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華信電子週報 <不動產行情、不動產估價、不動產法規類> |
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前言：遙感探測(以下簡稱遙測，Remote Sensing；RS)係指透過某一特定的工具，自一段觀測距離，用未直接接觸物體的方式，紀錄和檢測資料的技術(Avery and Berlin, 1992)。因物體表面的質地不同，對入射光線的反射和散射率亦不相同，所以可藉由紀錄不同物體之光譜反射資料來進行分析。目前已經成功應用在自然資源保育、環境變遷偵測和災害預防措施等許多不同領域中。本期主要分享關於遙感探測，惟如有錯誤或遺漏之處，仍尚請不吝指正，謝謝！
遙測的感測器種類，一般可歸類為被動式感測器(Passive Sensor)（即光學式），及主動式感測器(Active Sensor)（即雷達式）兩種。 被動式感測器，指感測器本身無法提供檢測地表物體所需的電磁波，必須經由接收地表物體反射或散射太陽輻射能的能量強度，以亮度值型式，紀錄地表資訊。現階段大部份資源衛星所攜帶的感測器，及航空攝影飛機所攜帶的多光譜影像感測器或高光譜影像感測器，可見光、紅外光均屬於此種被動式的感測器系統，例如：美國Landsat衛星、法國SPOT衛星、印度IRS衛星、蘇聯RESURS衛星、國內FORMOSAT-2衛星等等。 主動式感測器，係指由感測器本身放射檢測地表物體的電磁輻射能，此電磁輻射能的部份能量會被大氣散射，其餘的能量可穿透大氣，並於接觸地表物體時，被地表物體反射，感測器再藉由接收此反射的能量強度，提供地表的環境資訊。目前雷達、雷射感測器均屬於此種類型的系統，例如：加拿大RADARSAT雷達衛星和歐洲ERS雷達衛星。
雷達遙測系統之原理為遙測載具主動以側視方式向地表發射雷達波，並接收其回波，因此不需要太陽光在夜晚亦可獲取資料。由於其雷達波波長為公分等級，因此不易受到雲、雨的影響。相對於光學遙測系統而言，雷達回波影像較不易辨識，而將原始資料處理成影像資料之過程亦較複雜。兩種資料針對不同用途，其優缺點如下: 1.光學探測器: 優點：直觀，易於識別及應用，缺點：受天候影響。 2.雷達探測器: 優點：全天候，缺點：識別較難。
影像分類在遙測中扮演著重要的角色，目前影像分類的技術主要有(Jensen, 2006)： 1.監督式分類:監督式分類需以人工的方式選取訓練樣區，再進一步利用分類演算法將其餘未選到的區域分類。 2.非監督式分類:非監督式分類不需要選取訓練樣區，便可自動將全區影像分類。 3.混合式分類:混合式分類則是先以非監督式分類方法統計其影像的特徵值，接著以監督式分類的方法將影像進行分類。 影像分類方法，不論是監督式分類、非監督式分類或是混合式分類，傳統的作法是以像元式(pixel-based)的分類為主，即影像分類的最小單元是依據該影像的空間解析度而決定(孔繁恩等人，2014)。 若以像元式影像分類方法分類影像時，單一像元之光譜反射值不足以代表地面上地物的特性，甚至可能為雜訊所在之處，因此易將雜訊誤分類成其他地物，此種現象稱之為椒鹽效應，通常發生在空間解析度高的衛星影像或是航照影像上(雷祖強，2009)。 為了解決傳統像元式分類法於高空間解析度影像上所產生的問題(單一像元不足代表地面特性、椒鹽效應)，物件式(object-based)的分類方法已被廣為使用。物件式的分類方法首要的步驟為影像分割(image segmentation)，接著將每個分割出來的區塊(物件)當作影像分類的最小單元，並且可統計每個區塊(物件)內的特徵值(面積、形狀、光譜、紋理)，以提升分類的精度(Jensen, 2006)。如下圖所示，過度分割之B地區，分割成果較差。
