成功大學全球觀測與資料分析中心

發展與應用多尺度遙測平台,在關鍵時空中進行觀測,並深入分析資料,將全球變遷引發的環境危機,轉為人類永續發展的契機。
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ELSADS

遙測影像崩塌及陰影區專家輔助圈繪系統 (ELSADS)  

 

  崩塌作用是指坡面上土石材料受重力吸引而沿坡腳方向移動的現象。由於崩塌地時常發生在人員難以進入的山地或交通受阻之處,加上現地人員對大規模土砂災害之測繪時間長,所以必須仰賴遙測技術大範圍、近即時、高頻度以及能完整保存長時間序列資料之優勢,才能在有效時間內全面掌握土砂災害資訊及特性。
  早期以遙測影像進行崩塌地判釋主要以人工視覺方式進行 [Kumar et al., 2006; Singhroy, 1995; Singhroy et al., 1998]。以人工進行災害類型與範圍判釋準確度雖高,但圈繪部分需花費大量時間及人力,在緊急應變上通常無法發揮即時功效 [Joyce et al., 2009]。而山區的衛星影像中,無可避免地會有許多地區被陰影所覆蓋,這些陰影區又會隨季節而改變,如果未能準確地加以標定並排除,對於崩塌區年間分析的結果會造成相當的誤差。隨著高空間分辨率的衛星影像逐漸普及,專業知識、前人判釋經驗及各種輔助資訊都應有效整合於判釋程序中。因此,劉正千教授發展了一套「遙測影像崩塌及陰影區專家輔助圈繪系統」,不僅可以同時判釋崩塌及陰影區,多期影像之判釋精度亦均能維持同一水平。再透過一套即設即現的介面系統,使用者僅需透過按鈕即可快速切換各種輔助資訊,迅速取得崩塌地圈繪圖層與屬性資料,不但可以大幅改善人工圈繪所需時間,更同時保有人工判釋等級的精度。

 

非植生區域自動判釋

  福衛二號影像具有紅光及近紅外光波段,可進行植生指標運算,以正規化差異植生指標 (Normalizd Difference Vegetation Index, NDVI) 做為偵測地表裸露地的依據。NDVI 是一比值,可以有效降低許多型式的雜訊,例如太陽高度角、觀察角、地形、雲、大氣衰減等的影響,但NDVI也有其使用限制,如其非線性延伸的結果,造成對於低值區的增強及高值區的抑制,導致裸露地與陰影區NDVI值過於相似,不易由門檻設定將兩者區分出來 [林家慶, 2007;王薏雯, 2007] ,因此使用另一種植生指標─綠度指標(Greenness) 區別植生區域與裸露地。運用兩種指標之優勢,以設定門檻的方式個別對兩種指標進行裸露地與植生區域分類,並將兩者分類結果進行交集運算,以獲得一不受陰影區影響之裸露地影像。

 

陰影區判釋

  山區的衛星影像陰影區內訊號過低,無法用來判釋崩塌區,應予以去除。由於主成分分析(pricipal component analysis) 之第一分量,也就是全色態的強度大小,代表的就是陰影資訊。準此原則,我們可以建立陰影區判釋的準則,提升崩塌地判識正確率。

 

崩塌地專家判釋

  「遙測影像崩塌及陰影區專家輔助圈繪系統」是以區域增長 (Region Growing) 的概念,將崩塌潛勢圖層中不相連的資料分離成獨立的單元,使其具有獨立之空間屬性,如地理資訊與面積等。使用者依據判釋準則、專家判釋經驗及前期影像、全島假彩色立體圖、航遙測圖資供應平台等輔助資訊,對獨立的崩塌潛勢單元進行選取與切割,以精確率定出崩塌地所在,並建置崩塌地資料庫。

 

系統工作原理與實際操作之示範影片