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題名 多源遙測影像於海岸變遷之研究
Coastal changes detection using multi-source remote sensing images作者 梁平
Liang, Ping貢獻者 詹進發
梁平
Liang, Ping關鍵詞 多源遙測影像
地理對位
地理資訊系統
套疊分析
變遷偵測
multi-source remote sensing images
georeferencing
GIS
overlay analysis
change detection日期 2011 上傳時間 30-Oct-2012 15:23:49 (UTC+8) 摘要 本研究以不同時期之航遙測影像偵測宜蘭海岸濱線變遷，影像來源包含1947年之舊航照影像、1971年的美國Corona衛星影像、1985年的像片基本圖、2003年的SPOT-5衛星影像及2009年以Z/I DMC(Digital Mapping Camera)航空數位相機所拍攝之高解像力航照影像。 由於影像獲取的時間與感測器皆有所差異，故本研究透過不同的方式處理資料，將影像地理對位，並利用地理資訊系統(Geographic Information Systems, GIS)軟體數化濱線及沙灘(丘)，且以套疊分析觀察不同時期濱線與沙灘變遷之情形，最後收集宜蘭地區的自然或人文資料如潮汐、降雨量與輸沙量等，分析宜蘭海岸變遷的原因。而在濱線萃取方面，由於以人工數化方式太耗時間與人力，故嘗試以半自動化方式如影像分類或影像分割萃取濱線，並與人工數化結果比較。研究結果顯示，利用多時期之遙測影像，並結合GIS之空間分析功能，確可有效掌握濱線與沙灘(丘)的歷史變化概況。
This study used multi-temporal remote sensing images to detect shoreline changes along the Yilan coast. Various types of remote sensing images were used in this study, including old aerial images taken in 1947, Corona satellite images acquired in 1971, photo base map produced in 1985, SPOT-5 satellite images obtained in 2003, and high-resolution aerial images taken in 2009 by using Z/I DMC (Digital Mapping Camera).Because these images were taken in different time using different sensors, different procedures were applied to process the data and georeference the images to a common coordinate system. GIS (Geographic information Systems) software was used to digitize shoreline and the beach area, and overlay analysis was applied to find the shoreline changes in different time periods. Then various ancillary data such as tides, precipitation, and sediment load was collected to analyze the causes of coastal changes in Yilan. For shoreline extraction, manual digitization required a lot of time and manpower. Therefore, semi-automatic method such as image classification and image segmentation was applied to extract shoreline. The results show that, by using multi-temporal remote sensing images and spatial analysis functionalities of GIS, the historical changes of shoreline and beach area can be detected effectively.參考文獻 一、 中文參考文獻王秀雯、王志添、陳錕山、林延郎，2007，「利用衛星雷達影像分析臺灣西部水線變遷」，『航測及遙測學刊』，12(2)：107-119。行政院農業發展委員會、農林航空測量所，1983，「台灣地區大比例尺像片基本圖之應用」，『農發會林業特刊』，5：1-28。交通部中央氣象局，2008，『潮汐表』，台北市，交通部中央氣象局。李友平、賴鴻成、孫培基、林家祺、林璟翔、韓光恩、蔡萬宮，2005，「宜蘭海岸變遷調查之研究」。論文發表於〈第二十七屆海洋工程研討會〉，國立中興大學：台中，民國94年12月。何俊緯，2011，「應用多期航遙測圖資分析濱線變遷：以宜蘭海岸為例」，國立臺灣師範大學地理學系碩士論文：台北。邱永芳，2005，『臺灣港灣及海岸數位圖像資料庫建立知研究』，台北市，交通部運輸研究所。林才添、鄭祈全、王素芬，2010，「遙測技術於台北市土地覆蓋變遷之研究」，『航測及遙測學刊』，15(2)：141-153。