExternalPositionalAccuracy 網格位置精度 DQ_GriddedDataPositionalAccuracy 影像改正及處理歷程 LI_Lineage
是否經正射糾正 isorthoiamge(extended element)
圖 1 研究系統架構
3.2 搜尋機制設計
搜尋機制可依前述分析之時間、空間、規格與 品質四類不同需求而設計，在表 1 歸納之所有項目 中，本研究依該項目是否滿足資料搜尋階段之需求 而區分為搜尋型項目與參考型項目兩類情形。搜尋 型項目包括如時間、空間與量化品質等，可依據系 統內建之知識，結合分析者參考影像之狀態而自動 形成搜尋條件；參考型項目則包括如影像處理歷程 等描述型項目，僅用於分析階段之參考。本研究所 設計之搜尋型項目包含：
1. 拍攝時間：資料之搜尋時間範圍需透過分析者 設定之時間條件與參考影像之時間而形成，本 研究以時間位相關係(Before、After、Within)設 計三類時間需求設定方式。圖 3 顯示本研究時 間搜尋設定機制之運作概念，紅色項目顯示三 類設定方式須由分析者輸入之參數，綠色段即 為所形成之可搜尋時間範圍，當資料之時間落 於綠色段內，即視為滿足分析者之時間搜尋需 求。除分析者設定可搜尋之時間範圍外，變遷 分析任務上亦可納入季節性考量或時間序列影 像之需求，如分析者欲在其可搜尋之時間範圍 內進一步過濾出每年四到六月拍攝之影像。圖
2 顯示特定時間區段及時間序列過濾機制，分 析者可在前述設定之可搜尋時間範圍內額外指 定特定時間區段與搜尋成果之時間序列呈現方 式。
圖 2 時間序列搜尋示意圖
圖 3 規劃之時間搜尋方式
2. 空間範圍：因變遷偵測所應用之資料必須包含 分析者感興趣區域(本研究以分析者參考影像 之空間範圍作為依據)，本研究分析適用之空間
位相關係(重疊、包含於、相等)進行空間篩選；
依不同位相關係所能過濾之能力，可再區分不 同之優先採用等級，如包含於與相等兩位相關 係可確保搜尋之資料包含參考影像空間範圍，
為預設優先採用之搜尋方式；但若無法搜尋滿 足之資料可再採用重疊之位向，以搜尋可能符 合之資料。
3. 坐標參考系統：當變遷偵測指標為地物幾何位 置之改變時，相同之坐標參考系統可降低坐標 轉換時可能產生之誤差。
4. 空間解析度：本研究依據衛星影像公司(Satellite Imaging Corporation, 2013)針對衛星影像解析 度之分類(0.6 m to 4 m、4 m to 30 m、30 m 以 上)，設定解析度之搜尋機制為找尋與參考影像 解析度同等級或更高等級之影像。
5. 雲遮蔽率：根據 Jensen (1996)與 Khorram et al.
