多元衛星遙測於全島綠資源調查、追蹤、分析比較

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計畫名稱多元衛星遙測於全島綠資源調查、追蹤、分析比較
研究類別委託研究
計畫年度98年
受委託機關國立中央大學(負責人:蔣偉寧 校長)
計畫主持人陳錕山
計畫執行時間98年04月-98年12月
研究經費3,365仟元
  • 計畫目標:

    本計畫之目的在於使用福衛二號及Terra/Aqua-MODIS兩種不同時間與空間尺度之衛星遙測技術進行台灣全島綠資源調查,估算台灣綠蔽率,取得綠覆蓋分布圖;並與97年度綠資源調查資料比對,瞭解98年福衛二號影像綠覆蓋變動區域與原因。進一步利用高解析之福衛二號-RSI影像進行土地覆蓋型分類、林地崩塌監測與森林生長監測,以Terra/Aqua-MODIS衛星資料進行碳吸存估算與森林健康等試辦研究,瞭解各衛星之特性與應用方向。
  • 研究成果:

    本計畫首先利用福衛二號衛星鑲嵌影像,進行植生指標演算,估算全台一年一期綠覆蓋率(84.41%)。以全台各行政區域來比較,各縣市間綠覆蓋率最高為台東縣(94.35%),最低為台南市(15.68%);縣市在年間綠覆蓋率變動之主因為農業區作物生長期的變化造成差異;另以事業區來比較,綠覆蓋率最高的事業區為文山事業區(99.79%),最低為丹大事業區(93.14%),各事業區在年間綠覆蓋率變動之主因為崩塌與裸露區造成。
    另規劃以Terra/Aqua-MODIS衛星進行綠資源調查,透過與SPOT系列-HRV/HRG衛星感測器間演算植生指標(NDVI)間的相關性,以植生覆蓋演算法進行推估,求得一年12月份之NDVI值及綠覆蓋率,得知全台各月份綠覆蓋率數值自86.3~94.3 %不等,其中以5月(94.3 %)為最高。
    有關衛星影像分類方面,本計畫使用高解析度之福衛二號影像,依據第四次森林資源調查IPCC土地覆蓋型類別進行分類。在國土利用調查、溼地範圍等圖資輔助分類的情況下,獲得全島林地、農田、草地、溼地、定居地及其他等土地覆蓋類別之面積與位置;此成果再以航照正射影像數化之分類成果進行檢核,精度達85.6%。林地崩塌監測方面,利用福衛二號影像及數值高程模型,分析NDVI值並參考地形坡度資料,進行崩塌地判釋,並經由現場調查,驗證崩塌地判釋之成果。透過判釋方法及標準作業流程之訂定,可提供國土監測與經營管理之參考。
    計畫工作項目中之碳吸存估算試辦研究,則以Terra/Aqua-MODIS衛星MOD17產品進行,推估全台、各地理氣候區及各植群帶總初級生產量(GPP)及淨初級生產量(NPP)分布情形,可作為台灣地區碳匯之輔助資訊。
    全案將取得之MODIS原始無雲鑲嵌影像、林區碳吸存分布圖,與福衛二號全島原始無雲鑲嵌影像、自然色影像等各類成果,整合於網路版綠資源查詢系統,以利林務局同仁於相關業務之查詢及運用。
    執行成果摘要:
    1. 完成97年10月至98年9月一年12期之MODIS原始無雲鑲嵌影像、碳吸存分布圖、全島植生分析及綠覆蓋分布圖。
    2. 完成98年5至10月一期之福衛二號全島原始無雲鑲嵌影像、植生分析影像、分類影像、自然色與近紅外影像,並探討全島綠蔽率變動區域與原因。
    3. 以1/5,000圖幅,切割福衛二號全島正射影像成單幅的影像檔,具GeoTIFF格式,TWD97 TM二度分帶座標系統,以瞭解各圖幅分區綠蔽率及分布。
    4. 全島綠資源區分類型區塊向量檔:分類影像轉成向量圖層,具ArcInfo格式,TWD97 TM二度分帶座標系統,以獲得地貌類別之向量圖,供套圖分析之用。
    5. 全島單幅綠資源區分類型區塊向量檔:以1/5,000圖幅,切割全島「綠資源區分類型區塊向量檔」成單幅的向量檔,具ArcInfo格式,TWD97 TM二度分帶座標系統,以獲得1/5,000單幅圖區地貌類別之向量圖,供套圖分析之用。
    6. 以Terra/Aqua-MODIS衛星進行碳吸存估算試辦研究。
    7. 綠資源查詢系統更新與維護。
    檢討與建議:
    1. 利用 Terra/Aqua-MODIS衛星演算綠覆蓋率誤差較大,但以快速更新為優點,可獲得一年多期之觀測資料;福衛二號衛星影像解析度較高,在計算綠覆蓋率上精度較佳,但影像獲取時距較長,適用於重點區域之觀測;相較前七年以SPOT系列-HRV/HRG衛星計算綠覆蓋率,可滿足中短時距影像蒐集及演算精確度。可知各尺度之衛星特性不同,提供不同之應用優勢,建議未來持續朝多年度、多期別等角度收集資料,以建立國家級完整綠資源監測,並提高系統應用上之價值。
    2. 影像分類今年度首次採用IPCC土地覆蓋型類別進行分類,因類別區分上偏行政區劃,與實際影像分類有所差別,提高分類上的困難度。但因分類項目與國際接軌,提高資料應用上之廣度,未來建議輔以彩色正射影像、國土利用調查等相關地理圖資,協助土地利用型態之分類,以提高分類精確度。
    3. 在碳吸存估算部份,本計畫嘗試分析台灣全島及不同氣候區、植群帶之碳匯資料,但目前國內尚無全面性碳匯之現場觀測成果可進行比較驗證,尚待進一步研究提高碳吸存推估值之準確度與應用性。
  • 對業務革新、創新之效益:

    1. 整合及比較不同衛星之特性、功能、價格及應用方向。
    2. 配合前期長年使用SPOT系列衛星影像,與本年度使用福衛二號-RSI衛星影像及Terra/Aqua-MODIS衛星產品,進行多元解析觀測台灣全島綠覆蓋率,提供不同空間及時間解析的成果,以瞭解綠覆蓋的分析差異。
    3. 運用Terra/Aqua-MODIS推估台灣全島碳吸存量之試辦研究成果,提供全島大面積、快速推估碳吸存之研究方向。
    4. 將高解析度福衛二號衛星影像應用於崩塌地判釋上,提高國土監測之效率與準確性,後續於天然災害發生後可供崩塌地判釋,以提供細尺度精確之判釋成果。
    5. 應用植生指標(NDVI)為基礎,以定性方式探討森林健康生態及生長,觀測成果與現況相符,期未來可建立更完整的觀測方式。
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瀏覽人次:543 最後更新日期:2016-04-29