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以多時期與PCA+NDVI法改善地物分類之正確性與完整性
(國立臺灣師範大學地理學系, 2012-11-01) 張國楨; 田應平; 施孝謙
以多時期與PCA+NDVI法改善地物分類之正確性與完整性
(地理學系, 2012-11-??) 張國楨; 田應平; 施孝謙; Kuo-chen Chang; Ying-Ping Tian; Hsiao-Chien Shih
衛星影像分析是環境變遷監測的主要方法之一。結果的精確度與可信度深受所用影像的光譜解析度與地物光譜分辨率影響。以單一時期之原始影像進行分類，常因光譜雜訊與地物間光譜混淆情況而影響分類正確性。本研究以主成分分析(PCA) 去除原始影像雜訊，整合多時期影像增加影像光譜解析度以及地物間的辨別率來提升分類正確性。實驗區為社子島地區2005、2006、2007年多時期R、G、B、IR 影像，先行以PCA 萃取出可解釋量總和>95％之兩主成分，並進一步轉置回R、G、B、IR 影像，再加上各時期NDVI 進行地物分類。實驗結果顯示，經過PCA 處理，可增揚地物本身光譜特性。研究以多時期處理後之影像進行非監督式分類，顯示與單時期2007分類影像相比，本研究採用方法在改善地物分類之正確性及完整性上具有較佳效果。
地景生態空間保育：大肚臺地2003~2014 的地景變遷及水文效應
(地理學系, 2018-05-??) 田應平; 張國楨; 郭乃文; Ying-Ping Tien, Kuo-Chen Chang, Nai-Wen Guo
在景觀生態學界前人研究時少有以地形單元作為研究分區，並探究如何建立一地景生態服務功能的監測機制，探討地區生態服務系統的量化項目與保育盤查方法。為補足上述缺憾，本研究蒐集所需歷史衛星影像資料、數值土地利用以及地質土壤資料、數化土地利用變遷等資料，以獲取研究所需的空間地物類別轉譯分類資料，以及建立水文參數指標圖層資料，建立一地景生態服務功能的綜合監測機制。透過將大肚台地分割成三個子集水域，可使台地地物變遷的空間分布有了分區管制的理念，賦予地景生態指標對水文效應影響的實際意義，可使各子集水域的地景變遷數量、面積、周長的大小變化，對於台地面的生態棲地的影響，最大可能保水量的變化作實際的估算。此外，本研究亦發現在臺灣土地利用變遷常使用的2008年國土利用調查資料與地表類別有所出入，在符合實際情況的原則下，本研究運用Google Earth 歷史時間航照功能加以確認。生態保育空間化的技術，使土地利用變遷有了數量與分布的呈現，對於對未來相關生態保育與截蓄保水優先管制處理地區，可提供後續棲地監測與洪災預警之參考。
山區森林影像地形校正:MVECA法的嘗試
(2010) 田應平
在山區衛星影像的應用上，針對地形起伏所造成的地形效應進行校正為重要的前處理步驟，其足以影響後續影像分類的品質以及量化的精度。臺灣山地占土地面積的三分之二以上，山地地區的森林光譜輻射強度值受地形效應影響甚大，如能對植被影像進行地形校正，則有助於後續研究量化精度的提升。為克服改進前人校正模式的缺點，這篇研究將提出一種新的參考操作模式，基於VECA(Variable Empirical Coefficient Algorithm)以及Minnaert+SCS修正設想的 Modification of Variable Empirical Coefficient Algorithm(MVECA)修正模式。本研究以簡單統計評估、不同坡度坡向下的NDVI離散係數分析、分類評估等，對MVECA模式進行完整的效能檢驗。