(1999)之研究，雲遮蔽率低於 20%為一般可接 受之門檻值。
6. 影像載具平台：為降低影像規格造成之差異，
原則上應優先搜尋與參考影像相同影像載具平 台之影像。
7. 絕對位置精度：不同時期資料之絕對位置精度 應於分析前通過精度一致性檢驗，確保兩者為 相同等級之位置精度。本研究採用 F 測試方法 檢驗兩者是否為相同精度等級。本項目之搜尋 機制可依據分析者所欲達成之信心水平，藉由 參考影像之絕對位置精度，形成搜尋條件。
8. 網格位置精度：依據 Khorram et al. (1999)之研 究，網格位置精度建議低於 0.5 pixel。
9. 影像是否經正射糾正：理想之分析資料為經正 射糾正處理之影像，預設之搜尋條件為搜尋正 射影像。
有別於以往搜尋平台有限之搜尋條件，本研究 納入領域應用中可能之搜尋項目，透過標準化詮釋 資料及領域應用知識，自動化產生符合變遷偵測需 求之搜尋條件，提供更精準之篩選條件；再者，搜 尋機制為基於分析者本具有之參考影像進行設計，
能更符合分析者之資料需求。
3.3 分析介面設計
分析者選定候選影像後，系統將引導分析者進 入分析介面，所選定影像與參考影像之詮釋資料內 容將自動引入分析介面，並經系統所設計之評估機 制，提示採用此兩影像進行分析時可能隱藏之風險。
本研究將分析介面設計區分為兩階段，第一階段為 引入變遷偵測時所需要之參考項目，即在表 1 中以 遙測影像進行地物幾何位置變遷偵測之條件皆須 呈現於分析介面上，提供分析者參考，並警示遺漏 項目。第二階段為當兩資料之特定項目經系統判斷 為具風險情況時，亦警示使用者。本研究風險評估 項目包含：
1. 坐標參考系統：當所選擇的分析資料兩者坐標 參考系統不相同時，風險評估機制即警示分析 者須進行坐標轉換處理。
2. 絕對位置精度：兩時期之絕對位置精度須經過 一致性檢驗，確保兩資料之位置精度為相同等 級，確保後續分析之合理性。若兩精度之差異 經 F 檢定為顯著性差異，則警示分析者資料之 位置精度差異可能影響分析成果正確性。
3. 網格位置精度：依據 Khorram et al. (1999)之研 究，網格位置精度大於 0.5 pixel 之影像可能造 成判釋地物變化之誤判。
4. 空間解析度：本項目之警示機制為當所選取分 析資料之空間解析度低於參考影像空間解析度 所屬解析度分類之最低解析度門檻值，則將提 示分析者選取資料其解析度不適於與參考影像 進行分析。
5. 輻射解析度：當分析影像兩者輻射解析度不同 時，警示分析者需進行輻射解析度轉換。
6. 正射糾正：當參考影像或選取影像有任一影像 未經正射糾正時，提示分析者所分析之影像為 未經正射改正。
經由分析介面之設計，領域應用所需考量之知 識，可與標準化詮釋資料項目結合，引入分析介面，
主動告知分析者可能之風險，提升分析之正確性。
4. 系統測試
本研究基礎於前述所規劃之詮釋資料導向變 遷分析機制，實際開發系統以驗證所提架構之可行 性。測試資料涵蓋福衛二號、LandSat-7、LandSat-5 與 EOS-1 等影像共 45 筆，並根據所規劃之詮釋資 料架構，建立各影像之詮釋資料內容。本節依據資 料搜尋與變遷分析介面，說明兩階段系統之運作。
4.1 資料搜尋
資料搜尋階段可區分為四個步驟，本測試案例 以 LandSat-7 影像為分析者之參考影像。各步驟說 明如下。
STEP.1 選擇參考影像之詮釋資料
圖 4 為本研究開發系統之首頁畫面，分析者須 首先指定其參考影像之詮釋資料。本系統預設透過 分析者上傳詮釋資料檔案取得其內容，然而此類機 制亦可被整合於空間資源單一入口網站，直接引用 倉儲內之詮釋資料作為參考影像，不需分析者另行 上傳。
圖 4 系統首頁畫面
STEP.2 設定時間搜尋條件
分析者於此步驟需設定其時間搜尋條件，根據 3.2 節時間搜尋條件之規劃，時間搜尋條件設計介 面如圖 5 所示，分析者可透過所提供三類之方式設 定時間搜尋條件，而若分析者具時間序列搜尋條件 需求，可額外勾選並設定條件。圖 5 顯示時間搜尋 條件為距離參考影像時間前後五年內影像，並設定 時間序列過濾條件為搜尋每年六月至十月內之影 像。
STEP.3 確認搜尋條件
當分析者設定時間搜尋條件完畢後，對應之搜 尋條件即可自動產生。預設之搜尋條件雖為經變遷 分析知識考量之成果。然而預設之搜尋條件可能造 成找不到適用資料之情形或不能滿足分析者之特 殊需求，因此本階段設計之目的為列出預設之搜尋 條件，並提供彈性調整之機制，讓分析者能調整預 設之搜尋條件。圖 6 顯示搜尋條件調整介面。
STEP.4 評估搜尋成果
符合搜尋條件之影像資料將以比較表格形式回 傳給分析者，圖 7 顯示搜尋成果回傳之介面。有別 於以往空間資料入口網站多以單一檔案為單位展 示搜尋成果，本介面透過比較表格之形式，以視覺 變數顯示有缺漏之項目，協助分析者快速評估候選 資料之適用性。本系統並發展額外之互動工具，提 供分析者更有效率之過濾評估方式。
1. 地圖互動介面：為讓分析者了解各筆候選資料 與參考影像之空間範圍關係，系統提供地圖介 面，動態顯示兩者之空間關係。