林唐煌、劉振榮、陳哲俊、郭宗華，2003，「應用衛星資料推求水線位置之研究」，『航測及遙測學刊』，8(1)：57-66。林景騰，2007，「應用時間序列雷達影像於水線萃取之研究」，國立中央大學太空科學研究所碩士論文：桃園。洪佩鈺、沈淑敏、陳浦淮，2006，「應用大比例尺正射影像地圖辨識砂礫值海灘的濱線：以臺東海岸為例」，『地理研究』，44：89-105。徐郁晴，2010，「應用衛星影像於宜蘭平原沿海地區之監測」，國立政治大學地政學系碩士論文：台北。徐偉城、陳大科、劉進金、史天元、王成機、陳思仁，2005，「以空載光達建立外傘頂洲數值高程模型」。論文發表於〈第二十四屆測量學術及應用研討會〉，國立政治大學：台北，民國94年9月8日至9日。許民陽、張政亮，2002，「蘭陽平原海岸後退之研究」，『中國地理學會會刊』，30：57-76。許海龍、林襟江、張坤樹、陳威翔，2005，「台灣西部外傘頂洲沙洲地形變遷調查研究」。論文發表於〈內政部『辦理LIDAR測區之高精度及高解析度數值地形測繪、資料庫建置與應用推廣工作案』成果發表暨應用研討會〉，內政部：台北，民國94年12月20日至21日。郭金棟、陳文俊、游慶豐，1995，「宜蘭海岸線變遷之分析研究」。論文發表於〈第十七屆海洋工程研討會〉，國立成功大學：台南，民國84年11月9日至10日。陳映璇、沈淑敏、詹瑜璋、謝有忠，2009，「光達資料在臺灣海岸地形變遷上的應用」，『航測及遙測學刊』，14(2)：157-170。陳良健、徐啟崇，1999，「多波段影像分析於灘線萃取之研究」，『航測及遙測學刊』，4(3)：17-30。陳良健、張智安，2003，「高解析力衛星影像之幾何處理」，『國土資訊系統通訊第45期 - 遙測與地理資訊系統之結合』。雷祖強、李哲源、葉惠中、萬絢，2009，「以區塊物件分類法萃取ADS-40影像中水稻田丘塊資訊之研究」，『航測及遙測學刊』，14(2)：127-140。葉堃生、李茂園、王韻皓，2010，「航攝數位影像於防救災工作上之應用」，『航測及遙測學刊』，15(1)：123-140。壽克堅、吳秋靜、許惠瑛，2010，「以SPOT衛星影像探討1999集集地震後之崩塌行為」，『航測及遙測學刊』，15(1)：17-18。廖泫銘、江正雄、范毅軍，2011，「臺灣航照影像數位典藏成果與應用」，『國土資訊系統通訊』，78：57-72。劉進金、徐偉城、鄭鼎耀、李珮珊、史天元，2008，「利用MODIS與SPOT衛星影像於分析台灣海域海水透視度」。文章發表於<第十屆水下技術研討會暨國科會成果發表會>，中華民國海洋及水下技術協會、國立中山大學海洋科學學院、海下科技暨應用海洋物理研究所、交通部高雄港務局：高雄，民國97年4月25日。蕭國鑫、劉進金、曾義星、游明芳，2005，「三維雷射掃描應用於河道地形變化偵測」。論文發表於〈第二十四屆測量學術及應用研討會〉，國立政治大學：台北，民國94年9月8日至9日。謝孟霖，2005，「台灣海岸沙丘保護策略之研究」，海洋環境及工程學系研究所論文，基隆。蘇青和，2004，『2003年港灣海氣地象觀測資料年報(潮汐部分)』，台北市，交通部運輸研究所。蘇青和、廖慶堂、徐如娟，2011，『2009年港灣海氣地象觀測資料年報(潮汐部分)』，台北市，交通部運輸研究所。二、 外文參考文獻Alesheikh, A.A., Ghorbanali, A., and Nouri, N., 2007, “Coastline Change Detection Using Remote Sensing”, Journal of Int. J. Environ. Sci. Tech., 4(1): 61-66.Babichenko, S.M., Poryvkina L., Dudelzak, A.E., and Wassmann, P., 2001, “Spectroscopic lidar sensing in three-dimensional profiling of marine organics”, International Journal of Remote Sensing, 22:385-402.Boak, E.H., and Turner, I.L., 2005, “Shoreline Definition and Detection: A Review”, Journal of Coastal Reserach, 21(4):688-703.Cracknell, A.P., 1999, “Remote sensing techniques in estuaries and coastal zones—an update”, International Journal of Remote Sensing, 19:485-496.Jensen, J.R., 2007, Remote Sensing of the Environment (2nd), Prentice Hall.Longley, P.A., Goodchild, M.F., Maguire, D.J. and Rhind, D.W., 2011, Geographic InformationSystems & Science (3nd), Wiley.Morton, R.A., Miller, T.L. and Moore, J., 2004, Historical Shoreline Changes And Associated Coastal Land Loss Along The U.S. Gulf of Mexico, Open-File Report, USGS.Morton, R.A., and Speed, F.M., 1998, “Evaluation of Shorelines and Legal Boundaries Controlled by Water Levels on