研究與教學
國際交流
榮耀分享
探索理院
學生訊息
活動報導
人事動態
第22期出刊日:2015.01.08

地理系遙測技術發展簡介

 

  本系遙測技術發展重點有衛星影像處理與應用、航照判釋、UAV影像處理與應用超低頻電磁波探地儀器發展與技術研發。

一、衛星影像處理與應用
  此研發包含福衛地面資源衛星系列(現在運作的福衛二號,未來發射的福衛五號,與福衛八號)的影像自動化處理與不同環境現象的自動判釋。

1.福衛地面資源衛星系列的影像自動化處理

A.研發成果與應用:
a.自動控制點匹配
b.雲體偵測與去除

geointro1

2.不同環境現象的自動判釋

A.研發成果與應用:
a.臺北市山坡地監測
b.休耕作物判釋
c.梅樹種植範圍判釋

B.核心技術
a.臺北市山坡地監測
  臺北市山坡地監測模式建構於遙測分析及空間分析兩大技術上,也由遙測技術為背景發展多元工具監測山坡地水土保持,而在102年加入空間分析技術發展過濾機制,可過以邏輯過濾非關注地區的變異,使得偵測能量集中達到全面清查且減少人力巡查的負擔,發現自本案發展空間過濾及現地查證案件回饋後,有顯著的提升,如通報正確率自63.8成長至87.5,違規偵測正確率由54.1成長至60。

geointro2

b.休耕作物判釋
  在遙測的判釋上,同一種地物會因所在的大氣或周圍環境不同,而使得同一幅遙測影像呈現不一致的光譜反應,此狀況將提高影像類的困難度,因此於休耕作物判釋上使用混合式分類法(hybrid classification),亦即結合監督性(supervised)及非監督性(unsupervi-sed) 分類的方法。利用整合空間輔助資料的衛星影像判釋技術,對判釋研究區進行影像分類和判釋作業,透過多階段的判釋方法,針對不同的分類結果,選用不同的進階分類模組,以進行方法修正與精進,並將判釋成果與現調資料進行比對驗證配合人公地面補強調查,正確性可達95%。

二、UAV遙測技術發展

1.MiniMCA
  微型化多相機陣列(Miniature Multiple Camera Array, MiniMCA)是一台體積小且輕量化的框幅式多光譜感測器,適合搭載於UAV 載台以獲取高空間與時間解析度的多光譜影像,可供精密農業、地物分類與植生健康監測等應用。

geointro3

geointro4

  微型化多光譜相機(Miniature Multiple Camera Array, MiniMCA)是台由12 個鏡頭組成的多光譜相機,每個鏡頭能獲取特定波長的資訊,與3 波段的可見光(R, G, B)影像或4 波段的(R, G, B, NIR)衛星影像相較下,MiniMCA 擁有更多應用彈性,不僅可有多種假色影像供視覺上的檢視與判讀,更能計算多種植生指標,如 GI (Greenness Index)、NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)、GNDVI (Green Normalized Difference Vegetation Index)、MSR (Modified simple ratio)等等,透過各項指標之分析可以判斷出更細緻的地物分類,提升分類精度與增加地物分類種類。多波段影像能推導更多的指標供遙測之應用。

geointro5

 

2.取像飛行取像及判釋加值技術(可見光照相、IR照相、多光譜照相)

A.研發成果與應用:
a.SenseFly
I.起飛前航線規劃
II.規劃航線與工作範圍

geointro6

III.設定飛行參數
VI.相片後處理
  利用APS軟體產製DSM、DTM、等高線及正射影像

geointro7

V.加值判釋
  UAV可完整且確實記錄地物現況,目標物邊界明確且資料處理後可於室內進行判釋,較地面調查快速且可減少坵塊邊界不明確所造成的誤差。UAV於空拍完成後下載機體資料與照片,進行室內作業,包含自動影像拼接、DSM、影像正射處理,使空拍成果可直接與GIS資料套疊使用;目前UAV影像判釋仍以人工判釋為主,為減少人工判釋上的誤差於室外進行空拍作業時一併進行部分地面調查收集地真資料作為UAV判釋參考。目前UAV除拍攝一般可見光影像外增加NIR影像拍攝,藉由增加光譜波段期能提升植生於影像上的辨識度。

三、超低頻電磁波探地儀器發展與技研發

1.研發地震儀地震前兆偵測與判釋

A.主要設備
  地震前兆監測儀有二型機組,MDCB-5型(8方位及32方位)以及MDCB-6型(8方位)地震前兆監測儀。

geointro8

B.研發成果與應用
a.案例—日本2011年311大地震
  日本311大地震前,從2月12日起大陸河北的廊坊台站就監測到明顯的地震前兆異常,一直持續到27日20時,異常曲線出現下掉。發震前三、四天異常再次出現。

geointro9

  位置預測成功,且3月11日前臺灣的文化大學站台亦監測到日本方向有異常訊號發生。惟預報的震級與實際震級有落差。
下表為2013年臺灣地區地震預報成果驗證統計,驗證標準:距離誤差在100公里內,規模誤差±1,地震判釋精確性統計,以及異常訊號掌握正確性統計。

geointro10

2.研發崩坍儀崩坍前兆偵測與判釋

A.主要設備
  崩坍前兆偵測儀為SHJ型機組,其主要原理與MDCB天然電磁波相同。

  本儀器接收電磁波頻率範圍為7,000 至10,000 Hz,有9個感測器,以平板式電容的方式接收訊號。其中第1至8個感測器朝不同方向的坡地進行監測,第9個感測器則是朝正下方,監測當地的電磁波訊號。

geointro11

B.研發成果與應用
a.區域性崩坍監測:目前監測區域係位於臺北市文山區猴山岳

geointro12

b.針對性崩坍監測,目前在3個部署的站台中,挑選其中1-2個站台(霧社-廬山地區),進行針對性監測。

3.研發地應力儀與地勘儀地下地物探測與判釋

A.主要設備
a. 地應力儀(DYL-2)用於量測地表區域內的地應力值,據以評估其地層下之相對擠壓應力及熱應力(反應溫度大小)。

geointro13

b.地勘儀(SYT-4)用於量測地層下之岩層物性,據以評估其含水層、岩層裂隙(如溶洞)、礦體厚度等等。

geointro14

B.研發成果與應用
a.地熱發電場之場址調查---尋求最佳地熱區位(hot spot)

geointro15

b.溫泉分布調查及最佳井位篩選

geointro16

geointro17

c.地下水分層及地下水資源探勘
d.地質構造---斷層、褶皺調查
e.地下礦床調查(煤礦)
f.地下管線---自來水管、箱涵管路等
g.地下空洞或鬆動物質探勘