2. 時間軸超連結：時間因素為評估候選資料之優 先取決條件，因此本系統提供時間軸工具，供 分析者瀏覽候選資料於時間軸上之分布，當找 到合適之時間點後，可快速連結至該筆資料，
進一步評估其適用性。
3. 排序功能：搜尋成果之排序影響分析者評估之 效率，預設為依時間先後排序，排序功能可允 許分析者針對不同項目進行排序。
圖 5 時間設定搜尋條件
圖 6 確認搜尋條件介面
圖 7 搜尋資料回傳介面
4.2 變遷分析介面
當分析者確認選取之資料後，系統即自動引入 參考影像與選取影像。並比較兩者之詮釋資料內容 (參考 3.3 節之規則），警示分析者資料可能帶有之 風險。本研究所發展之遙測影像變遷分析平台介面 如圖 8 所示，分析者可藉由同時比較不同時期之遙 測影像而判釋地物變遷之情況。其主要元件組成如 下：
工具列：工具列提供點、線、面三類數化工具，
分析者可開啟數化工具於任一地圖介面上數化，
所數化之成果將同步顯示於另一地圖介面。分
析者可透過量測工具偵測數化成果與參考影像 間之幾何差異。本系統並提供 KML 檔匯出功 能，允許分析者將數化之成果匯出作額外加值 利用。
警示機制介面：警示機制介面引入兩地圖視窗 介面影像之詮釋資料內容，並以比較表格之形 式呈現。依據 3.3 規劃之內容，警示機制將以 紅色文字提示分析者遺漏項目，另以紅底欄位 表示經系統判斷具有風險之項目，當分析者將 游標移至該欄位時，系統將動態顯示出警告訊 息提示分析者。
同步雙視窗介面：為便利分析者針對其研究區
域於不同時期影像資料進行比較，本系統開發 同步雙視窗地圖介面，並配合同步數化顯示功 能，協助分析者進行差異比較。
時間序列影像切換：為因應前述規劃分析者在 影像搜尋上可設定其時間序列搜尋條`件，本 系統在分析介面上亦因應發展分析介面影像切 換功能，圖 9 為時間序列影像切換功能之展示，圖 9 左上方介面之右側地圖視窗原為 LandSat-7
之影像，分析者可點選地圖視窗上之前後張影 像之按鈕進行切換，圖 9 範例為點選下一張時 間序列影像，其切換結果顯示如圖 9 右下圖所 示，除右側地圖視窗內之影像改變以外，警示 機制介面之詮釋資料內容與風險評估判斷之成 果亦因應更新。本機制之發展可滿足當分析者 之任務需求為長時期觀測並且具有特定觀測頻 率之情況。
圖 8 品質感知變遷分析系統介面
圖 9 分析介面影像切換功能
5. 結語
在環境意識之高漲與空間資訊共享技術逐漸 成熟之趨勢下，變遷偵測作業之模式已由以往單一 權責機關負責所有程序，進化至各領域各自具有專 業，藉由結合專業而進行變遷偵測任務之型態。有 鑑於此，如何在資料量快速成長的網路環境中更有 效的善用地理資源，解決環境變遷帶來之影響，成 為必然需要面臨之挑戰。本研究將變遷分析所需考 量之條件透過標準化詮釋資料描述，並與應用知識 結合，據以發展搜尋及分析之機制。本研究所達之 具體成效如下：
資料搜尋：以分析者需求及所擁有的參考資料 為依據，制定更符合分析者需求之搜尋條件。
本研究納入應用導向與資料品質考量之搜尋策 略，將可更有效排除不適用之資料。
變遷分析：詮釋資料所描述之內容，亦可引入 分析環境中作為參考依據，建立分析者對於資 料正確之認知，可確保決策之正確性。
本研究雖以變遷偵測應用為範例，然而不同應 用領域亦可遵循本研究所提之架構，發展對應之詮 釋資料項目與配套機制，而目前 ISO 所規畫之詮 釋資料系列標準亦提供相當之彈性允許生產者於 詮釋資料內描述多樣性之內容。以詮釋資料為導向 之應用機制除能有效提升各領域應用時資料共享 之效益外，亦能推廣詮釋資料之應用範疇。對於未 來巨量資料與雲端技術之應用，也可帶來顯著之貢 獻。
參考文獻
Data.gov. (2013). Data.gov-Data Catalog Retrieved April 1, 2013, from http://catalog.data.gov/dataset
INSPIRE. (2012). INSPIRE Geoportal Retrieved April 1st, 2013, from http://inspire-geoportal.ec.europa.eu/
ISO. (2003). ISO 19115: Geographic Information - Metadata. Geneva: ISO.
ISO. (2009). ISO 19115-2: Geographic information - Metadata -Part 2: Extensions for imagery and gridded data. Geneva: ISO.
Jensen, J. R. (1996). Introductory digital image processing: a remote sensing perspective. Upper Saddle River, New Jersey: Prentice-Hall Inc.
Khorram, S., Biging, G., Chrisman, N. R., Colby, D.