資料來源: 物件式分類法於高解析度航照影像萃取崩塌地之研究(孔繁恩等人，2014)
常見的遙測影像資料來源有以下幾種: 1. 衛星影像:包含福爾摩沙衛星二號、SPOT、Landsat等多種衛星資料。
2.航照影像:民國90年以前為黑白照片，民國90年起陸續改為彩色照片，大致上，可以將台灣航空照片典藏，依拍攝單位及任務分作下列五個時期： A.1943~1945年-美國陸軍航空隊、海軍所拍攝，主要為偵察及轟炸台灣之用。 B.1947~1952年-美國空軍所拍攝，主要作為森林資源調查及地圖繪製。 C.1953~1972-中華民國空軍所拍攝，主要作為森林資源調查及地圖繪製。 D.1973~1976-農航所租用民間飛機拍攝，用於林區圖繪製。 E.1976年之後-農航所自行拍攝，用於森林資源調查及地圖繪製。
2.無人載具(UAV):如多旋翼、單旋翼等無人載具。 利用遙控無人載具技術高機動性、高解像力、即時性、較不受氣象條件限制之優勢。
遙測技術具有一共通性，即距離地表越近者，所拍攝之地面影像越清晰，但每一幅影像所涵蓋之範圍則越小。因此，遙測資料要素主要有三，即空間解析度、時間解析度與光譜解析度等(王泰盛，2016)。 遙測技術具有五項優點： (1)廣域性：大尺度衛星一次取像可以涵蓋數千km2之範圍； (2)多波譜性：擁有多個波段之衛星，能使影像能更準確地判釋地面上各種物質類別； (3)視覺性，以影像的方法呈現，而非以許多符號或電腦代碼呈現，增加研究的方便性； (4)先驅性，可拍攝到許多人類無法到達的地方； (5)快速性，無人載具影像不是只有定期規律性的執行地表觀測，目前可經由使用需求於特定時間拍攝指定區域，使研究者能有系統的配合實驗設計蒐集資料。 民眾可上「國土測繪圖資服務雲」網站，目前可查詢關於衛星影像與航照影像等相關圖資，如需使用影像進行再加工處理，則需要向國立中央大學太空及遙測研究中心(衛星影像)或農業委員會林務局農林航空測量所(航照影像)進行申購，而無人載具影像可請專業飛手拍攝或是自行購買空拍機進行拍攝(需注意飛行限制地區與高度)。影像的應用可用於地上物查估，對於年久建造之建物進行影像比對，確認是否為實施建築管理前，便於計算補償或救濟之金額，另有針對超植種植、盜砍樹木等情況進行前後分析比對，多種應用給予讀者參考。
以上資料來源參考： 1.孔繁恩、詹進發、邵怡誠、李茂園、葉堃生、陳連晃，2014。物件式分類法於高解析度航照影像萃取崩塌地之研究， 航測及遙測學刊，18(4)，267-281。 2.雷祖強、李哲源、葉惠中、萬絢，2009。以區塊化物件分類法萃取ADS-40影像中水稻田坵塊資訊之研究，航測及遙測學刊，14(2):127-140。 3.施錦揮、游政恭、蔡季欣、林志清、劉正倫、林燕山，2010。應用無人飛行載具（UAV）技術輔助 辦理測繪圖資成果更新作業之研究，行政院所屬各機關99年度研究發展成果年報。 3.Jensen, J.R. 2006. Introductory Digital Image Processing, Pearson Eductation. 4.行政院農業委員會水土保持局，http://uav.swcb.gov.tw/telemeter01_develop.htm。 5.國立中央大學太空及遙測研究中心 ，http://www.csrsr.ncu.edu.tw/csrsr_new_site/Website/index.php。 6.地圖與遙測影像數位典藏計畫，http://gis.rchss.sinica.edu.tw/mapdap/。 7.科技大觀園，https://scitechvista.nat.gov.tw/c/skWX.htm。
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