建构山坡地地物变迁判释方法与流程.doc

第三節 建構山坡地地物變遷判釋方法與流程 根據研究方法中所收集到的知識來制定山坡地地物變遷的判釋流程(圖3-5)，分別使用變遷門檻過濾器、光譜變化過濾器以及空間資訊過濾器來對於衛星影像進行變遷偵測的工作。對於三種過濾器的所使用的判釋方法再接下來的章節分別詳述。 圖3-5 判釋流程與方法 一、變遷門檻過濾器 使用1/5000的相片基本圖以10個地面控制點對所有的衛星影像進行幾何校正，其RMS誤差值皆在0.01個像元以下。然後將影像的雜訊過濾掉。同時將雲層遮蔽的區域以vector的資訊記錄起來，在最後的判釋結果的影像中，將此區域的屬性標示為”雲層遮蔽無法判釋”。 在文獻回顧的章節有提到關於兩個時段的衛星影像作變遷監測，在本研究中因為研究區域是山坡地，針對地表主要為植物覆蓋的特性，對影像採用NDVI處理。在理想狀態下使用影像相減法來找出變遷發生的地區，只要檢查前後光譜值相減不為零的區域即可。但是實際上經過NDVI處理的影像還是有系統誤差的問題(圖3-6)，所以我們就要去檢定當前後光譜變異到什麼程度才算是地表變異的發生？而決定是否變異門檻值（threshold）的選定是最難的，一般皆是根據經驗法則來訂定門檻值。在這個研究中，已有90年度的山坡地變遷監測資料，所以可以由在衛星影像上已知變異點的位置抽取其光譜值，在經過統計運算的推估後，取得門檻值的範圍。 在這裡以90年度第二次山坡地衛星監測資料為樣本，把1月份和3月份的衛星影像經過NDVI處理後，做影像相減處理，再將水保局提供的山坡地衛星監測查報資料中90年度第二次監測資料以1月份影像和3月份衛星影像所查報出來的變異點資料圈選出來 (見圖3-7)，取得這些變異點在NDVI相減影像中的光譜值，用來以歸納統計的方式推估使用NDVI影像偵測變異點時，其門檻值(threshold)應設定的參數。 將擷取出來的變異點光譜資訊做統計分析，因為取得的樣本數有27個，所以採用t分配求其變異點光譜值的信賴區間，得95%之信賴區間為0.207607~0.296393。若是依照文獻回顧中，依照經驗法則取得門檻值的方法，並對照統計出來的變異點光譜值資料，得到門檻值(Threshold)的範圍應設在1.73，來檢測二個時段衛星影像中的有效變異點。 圖3-6 NDVI影像相減系統誤差的光譜分布 90年1月和3月之NDVI影像相減 抽取已知變異點之光譜值 圖3-7 抽取變異點光譜值 圖3-8 擷取某一變異點在NDVI影像相減圖中之光譜統計數值 表3-2 擷取90年度第二次查報變異點在NDVI影像相減圖中之光譜統計數值表 二、光譜變化過濾器 台灣的山坡地大部分為植生所覆蓋，所以若是要偵測山坡地的變遷情況，首要面對的問題就是如何有效的從衛星影像上讀取植被的變遷資訊。參考李本綱針對植被變化的監測方式，將3個時期的SPOT影像作NDVI處理。然後將三個時期的NDVI影像分別作為紅色、藍色、和綠色三個BAND進行RGB彩色合成，得到三個時段的NDVI合成圖。 圖像上不同色調直觀地反映了地面NDVI值在時間尺度上的變化趨勢。也就是說，NDVI值有變小趨勢的地區在影像上呈紅色或粉紅色，NDVI值變大的地區呈青色或綠色，NDVI值在3個時段都大的地區呈灰白色，都小的地區呈現灰黑色。黃色或藍色地區則代表NDVI值的變化是不穩定的，也就是植被狀態由隨著時間而改變然後復原。 圖3-9 彩色合成方法和合成結果 當然在這裡主要是偵測NDVI的光譜值隨著時間變動的情況，色彩的呈現只是提供一種便於使用者觀察變遷分布情況的途徑而已。在製作好NDVI合成影像後，因為這些影像的光譜值分布多半在1~-1之間，不容易將其光譜值在空間上分佈的類型作分類，所以將其有資訊光譜值作直方均等延伸，使其分佈的範圍在0~255之間後，再做非監督性分類，就可以在合成影像上根據光譜值隨時間變化的趨勢做出分類。 所以在這裡將NDVI值再三個時段都沒有明顯變化的地區視為沒有變遷發生的地區，由影像上切除掉，留下其他NDVI值有變化的部分等待進一步的檢驗。不過先把等待檢驗的地區根據NDVI值變化的趨勢做個歸納。NDVI值隨時間減少的地區在影像上用紅色或粉紅色區塊表現的，其植被狀況隨時間減少，可能是林地被砍伐移做農地使用或是其他人為設施。NDVI值隨時間增加的地區在影像上用青色或綠色區塊表現，其植被覆蓋隨時間增加，可能是荒地被開墾成農地，或是農地荒廢而由天然植物所取代。NDVI值隨時間尺度減少後又回升的地區在影像上用黃色區塊表現，屬於植被遭破壞又復原的情況。NDVI值隨時間尺度增加後又降低的地區在影像上用藍色區塊表現，其植被狀況由差便好又變差。當然黃色和藍色區塊所包含地點也有可能是農作物種類有變化或者是輪耕農業區。 這個步驟主要是根據山