Sandy Beaches”, Journal of Coastal Research, 18(1):1373-1384.Pajak, M.J., and Leatherman, S.P., 2002,“The High Water Line as Shoreline Indicator”, Journal of Coastal Research, 18(2): 329-337.Woolard, J.W., and Colby, J.D., 2002, “Spatial characterization, resolution, and volumetric change of coastal dunes using airborne LIDAR: Cape Hatteras, North Caeolina”, Geomorphology, 48:269-287.三、 網頁參考文獻中央研究院網站，2008，台灣文史資源海外徵集與國際合作計畫。http://thcts.ascc.net/aerialphoto_ch.htm，取用日期：2011年07月31日。全人教育百寶箱網站，2012， http://hep.ccic.ntnu.edu.tw/browse2.php?s=233，取用日期：2012年6月4日。林務局農林航空測量所網站，2011， http://www.afasi.gov.tw/，取用日期：2011年07月20日。國立中央大學太空及遙測研究中心網站，2011， http://www.csrsr.ncu.edu.tw/，取用日期：2011年07月18日。USGS (2011, November 10 ). Landsat Missions Project Descriptions. Retrieved November 25, 2010 from USGS on the World Wide Web: http://landsat.usgs.gov/about_project_descriptions.php 描述 碩士
國立政治大學
地政研究所
99257027
100資料來源 http://thesis.lib.nccu.edu.tw/record/#G0099257027 資料類型 thesis dc.contributor.advisor 詹進發 zh_TW dc.contributor.author (Authors) 梁平 zh_TW dc.contributor.author (Authors) Liang, Ping en_US dc.creator (作者) 梁平 zh_TW dc.creator (作者) Liang, Ping en_US dc.date (日期) 2011 en_US dc.date.accessioned 30-Oct-2012 15:23:49 (UTC+8) - dc.date.available 30-Oct-2012 15:23:49 (UTC+8) - dc.date.issued (上傳時間) 30-Oct-2012 15:23:49 (UTC+8) - dc.identifier (Other Identifiers) G0099257027 en_US dc.identifier.uri (URI) http://nccur.lib.nccu.edu.tw/handle/140.119/55063 - dc.description (描述) 碩士 zh_TW dc.description (描述) 國立政治大學 zh_TW dc.description (描述) 地政研究所 zh_TW dc.description (描述) 99257027 zh_TW dc.description (描述) 100 zh_TW dc.description.abstract (摘要) 本研究以不同時期之航遙測影像偵測宜蘭海岸濱線變遷，影像來源包含1947年之舊航照影像、1971年的美國Corona衛星影像、1985年的像片基本圖、2003年的SPOT-5衛星影像及2009年以Z/I DMC(Digital Mapping Camera)航空數位相機所拍攝之高解像力航照影像。 由於影像獲取的時間與感測器皆有所差異，故本研究透過不同的方式處理資料，將影像地理對位，並利用地理資訊系統(Geographic Information Systems, GIS)軟體數化濱線及沙灘(丘)，且以套疊分析觀察不同時期濱線與沙灘變遷之情形，最後收集宜蘭地區的自然或人文資料如潮汐、降雨量與輸沙量等，分析宜蘭海岸變遷的原因。而在濱線萃取方面，由於以人工數化方式太耗時間與人力，故嘗試以半自動化方式如影像分類或影像分割萃取濱線，並與人工數化結果比較。研究結果顯示，利用多時期之遙測影像，並結合GIS之空間分析功能，確可有效掌握濱線與沙灘(丘)的歷史變化概況。 zh_TW dc.description.abstract (摘要) This study used multi-temporal remote sensing images to detect shoreline changes along the Yilan coast. Various types of remote sensing images were used in this study, including old aerial images taken in 1947, Corona satellite images acquired in 1971, photo base map produced in 1985, SPOT-5 satellite images obtained in 2003, and high-resolution aerial images taken in 2009 by using Z/I DMC (Digital