R., Congalton, R. G., Dobson, J. E., . . . Mace, T.
H. (1999). Accuracy assessment of remote sensing-derived change detection.
NASA. (2013). Global Change Master Directory Discover Earth science data and services Retrieved April 1st, 2013, from http://gcmd.nasa.gov/learn/index.html
NOAA. (2013). NOAA Satellite and Information Service Retrieved April 1st, 2013, from http://www.nesdis.noaa.gov/about_nesdis.html Satellite Imaging Corporation. (2013). Satellite
Imaging Corporation, from http://www.satimagingcorp.com/characterization -of-satellite-remote-sensing-systems.html TGOS. (2012). TGOS Retrieved May 1st, 2013,
from
http://tgos.nat.gov.tw/tgos/Web/TGOS_Home.as px
1 Associate professor, Dept. of Geomatics, NCKU; Co-convener, Information division, NCDR Received Date: Mar. 21, 2014
2 Project assistance, Center of GIS, RCHSS, Academia Sinica Revised Date: Apr. 25, 2014
2 National Central University Accepted Date: May. 09, 2014
*.Corresponding Author, Phone: 886-2-26523401, E-mail: yawshan@gmail.com
The Integration of Standardized Metadata and Domain Knowledge in Geospatial Data Search and Application- An Example of Using RS
Image in Change Detection Task
Jung-Hong Hong 1 Yao-Hsien Yeh 2*
ABSTRACT
The variety and rapid increase of spatial data will be the major trend in the future Geographic Information development. Metadata plays a key role in the spatial data infrastructure. However, without considering the follow-up application and pre-designing the framework, metadata has long been simply regarded as a communication medium. Its potential application has been extremely limited. This research proposes an innovative metadata-driven framework which integrates the “standardized metadata” and “knowledge of change detection” to assist the search and application of change detection tasks. In addition to effectively enhance the efficiency of data search in change detection task, supplementary information can be provided to ensure the quality of change detection analysis results. As the emerging “Big data” age, the proposed framework enables a variety of domain users to take full advantages of the georesources available in the sharing environment.
