衛星監控說明

衛星遙測科技簡介

遙測是專指利用特定的感測器來獲取，處理及應用有關地球環境，自然資源的資料，以作有效的監測及管理。

• 衛星遙測之優點：
• (一)長時間及大範圍的紀錄空間特性
• (二)快速及週期性的監測國土變動資訊
• 由中央大學團隊與法國Airbus Defence and Space公司的合作，取得臺灣地區SPOT系列（SPOT-6、7）影像資料經處理後匯入全色態與多光譜影像資料至系統中進行精密幾何改正作業而得到正射衛星影像。而本署透過SPOT-6、7等衛星進行河川區域變遷判釋與監測之用。

衛星遙測科技應用

透過衛星遙測之科技，可輔助河川變遷及河川土地利用之判釋，做為河川現況之參考。透過蒐集衛星影像、正射化處理及影像幾何校正檢驗等步驟後，便可進行2階段的變遷判釋。

• 自動化判釋：
• 自動化變遷判釋模式採用中央大學團隊自行研發的直方圖 (Histogram Matching, HM) 相減迭代法 (Kuo and Chen, 2012)。執行變遷判釋作業前，對於前後期影像重疊處，先利用直方圖匹配法調整影像間的灰度值，以確保兩張影像的光譜統計資訊一致，而產製色彩對應匹配的影像，後續經由影像迭代相減，便可產生變異點區域，如圖1所示。
• 圖1、前後期影像直方圖匹配結果
• 人工篩選：
• 主要對自動化變遷判釋出的變異區域，再進一步人工檢核作業，例如，過濾因自然變化所產生的變異點，以更有效運用有限的巡查人力資源。首先利用變異點本身條件，例如，光譜類別變化、形狀與紋理等作為判釋的輔助參考，以去除不需通報的類別變化，例如，雲層、陰影等自然變化，各判釋範例如下說明。
• (一)光譜類別變化
• 運用衛星影像的光譜特性，於近紅外、紅色及綠色等3個波段所組成的假色影像，可用以辨識不同物體。植被因為強烈的近紅外波段反應，故呈現紅色；而水體因為於近紅外波段、紅色波段與綠色波段皆無強烈的光譜反應，所以為黑色；但對於裸露地，則反應出淺藍色的情況。光譜顏色對應的地物類別如圖2所示。
• 圖2、光譜顏色對應的土地覆蓋類別
• (二)形狀變化
• 不同的土地使用行為會改變變異區域的形狀，主要可分為規則和不規則的形狀變化。一般而言，農、漁業的例行性工作，例如，翻耕、種植、採收、放水、整地等，變化會在既有的固定範圍中發生，且周遭鄰近區域也會有大規模相同變化；而工程開挖的區域因為有工程界址的關係，在形狀變化會顯得較為方正且近似矩形，前述皆屬規則的形狀變化。盜採砂石的行為反應在衛星影像，常以挖採點為中心呈現放射狀的不規則變化；而違規傾倒廢棄物、土往往會形成高低起伏或大小不一的不規則形狀，以圖3所示。
• 圖3、變異點的形狀與紋理特徵
• (三)紋理變化
• 同一類別的地表物在影像上所顯現出來的像元排列，稱為紋理，紋理的組成多有一定的規則，如地表物形狀、圖樣及排列方向等，又稱為紋理資訊。紋理資訊可作為影像光譜特性之外的輔助資訊，尤其當區域內的光譜變化不夠強烈時，則可運用紋理特徵來輔助判釋。例如，於河床中進行砂石開採，開採前的地表覆蓋為潮濕的裸露地，其光譜顏色為深灰色；而挖採後僅變為河床內較深的凹陷，光譜顏色上變化並不大；因此，相較於其他光譜類別變化所造成的強烈光譜差異，河床上因盜採砂石變異而造成的光譜顏色差異相對較低，此時則需要依靠紋理來輔助判釋，如圖3所示。