結果顯示其在無光照陰暗區以及低光照地區較前人模式具有較好的校正效能，與光照區的視覺差異、離散差異皆有所降低；與相對入射光cos(i)的R值除藍光段外，皆呈現極低度相關，顯示受地形效應影響大幅降低；在方位180°~225°、坡度0°~5°條件下的NDVI離散係數最低校正，效果最好；校正區域135°~180°方位的整體離散係數較其他方位都較低，尤其25°~50°坡度條件下，具有極佳校正效能；校正效能最差的地形位於坡度50°~55°、方位225°~270°條件下，以及方位315°~360°、坡度5°~15°的地形條件區域。研究最後以整合導向為目的，以最大相似分類法對研究區進行植被與裸露地二分類，結果顯示經校正後的影像分類較未校正影像有更高的分類精確度，完全陰暗區經校正後的影像分類較未校正影像有更高的分類精確度，證實本研究所提出的MVECA法具備地形校正的能力。以MVECA法對山地植被進行地形校正，發現NDVI與分類精度皆較校正前的影像有明顯改善，顯示該法對於森林生態系的監測可提供助益，包括對於陰暗區植被參數的推估與山區森林長時間季節變化的監測提供研究操作的參考。
整合環境保育與地景生態之土地利用變遷評估模式建構：以大肚臺地為例
(2018) 田應平; Tien, Ying-Ping
本研究的主要目的，係在研究如何建構一個整合環境保育與地景生態之土地利用變遷評估模式。在本文中地景生態取向的保育課題，透過地景生態學以及環境保育學的理論渠流，而被匯掘出來。越來越多的環境保育研究及方案，聚焦在空間化保育的議題，同時也有愈多的地景生態研究，討論如何以更空間思考的方式來進行保育。本研究呈現出人為活動與自然環境共同發展出的第二自然空間，如何回應人類活動所造成的衝擊。運用數值地理資料與地理資訊系統工具設計一個經驗研究，分析並詮釋大肚臺地在2003年至2014年土地利用變遷的過程，並進一步建立其評估模式。研究的尺度在一個小地形區，約莫168平方公里尺度的地形區作為研究的範圍，時間尺度則是以約一個12年左右工業區開發的歷程作為時間軸的變遷範圍。在本研究中以地形學為自然舞台的基石，以此作為切入的觀點來整合探討都市發展的介入，地景的改變及其所造成的水文變化。文中發現人工建物的嵌塊體、形狀指標等地景生態指標與水文系統具高度的相關性，並印證呈現在實際的淹水地點。本研究進一步論證，大肚臺地緩坡段的都市發展對於地景結構的擾動持續進行，逐漸改變水文系統的特性，在淹水地區的次集水生態域超過了保水流失的門檻值。而本研究亦提供保育介入的時間空間方法，因地景生態指標、水文指標均提供空間結構變化的資訊，以及生態系統服務功能量化改變的呈現，使得適時適地的保育得以介入，避免地景被過度擾動及利用。本研究最後強調一種保育化的地景生態學研究實踐。大肚臺地做為經驗研究的設計，即是嘗試以此一新的土地利用變遷評估模式描繪出可操作的空間保育研究模式。
福衛二號影像山區森林影像地形校正：MVECA法
(地理學系, 2016-11-??) 田應平; 張國楨; Ying- Ping Tian, Kuo-Chen Chang
在山區衛星影像的應用上，針對地形起伏所造成的地形效應進行校正為重要的前處理步驟，其足以影響後續影像分類的品質以及量化的精度。臺灣山地占土地面積的三分之二以上，山地地區的森林光譜輻射強度值受地形效應影響甚大，如能對植被影像進行地形校正，則有助於後續研究量化精度的提升。為克服改進前人校正模式的缺點，本篇研究提出一種新的參考操作模式，基於VECA（Variable Empirical Coefficient Algorithm）以及Minnaert+SCS 修正設想的Modification of Variable Empirical Coefficient Algorithm（MVECA）修正模式。本研究以相關係數R 值、離散係數、次數分配直方圖等指標評估MVECA 分區與整區影像校正效能。研究結果顯示MVECA 法在無光照陰暗區以及低光照地區較前人模式具有較好的校正效能，且在全區影像校正效能上，與相對入射光cosi 的R 值除藍光段外，皆呈現極低度相關，且離散係數與校正前比較皆有所降低，顯示受地形效應影響大幅降低，證實本研究所提出的MVECA 法具備地形校正的能力。