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光達技術應用於人工林之經營與監測

本研究利用地面光達探討如何以非破壞性方式，調查及監測森林樣區之立木三度空間資訊，及如何應用光達系統所量測之資訊應用於人工林經營。以自動化方式獲取疏伐作業所需之林分性態值資料，包括樹高、胸高直徑、樹冠高、立木位置圖等資料，並評估地面光達於人工林測計之可行性。結果顯示，透過地面光達系統確實可正確獲得立木資訊，對於永久監測樣區而言，以光達系統之不同拍攝位置，可消除掃瞄的遮蔽效應，藉由高密度的點雲資料，可直接測量立木樹高與不同樹幹位置之直徑，而單位體積之點雲資料量不同，會影響立木直徑推估之結果。而地面光達所獲得之樹高與樹徑之3D資料，可進行 非破壞性之區分材積估算，並建立立木材積式。光達點雲資料之空間分布，所推估之樹冠高程模型，以樹冠高度之灰階值統計，藉由二值法所訂之閥值，可將林木與地表背景分離，獲取林冠孔隙之平面及垂直資料，此一林冠孔隙資訊可供為孔隙動態監測研究。地面光達所建立之林木測計、立木競爭指標、林冠孔隙及與疏伐監測資訊，可更準確的量化疏伐效益及增加林木狀態變化之資訊，對於人工林經營可提高森林資源調查效率，及擴充森林資源監測資訊。

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評估台灣常綠闊葉森林之衛星影像植生指標與空載光達穿透率之相關性

由於空載光達系統其雷射光會穿透森林樹冠層到達地表，植生的密度會影響到穿透率程度之大小，而穿透率的推估方式為統計雷射光穿透森林冠層到達地面之比率，故穿透率越高所獲得的地面點相對增 加，對於DEM產製有高度的影響，然穿透率屬於執行飛航任務事後獲得的資訊，本研究目的探討衛星影像植生指標與空載光達穿透率之關係，主要目的為提供光達掃瞄規劃之參考，在森林植生覆蓋度高的區域，可以增加入射森林之雷射光能量的方式來提升穿透率。本研究總共測試台灣南北兩個光達樣區，分別為北部金山的火山樣區與南部曾文水庫樣區，掃瞄面積分別為36km^2與21km^2，並取得Fomosat-2、SPOT-5、Worldview-2與GeoEye共7幅衛星影像，分別計算4種植生指標(NDVI、RVI、PVI與SAVI)，拍攝時間與空載光達掃瞄時間相近，結果顯示衛星影像需經過大氣糾正處理消除水氣和地形之影響因子， 並以Pearson相關性檢定其植生指標與穿透率之相關，結果為兩指數有顯著負相關性，表示當穿透率越高時植生指標相對減少，並以線性回歸探討兩者之關係，其R^2值均高於0.8以上，代表衛星影像植生指標與空載光達穿透率有程度上之相關。

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地形計測方法應用於潛在大規模崩塌之判釋

莫拉克風災後，針對大規模崩塌的研究顯得刻不容緩。本研究利用中央地質調查所現有之1米數值地形資料，有別於傳統判釋方法，空載光達資料更能應用於坡地災害的分析。本研究以不同之地形計測方法來進行資料分析，其中透過融合坡度、地形陰影、地形開闊度等方法之結果，可以突顯細微地形特徵或變化處，此法不僅可提升崩塌地特徵之判釋速度，也能減少人為誤判而有效找出潛在大規模崩塌的位置，確實對潛在大規模崩塌的判釋和調查有很大的助益。未來搭配後續調查研究，進一步探討坡面地質災害的可能成因和規模或影響範圍，可為現今防救災策略上必需的重要資訊。

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應用空載光達資料自動化萃取建物邊界線

建物邊界線乃二維與三維圖資中重要的地物空間資訊，目前仍以航測立體測繪方式產製為主，產製效率不高。空載光達提供地物表面密佈的三維取樣點雲，隱含豐富的地物幾何特徵及三維空間資訊。理論上可從光達點雲萃取出屋頂面與牆面特徵，取其交會線特徵獲得建物邊界線，但空載光達點雲分佈於牆面的點通常較稀疏，不易萃取牆面特徵，以獲得建物邊界線。此外，由於屋頂面的附屬結構使得點雲分佈更雜亂，常使萃取得的邊界線特徵不連貫。本文針對上述課題提出自動化萃取建物邊界線之程序，演算法包含兩步驟，第一步驟是萃取三維平面點雲與邊界點偵測，結合多重回訊點，先獲得邊界線的候選點雲；第二步驟是透過Hough transform、直線擬合與線段分割等步驟萃取邊界線段。本研究選出十棟不同類型的建物進行測試，檢視邊界線萃取方法的成功率及效能，與現有地形圖比較之量化評估成果顯示，約70%的建物邊界線可被正確萃取出來，對屋頂結構線的正確萃取率也約可達85%，顯示出本研究所提出之演算法，對於從空載光達點雲資料萃取建物邊界線及結構線是有成效的。所萃取之建物邊界線及結構線乃三維建物模型重建的基本資料元素。

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利用衛星影像探討龜山島周圍海域熱液與地震的關係

龜山島的後火山活動包含熱液和地震，熱液變化可能反應出活動的劇烈程度，所以本研究將地震當作活動指標，比對熱液變化與地震，借此得出熱液變化與火山活動之間的關係。龜山島東側的熱液因含有硫，顏色與周圍海水不同可被衛星影像偵測，衛星影像分析有三個的步驟：(1)去除陸地的千擾；(2)去除雲的干擾；(3)進行影像分類。分類出熱液後，使用相關係數與前後發生的地震比對，共有四種方式(1)熱液面積與地震數量；(2)熱液面積與地震規模；(3)熱液量與地震數量；(4)熱液量與地震規模。結果顯示熱液面積與前後1天和2天有較大的相關，且相較於前幾天的地震，後幾天發生的地震與熱液面積的關聯較大。