Mapping Camera).Because these images were taken in different time using different sensors, different procedures were applied to process the data and georeference the images to a common coordinate system. GIS (Geographic information Systems) software was used to digitize shoreline and the beach area, and overlay analysis was applied to find the shoreline changes in different time periods. Then various ancillary data such as tides, precipitation, and sediment load was collected to analyze the causes of coastal changes in Yilan. For shoreline extraction, manual digitization required a lot of time and manpower. Therefore, semi-automatic method such as image classification and image segmentation was applied to extract shoreline. The results show that, by using multi-temporal remote sensing images and spatial analysis functionalities of GIS, the historical changes of shoreline and beach area can be detected effectively. en_US dc.description.tableofcontents 第一章 緒論.....................................1 第一節 研究動機..............................1 第二節 研究目的..............................3 第二章 文獻回顧..................................5 第一節 遙測資料於海岸變遷之研究................5 第二節 濱線指標選取與判釋之相關研究............10 第三節 半自動化方式萃取濱線指標之研究..........14 第三章 材料與方法...............................17 第一節 研究地區.............................17 第二節 研究材料.............................18 一、 舊航空影像.........................18 二、 Corona衛星影像.....................19 三、 像片基本圖.........................20 四、 SPOT-5衛星影像.....................21 五、 DMC航空影像........................22 第三節 研究方法.............................23 一、 遙測影像處理方式....................24 (一) 舊航空影像...............................24 (二) SPOT-5衛星影像...........................37 (三) DMC航空影像..............................38 (四) 本研究使用遙測影像比較.....................39 二、 半自動化萃取濱線.....................41 (一) 監督式分類...............................41 (二) 二元分類.................................42 (三) 影像分割.................................43 第四章 結果與分析...............................45 第一節 濱線指標的變化.........................45 一、 頭城北邊至竹安溪河口..................45 二、 竹安溪河口至蘭陽溪河口................46 三、 蘭陽溪河口至蘇澳北邊..................47 四、 小結：濱線指標的變化..................48 第二節 沙灘(丘)在各年度的變化.................49 一、 1947年至1971年的變化................49 二、 1971年至1985年的變化................50 三、 1985年至2003年的變化................51 四、 2003年至2009年的變化................52 五、 小結：1947至2009年沙灘總面積變化量....54 第三節 宜蘭海岸變遷原因探討...................55 一、 潮汐...............................55 二、 降雨量.............................57 三、 