研究题目整合多时序地形图进行房屋区域变迁分析.PDF

研究題目：整合多時序地形圖進行房屋區域變遷分析 羅詔元 1, 陳良健 2 1 中央大學 土木工程學系,台灣 32001; 2 中央大學 太空及遙測研究中心,台灣 32001 壹、摘要 都市規模隨時代演進而變化，其中，主要因子為房屋的新建與拆遷。為瞭解都市 之長時間變化，本研究整合多時序地形圖分析各時期房屋分佈與面積變化，以供 都市規劃、環境觀測與相關決策支援之用。本研究內容包含 (1)地形圖數化，(2)位 相關係建立，(3)變遷分析。地形圖數化部分，由於歷史地形圖多為類比式紙張資 料，故需經掃瞄成數位影像後，建立坐標系統並描繪房屋輪廓線。位相關係建立 部分，將房屋輪廓線予以封閉並產生位相關係，以獲取房屋多邊形，同時將過小 區塊視為雜訊予以濾除。變遷分析部分，將目標區分成數個子區以分析房屋平面 位置與形狀變化情況，以分佈圖展現平面變化。本研究以台北市為例，欲分析之 時間軸橫跨 40 年，包含 1969 、1991 、2002 、2005 與 2007 五個時間點，由研究 成果顯示，藉由蒐集歷史資料並予以加值及整合後期資料，可供直觀式的都市分 佈變化展現，並由各時期房屋面積變化分析都市變遷特性。 關鍵詞 : 多時序，地形圖，位相關係，變遷分析 貳、研究目標 地形圖為描述物空間三維幾何資訊來源之一，內容包含房屋、道路、管線與 植被等，其中，尤以房屋為重要的物件(Knudsen and Olsen, 2003) ，此資料可應用 於都市規劃(Wu et al, 2010) 、醫護救援(Lwasa, 2007) 、災害模擬(Kocaman et al., 2006; Hori and Ichimura, 2008) 等。然而，房屋在長時間軸中具可變動性，隨時間 變化，都市規模亦隨之擴張或縮減，房屋分佈可能因而改變。針對都市規劃與管 理等應用而言，分析都市的變遷特性為一值得研究的方向，以了解長時間中房屋 分佈的特性。 1 就城市尺度而言，使用大比例尺數值地形圖可以有效分析多時序房屋分佈情 形。在台灣，該資料近年來主以航照立體對繪製而成之數位檔，包含精確的房屋 輪廓、坐標及房屋樓層，但因輪廓以聚合線表示，不易直接用以套疊分析，故需 予以加工產生封閉多邊形，並以多邊形為基礎進行比對分析。此外，為描述長時 間都市規模變化，歷史地形圖便為一重要的參考依據，然此歷史資料為手繪之類 比紙圖，不易與近年資料進行比對，所以歷史資料均需掃描及數化，以建立電子 圖檔。因此，為分析多時序地形圖分析房屋變遷特性，本研究提出一處理程序， 整合歷史與後期地形圖 分析房屋分佈變化，呈現其多時期都市建築面積變化趨勢。 参、研究方法 本研究包含三個部分：(1)地形圖數化， (2)位相關係建立，與 (3)變遷分析。 其研究流程如圖 1所示。 1. 地形圖數化 此步驟為數化歷史地形紙圖，產生數值地形圖，以聚合線描述房屋輪廓。 由於歷史地形圖為類比式資料，使用手繪線描述房屋幾何資訊，故此資料需先 進行圖紙掃描產生數位影像，再經由人工描繪產生房屋輪廓線、物空間坐標以 及房屋樓層數。 2. 位相關係建立 由於數化後之地形圖，及後期之數值地形圖僅以聚合線描述房屋輪廓，不 易進行套疊分析，故需將其封閉並建立位相關係，產生封閉多邊形，以做為變 2 遷分析之基礎。由於封閉後之多邊形其交界處可能因繪製或封閉誤差，致使相 鄰房屋區塊接合處未相連或重疊，此現象易導致分析時，產生變遷誤判的問 題。為解決此一問題，本研究以多邊形相鄰之距離門檻分析多邊形交界處，微 調輪廓形狀，以令相鄰區塊產生共用邊，或刪除重疊區及過小區塊。此外，位 相分析後如存在獨立線段，則視為是錯誤資料並予以刪除。圖 2所示，跨圖幅 區的房屋輪廓會有重複邊界線與被切割成多塊的問題，此現象會導致最終模塑 成果不正確，故該重複線段於