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研究生: 盧建成
Lu, Chien-chen
論文名稱: 衛星影像與地理資訊系統應用於農地利用調查之研究-以旗山灌區中壇工作站為例
Application of Satellite Image and Geographic Information System for Farmland-Use Inventory-A Case Study in Zhangtan Workstation of Cishan Irrigation Area
指導教授: 詹錢登
Jan, Chyan-deng
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 水利及海洋工程學系碩士在職專班
Department of Hydraulic & Ocean Engineering (on the job class)
論文出版年: 2008
畢業學年度: 96
語文別: 中文
論文頁數: 125
中文關鍵詞: 地理資訊系統福衛二號正規化差異植生指數區域式分類
外文關鍵詞: geographic information system, zonal classification, FORMOSAT-II satellite, NDVI
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  • 本研究藉由福衛二號多時期的衛星影像及結合地理資訊系統來判釋農地的利用情形,先由逐像元式的方法來做各種時期的衛星影像搭配正規化差異植生指數(NDVI)組合之實驗,後續再將其分類成果提供給地理資訊系統處理,以地理資訊系統地圖代數的運算功能來做區域式的分類,並賦予每個農地坵塊的分類屬性。研究區域為高雄農田水利會的轄區範圍,為符合實務上的需求而將農地的地表覆蓋區分為水稻、旱作、漁塭及休耕等四大分類,使用逐像元式分類及地理資訊系統之區域式分類兩種方法進行農地利用的辨別。
    研究結果顯示使用二時期影像及影像NDVI值有助於農地利用判別準確度之提升。在逐像元式實驗方面,單時期影像分類成果之整體精度為83.22%及Kappa指標為0.7633,而採用二時期影像疊合二時期影像NDVI值的方法可提升整體準確度為87.84%及Kappa指標為0.8298。在地理資訊系統之區域式實驗方面,同樣以二時期影像疊合二時期影像NDVI值的方法,結果顯示區域式分類比逐像元式分類的準確度較佳,所對應之整體精度由87.84%提升至91.71%,Kappa值則由0.8298提升至0.8655。
    運用地理資訊系統之區域式分類,其過程中不用做格式的轉換,可免除在傳統上操作影像轉換時,必須要考慮影像網格大小及轉換方法的問題,且在讀取像元分類過程中所被遺漏的面積甚少。由本研初步結果顯示,採用地理資訊系統來做區域式的農地利用分類是可行的,而且能快速的將其分類結果以主題圖及統計表格的方式展示。本研究成果可提供作為未來規劃替代人工地面調查的參考。

    This study is to recognize the usages of farms by using geographic information system with multi-temporal FORMOSAT-II satellite imagery. In the beginning combine satellite image and NDVI pixel by pixel and then process the classification results with geographic information system. Using the algorithm called spatial analyst to do zonal classifications and giving every part of farms their own attribute. The study area is the jurisdiction of the Farm Irrigation Association of Kaohsiung Taiwan. For matching the practical need, farms were classified into four group, such as rice paddy, dry farmland, fishing pool, and fallow. To recognize the usages of farms by using zonal classification method and pixel by pixel classification method in geographic information system.
    The results showed using imagery in two periods of time with NDVI help to upgrade the accuracy of the recognize of farms. In the pixel by pixel case, the Overall Accuracy is 83.22% and Kappa Coefficient is 0.7633 for the result of single time period image, but by using imagery in two periods of time with NDVI help to upgrade the Overall Accuracy to 87.84% and upgrade the Kappa Coefficient to 0.8298. In the zonal case, same with using imagery in two periods of time with NDVI performed better accuracy the pixel by pixel case, the Overall Accuracy upgraded to 91.71% and the Kappa Coefficient upgraded to 0.8655.
    We do not need to do the data format transform when doing the zonal classification with geographic information system, and do not have to consider the grid size and the transform methods either. The missing part cause by the process of classification is much less then traditional method. Basically, the result of the study shows it is workable to do the zonal classification and the results can be quickly presented with charts and tables by using geographic information system. The study results can be provided as a reference for the plan of replacement of the field investigation.

    摘要 I ABSTRACT II 誌謝 III 目錄 IV 表目錄 VI 圖目錄 VIII 第一章 前言 1 1.1研究動機與目的 1 1.2文獻回顧 3 1.3論文架構 8 第二章 理論背景 9 2.1遙感探測基本理論 9 2.1.1 電磁波輻射原理 10 2.1.2 多光譜資料特性 14 2.1.3 影像分類 16 2.1.4影像分類精準度評估 21 2.2地理資訊系統基本理論 26 2.2.1地理資訊系統的定義 27 2.2.2地理資訊系統的架構 28 2.2.3地理空間資料及屬性資料 29 2.2.4地理資料之資料結構(Data Structure Types) 30 2.2.5向量資料與網格式資料之優缺點 33 2.2.6 關聯(Relationships) 34 2.3 農業相關理論 35 2.3.1 水稻的生長知識 35 2.3.2計算灌溉用水量之主要因子 37 2.3.3灌溉水深與期距 42 第三章 材料與方法 44 3.1研究區域概述 44 3.1.1灌溉排水系統 45 3.1.2作物概況 45 3.1.3氣候特性 45 3.1.4地質概況 46 3.2衛星影像資料 47 3.2.1福爾摩沙衛星二號介紹 47 3.2.2 研究區域衛星影像 52 3.3 地理資訊系統資料 55 3.4 研究方法 57 3.4.1正規化差異植生指數(NDVI) 59 3.4.2輻射校正 61 3.4.3 多時期衛星影像 66 3.4.4 區域式分類 69 第四章 實驗成果與討論 74 4.1 研究區地籍圖建立 74 4.2 逐像元影像分類實驗 79 4.2.1 單時期影像實驗 84 4.2.2 二時期影像實驗 85 4.2.3 二時期影像+二時期NDVI實驗 86 4.2.4 逐像元實驗討論 89 4.3 區域式影像分類實驗 91 4.3.1 區域式單時期實驗 93 4.3.2 區域式二時期實驗 95 4.3.3 區域式二時期+二時期NDVI實驗 97 4.3.4 區域式環域實驗 99 4.3.5 區域式重採樣實驗 100 4.3.6 區域式實驗討論 101 4.4 逐像元與GIS區域式精準度討論 104 第五章 調查成果於地理資訊系統之應用 106 5.1 融合影像套疊地籍圖展示 106 5.2 產量推估 108 5.3灌溉用水量推估 111 5.4 灌溉管理主題圖展示 114 第六章 結論與建議 119 6.1 結論 119 6.2 建議 121 參考文獻 122

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    下載圖示 校內:2009-08-28公開
    校外:2009-08-28公開
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