輸沙量.............................58 四、 小結：宜蘭海岸變遷原因...............60 第四節 半自動化萃取濱線之成果.................61 一、 SPOT-5衛星影像以監督式分類方式萃取濱線指標之成果...............................................61 二、 DMC航空影像以監督式分類方式萃取濱線指標之成果...............................................62 三、 二元分類法萃取濱線(SPOT-5衛星影像)....62 四、 二元分類法萃取濱線(DMC航空影像).......65 五、 影像分割萃取濱線(DMC航空影像).........68 六、 小結：SPOT-5衛星影像與DMC航空影像半自動化萃取濱線比較..............................................71第五章 結論與建議................................73 第一節 結論..................................73 第二節 建議..................................75參考文獻...........................................77 zh_TW dc.language.iso en_US - dc.source.uri (資料來源) http://thesis.lib.nccu.edu.tw/record/#G0099257027 en_US dc.subject (關鍵詞) 多源遙測影像 zh_TW dc.subject (關鍵詞) 地理對位 zh_TW dc.subject (關鍵詞) 地理資訊系統 zh_TW dc.subject (關鍵詞) 套疊分析 zh_TW dc.subject (關鍵詞) 變遷偵測 zh_TW dc.subject (關鍵詞) multi-source remote sensing images en_US dc.subject (關鍵詞) georeferencing en_US dc.subject (關鍵詞) GIS en_US dc.subject (關鍵詞) overlay analysis en_US dc.subject (關鍵詞) change detection en_US dc.title (題名) 多源遙測影像於海岸變遷之研究 zh_TW dc.title (題名) Coastal changes detection using multi-source remote sensing images en_US dc.type (資料類型) thesis en dc.relation.reference (參考文獻) 一、 中文參考文獻王秀雯、王志添、陳錕山、林延郎，2007，「利用衛星雷達影像分析臺灣西部水線變遷」，『航測及遙測學刊』，12(2)：107-119。行政院農業發展委員會、農林航空測量所，1983，「台灣地區大比例尺像片基本圖之應用」，『農發會林業特刊』，5：1-28。交通部中央氣象局，2008，『潮汐表』，台北市，交通部中央氣象局。李友平、賴鴻成、孫培基、林家祺、林璟翔、韓光恩、蔡萬宮，2005，「宜蘭海岸變遷調查之研究」。論文發表於〈第二十七屆海洋工程研討會〉，國立中興大學：台中，民國94年12月。何俊緯，2011，「應用多期航遙測圖資分析濱線變遷：以宜蘭海岸為例」，國立臺灣師範大學地理學系碩士論文：台北。邱永芳，2005，『臺灣港灣及海岸數位圖像資料庫建立知研究』，台北市，交通部運輸研究所。林才添、鄭祈全、王素芬，2010，「遙測技術於台北市土地覆蓋變遷之研究」，『航測及遙測學刊』，15(2)：141-153。林唐煌、劉振榮、陳哲俊、郭宗華，2003，「應用衛星資料推求水線位置之研究」，『航測及遙測學刊』，8(1)：57-66。林景騰，2007，「應用時間序列雷達影像於水線萃取之研究」，國立中央大學太空科學研究所碩士論文：桃園。洪佩鈺、沈淑敏、陳浦淮，2006，「應用大比例尺正射影像地圖辨識砂礫值海灘的濱線：以臺東海岸為例」，『地理研究』，44：89-105。徐郁晴，2010，「應用衛星影像於宜蘭平原沿海地區之監測」，國立政治大學地政學系碩士論文：台北。徐偉城、陳大科、劉進金、史天元、王成機、陳思仁，2005，「以空載光達建立外傘頂洲數值高程模型」。論文發表於〈第二十四屆測量學術及應用研討會〉，國立政治大學：台北，民國94年9月8日至9日。許民陽、張政亮，2002，「蘭陽平原海岸後退之研究」，『中國地理學會會刊』，30：57-76。許海龍、林襟江、張坤樹、陳威翔，2005，「台灣西部外傘頂洲沙洲地形變遷調查研究」。論文發表於〈內政部『辦理LIDAR測區之高精度及高解析度數值地形測繪、資料庫建置與應用推廣工作案』成果發表暨應用研討會〉，內政部：台北，民國94年12月20日至21日。郭金棟、陳文俊、游慶豐，1995，「宜蘭海岸線變遷之分析研究」。論文發表於〈第十七屆海洋工程研討會〉，國立成功大學：台南，民國84年11月9日至10日。陳映璇、沈淑敏、詹瑜璋、謝有忠，2009，「光達資料在臺灣海岸地形變遷上的應用」，『航測及遙測學刊』，14(2)：157-170。陳良健、徐啟崇，1999，「多波段影像分析於灘線萃取之研究」，『航測及遙測學刊』，4(3)：17-30。陳良健、張智安，2003，「高解析力衛星影像之幾何處理」，『國土資訊系統通訊第45期 - 遙測與地理資訊系統之結合』。雷祖強、李哲源、葉惠中、萬絢，2009，「以區塊物件分類法萃取ADS-40影像中水稻田丘塊資訊之研究」，『航測及遙測學刊』，14(2)：127-140。葉堃生、李茂園、王韻皓，2010，「航攝數位影像於防救災工作上之應用」，『航測及遙測學刊』，15(1)：123-140。