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水資源遙感探測

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應用遙測偵測鹽水溪上游土地利用改變及其對逕流之影響

臺灣由於經濟發展形成流域內土地都市化嚴重；而都市化對流域內洪水影響程度，是極需探討的主題。本文以鹽水溪流域豐化橋以上集水區為研究區域，探討土地利用改變，對都市化後水文歷線及蓄洪能力之影響。本文利用主題圖切除配合監督式分類之方法，針對1972年Landsat MSS影像及2000年SPOT影像，進行土地利用分類；並發現其中建築面積從1972到2000年增加約1600公頃。因研究區域包含平地及山區，故嘗試加入水筒模式，與過去可合理模擬山區；運動波理論建立之格網型降雨－逕流模式連結。經過12場歷史暴雨事件的率定，證實加入水筒模式可合理模擬降雨－逕流關係；進一步利用此分布型降雨－逕流模式，探討土地利用改變對蓄洪能力之影響程度；結果發現集水區10年重現期距之設計洪水增加約10%，可能增加淹水機率，應提出適當減洪措施以減少損失。

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整合遙測資訊於山區雨量推估

近年來遙測資訊相繼應用於降雨預報，其主要優點在於有效觀察大範圍降雨在時空之變化。本研究首先蒐集QPESUMS系統之雷達雨量產品、PERSIANN-CCS衛星觀測系統之雨量產品以及地面雨量站觀測紀錄；接著以遺傳演算法融合地面雨量、雷達及衛星影像推估雨量三種資訊；為比較融合雨量之有效性，本研究再以ANFIS架構三種定量降雨預報模式分別為：(1)三種未融合資訊(2)二種融合資訊(3)三種融合資訊，預測未來一小時降雨，由研究結果可知三種融合資訊之定量降雨預報系統為最佳，模式測試部分相關係數、RMSE及MAE分別為0.88、3.88及2.39且RMSE在t+1時刻有28%之改善率。

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運用福衛二號高時空分辨率多光譜影像於台灣全島崩塌地判釋與災害分析

台灣每年同時受到三項以上自然災害威脅的人口面積比例高居世界第一位，其中主要為山坡地災害，且台灣缺乏長時間的崩塌目錄。故本研究將2005至2012年間的福衛影像經錯位修正、正射糾正、色彩融合、邊緣銳化與可適化對比增揚處理後，再以「遙測影像崩塌及陰影區專家輔助圈繪系統」進行陰影與崩塌區之判釋、以最小集水區的觀點群組崩塌地、結合陰影資訊的變異分析法找出年間變動量，最後建置崩塌目錄。在崩塌判釋結果方面，2m解析度判釋結果與25cm航照判釋結果相比，崩塌判釋之平均整體準確度達98%。

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結合MODIS與Formosat-2光學影像建立高屏河口及沿岸水體高時空分辨率總懸浮物質濃度估算公式

沿岸水體常含有大量懸浮物質(Total Suspended Matter, TSM)，主要來自陸源沖淡水團的輸送及海底沉積物的再揚起。來自陸源輸送的TSM水團因河川流量、潮汐及沿岸流場之作用使其濃度之時空分佈特性明顯，高濃度區會有水質惡化的現象，並影響海洋生態、漁業及珊瑚礁的生長。鑑於傳統監測無法充分掌握TSM濃度時空分佈特性之缺點，本研究利用Terra及Aqua衛星搭載Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS)感測器之多頻譜優勢，以及福衛二號(Formosat-2, FS-2)光學影像之高時空分辨率特性，以雙衛星資料建立高屏河口之TSM濃度估算公式。研究運用8幅Aqua-MODIS及Terra-MODIS影像(Band 1)及與其對應之高屏河口TSM船測數據建立250 m解析度MODIS-TSM估算公式(R^2=0.84)。其次，利用2幅MODIS-TSM所得之高低濃度TSM影像做為地真資料，將與其對應之FS-2影像以MODIS大氣參數與FLAASH模式進行大氣校正獲致海面反射率後，建立8 m解析度FS2-TSM估算公式(R2=0.86)。最後，以2011/6/7海研三號CR1542航次採得之河口到小琉球6點TSM資料進行FS2-TSM驗證。受到大氣與驗證濃度偏低的影響，驗證結果雖不理想，但福衛二號呈現之TSM空間分佈趨勢仍與實測有高度相關(R=0.8)。本研究建立之福衛二號高分辨率TSM濃度估算公式，具有多頻譜影像如MODIS推估水質濃度之可靠度，又具有高空間解析度，就遙測於民生及水資源用途而言，可提供比傳統監測更大範圍及近即時的TSM資訊，並補齊MODIS水色產品所欠缺之河口沖淡水團分佈細節。

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應用MODIS影像反演土壤含水率－以泰國MaeSa集水區為例

近年來熱帶地區國家，正逢快速的經濟發展，面臨大量的土地利用改變以增加農作面積或轉換成工業用地，為因應大量農業與工業的用水，水資源的分配與管理，逐漸成為重要的議題。在水的循環過程中，土壤含水率扮演著重要的角色之一，獲得土壤含水率的變化資訊，有助於強化水文模式，及了解不同土地利用覆蓋下的水資源的分布情形，對於分析未來的土地使用變更計劃所造成的水資源變遷，都可提供有用的資訊。本研究利用遙測技術結合熱慣量法，推估泰國北部MaeSa集水區內之土壤含水率。在遙測技術方面採用2002至2009年的美國中尺度影像光譜儀(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer, MODIS)及可與影像實際結合的表觀熱慣量法(Apparent Thermal Inertia, ATI)分別推估土壤深度10公分、100公分及200公分的土壤含水率。比對MODIS的推估值與地面觀測站的實測值的結果：10公分、100公分及200公分相關係數分別為0.80，0.84，及0.84。土深10公分、100公分及200公分的納許-史托克利夫效率係數值(Nash-Sutcliffe efficiency coefficient, E)，分別為0.57，0.537及0.492；而均方根誤差在各深度分別為0.055，0.025及0.029。綜合統計結果，土壤深度為100公分的含水率推估結果最佳。本研究成功地使用MODIS影像推估MaeSa集水區的土壤含水率，未來將可有效使用此方法於其他測站缺乏的集水區，以提供更豐富的土壤含水率資訊於相關領域管理應用。