壽克堅、吳秋靜、許惠瑛，2010，「以SPOT衛星影像探討1999集集地震後之崩塌行為」，『航測及遙測學刊』，15(1)：17-18。廖泫銘、江正雄、范毅軍，2011，「臺灣航照影像數位典藏成果與應用」，『國土資訊系統通訊』，78：57-72。劉進金、徐偉城、鄭鼎耀、李珮珊、史天元，2008，「利用MODIS與SPOT衛星影像於分析台灣海域海水透視度」。文章發表於<第十屆水下技術研討會暨國科會成果發表會>，中華民國海洋及水下技術協會、國立中山大學海洋科學學院、海下科技暨應用海洋物理研究所、交通部高雄港務局：高雄，民國97年4月25日。蕭國鑫、劉進金、曾義星、游明芳，2005，「三維雷射掃描應用於河道地形變化偵測」。論文發表於〈第二十四屆測量學術及應用研討會〉，國立政治大學：台北，民國94年9月8日至9日。謝孟霖，2005，「台灣海岸沙丘保護策略之研究」，海洋環境及工程學系研究所論文，基隆。蘇青和，2004，『2003年港灣海氣地象觀測資料年報(潮汐部分)』，台北市，交通部運輸研究所。蘇青和、廖慶堂、徐如娟，2011，『2009年港灣海氣地象觀測資料年報(潮汐部分)』，台北市，交通部運輸研究所。二、 外文參考文獻Alesheikh, A.A., Ghorbanali, A., and Nouri, N., 2007, “Coastline Change Detection Using Remote Sensing”, Journal of Int. J. Environ. Sci. Tech., 4(1): 61-66.Babichenko, S.M., Poryvkina L., Dudelzak, A.E., and Wassmann, P., 2001, “Spectroscopic lidar sensing in three-dimensional profiling of marine organics”, International Journal of Remote Sensing, 22:385-402.Boak, E.H., and Turner, I.L., 2005, “Shoreline Definition and Detection: A Review”, Journal of Coastal Reserach, 21(4):688-703.Cracknell, A.P., 1999, “Remote sensing techniques in estuaries and coastal zones—an update”, International Journal of Remote Sensing, 19:485-496.Jensen, J.R., 2007, Remote Sensing of the Environment (2nd), Prentice Hall.Longley, P.A., Goodchild, M.F., Maguire, D.J. and Rhind, D.W., 2011, Geographic InformationSystems & Science (3nd), Wiley.Morton, R.A., Miller, T.L. and Moore, J., 2004, Historical Shoreline Changes And Associated Coastal Land Loss Along The U.S. Gulf of Mexico, Open-File Report, USGS.Morton, R.A., and Speed, F.M., 1998, “Evaluation of Shorelines and Legal Boundaries Controlled by Water Levels on Sandy Beaches”, Journal of Coastal Research, 18(1):1373-1384.Pajak, M.J., and Leatherman, S.P., 2002,“The High Water Line as Shoreline Indicator”, Journal of Coastal Research, 18(2): 329-337.Woolard, J.W., and Colby, J.D., 2002, “Spatial characterization, resolution, and volumetric change of coastal dunes using airborne LIDAR: Cape Hatteras, North Caeolina”, Geomorphology, 48:269-287.三、 網頁參考文獻中央研究院網站，2008，台灣文史資源海外徵集與國際合作計畫。http://thcts.ascc.net/aerialphoto_ch.htm，取用日期：2011年07月31日。全人教育百寶箱網站，2012， http://hep.ccic.ntnu.edu.tw/browse2.php?s=233，取用日期：2012年6月4日。林務局農林航空測量所網站，2011， http://www.afasi.gov.tw/，取用日期：2011年07月20日。國立中央大學太空及遙測研究中心網站，2011， http://www.csrsr.ncu.edu.tw/，取用日期：2011年07月18日。USGS (2011, November 10 ). Landsat Missions Project Descriptions. Retrieved November 25, 2010 from USGS on the World Wide Web: http://landsat.usgs.gov/about_project_descriptions.php zh_TW
