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研究生: 葉俊佑
Yeh, Chun-Yu
論文名稱: 高解析度衛星影像應用於國道邊坡保護工程調查之研究
Apply the High Resolution Satellite Imagery to the Investigation of the Protection Treatment of the Slope of Freeway
指導教授: 陳時祖
CHEN, Shih-Hsu
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 資源工程學系
Department of Resources Engineering
論文出版年: 2004
畢業學年度: 92
語文別: 中文
論文頁數: 164
中文關鍵詞: 中華衛星二號影像融合判釋邊坡保護工程IKONOSQuickBird
外文關鍵詞: ROCSAT-Ⅱ, Image fusion, Interpretation, Protection treatment on the slopes of freeway, QuickBird, IKONOS
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  •   本研究主要目的在於探討使用何種方法以及在什麼樣的情況下,能快速且正確的調查高速公路邊坡保護工程狀況,因此使用目前全球最高解析度之商業衛星QuickBird衛星影像與IKONOS衛星影像來進行判釋調查高速公路邊坡保護工程。QuickBird之多光譜態影像雖富有較高色彩資訊的空間解析度,研究結果顯示仍然未能達到應用於邊坡保護工程判釋調查所需之解析度,因此本研究將具較高空間解析度的全色態影像與富有色彩資訊但空間解析度較差的多光譜影像進行各種影像融合(Image Fusion),將其融合成同時富有色彩資訊且達到全色態影像空間解析度的融合影像。融合成果與航空影像以及現場調查結果進行比對,探討高解析度衛星影像經影像融合後使用於判釋邊坡保護工程之應用性,研究結果顯示,在調查邊坡保護工程這種工作,QuickBird衛星之融合影像其判釋效果已近似於空間解析度0.35公尺之數值航空影像。
      已於2004年5月21日發射的中華衛星二號,其全色態影像空間解析度為2公尺,多光譜影像空間解析度為8公尺,對地面的解析能力雖不及QuickBird與IKONOS;但其規劃每天均飛越台灣上空獲取影像,增加攝像的機會,也即增加時間解析度。故本研究以融合影像來模擬中華衛星二號空間解析度2公尺之彩色融合產品影像,以探討其應用於邊坡保護工程調查之可行性。研究結果顯示,本研究模擬中華衛星二號之融合影像,其空間解析度仍未足以達到完善調查邊坡保護工程之能力,但對於一般邊坡災害已可看得清楚。本研究結果未來可衍生做為邊坡保護工程破壞之監測,以及重大天然災害對公路邊坡破壞程度之調查等等。

      This study is a feasibility study, which tries to interpret the slope protection treatment of the freeway of Taiwan by the commercial high- resolution satellite image. QuickBird and IKONOS imageries own the best spatial resolution among the present commercial satellite image systems. Although the multispectral images of QuickBird and IKONOS include rich spectral information, but the result shows that spatial resolution of those images didn’t reach the requirement of our objection. Therefore, panchromatic and multispectral images were merged in order to produce the fusion images with spectral characteristics of multispectral images and the spatial information of panchromatic images. Several fusion methods were studied to try to produce the best result. Compared with those information obtained by ground truth investigation and aerial images study, the ability of the high-resolution satellite fusion image for our purpose is defined. The results show that the interpretation ability of QuickBird fusion images for our special purpose is nearly as good as the ability of aerial images with 0.35m ground resolutions.
      On May 21, 2004, ROCSAT-Ⅱ had been successfully launched. The ROCSAT-Ⅱpossess panchromatic images with 2m spatial resolution and multispectral images with 8 m spatial resolution. Though the spatial resolution of ROCSAT-Ⅱ image is inferior to QuickBird and IKONOS image, but it pass over Taiwan every morning, so its temporal resolution is better than QuickBird and IKONOS. In this thesis, the simulated 2m spatial resolution ROCSAT-Ⅱ images were made by re-sampling of QuickBird and IKONOS images. These simulated images didn't have a clear view of the protection treatment measures of the freeway slopes, but they are able to observe the larger scale failure on the slope.

    摘要 Ⅰ Abstract Ⅱ 誌謝 Ⅲ 目錄 Ⅳ 表目錄 Ⅶ 圖目錄 Ⅷ 第一章 緒論 1 1. 1 研究動機與目的 1 1. 2 研究流程與方法 3 1. 3 研究區概述 6 1. 3. 1 研究區地理位置 6 1. 3. 2 道路交通 11 第二章 前人研究 13 2. 1 遙感探測基本理論 13 2. 2 衛星遙感探測影像發展 14 2. 3 遙測影像融合 17 2. 4 高解析度衛星影像之幾何糾正應用 19 2. 5 衛星遙測影像在地物判釋之應用 20 2. 6 邊坡保護工程簡介 21 2. 6. 1 坡面保護工程之種類 22 2. 6. 2 擋土護坡工程之種類 23 2. 6. 3 邊坡排水工程種類 27 2. 7 南二高邊坡保護工程 28 2. 7. 1 格框護坡 28 2. 7. 2 植生工法 29 2. 7. 3 其他工法 30 2. 7. 4 排水工程 32 第三章 本研究所使用之遙測資料與軟體介紹 34 3. 1 Quickbird衛星簡介 34 3. 1. 1 QuickBird遙測攝影之解析度 34 3. 1. 2 QuickBird之影像種類與影像等級 36 3. 1. 2. 1 QuickBird之影像種類 36 3. 1. 2. 2 QuickBird之影像等級 37 3. 2 IKONOS衛星簡介 39 3. 2. 1 IKONOS遙測攝影之解析度 39 3. 2. 2 IKONOS影像產品種類 44 3. 3 IKONOS與Quickbird 衛星影像之成像方式 45 3. 4 數值航空影像介紹 47 3. 5 本研究所使用之遙測資料時間因素 49 3. 6 本研究使用軟體之介紹 50 第四章 研究方法 53 4.1 室內遙測影像處理 55 4. 1. 1 影像融合 55 4. 1. 1. 1 影像融合簡介 55 4. 1. 1. 2. 影像融合定義及基本方法 56 4. 1. 1. 3 IHS彩色模型融合法 58 4. 1. 1. 4 影像之灰度值正規化 64 4. 1. 1. 5 正交濾核型(kernel-based)IHS彩色模型之飽和度補償 67 4. 1. 1. 6 正交濾核型IHS正規化飽和度補償 74 4. 1. 1. 7 PCI Advanced Pansharpening融合法 75 4. 1. 2 影像前後處理 75 4. 1. 2. 1 影像套合 75 4. 1. 2. 2 影像增揚 76 4. 2 野外邊坡保護工法現地調查 77 4. 2. 1 調查作業之先前規劃 77 4. 2. 2 現地調查所使用儀器與使用項目 77 4. 2. 3 現地調查表之項目及紀錄格式 77 4. 3 判釋元素分析 82 第五章 成果與分析 86 5. 1 融合影像成果 86 5. 1. 1 QuickBird部分 86 5. 1. 2 IKONOS部分 93 5. 2 融合影像成果對邊坡保護工程判釋之比較 98 5. 2. 1 案例邊坡探討 99 5. 2. 2 綜合各案例之結果 139 5. 3 成果分析 140 5. 3. 1 影像融合前後視覺定性分析之分析 141 5. 3. 2 影像融合前後光譜特徵變化之定量分析 142 5. 4 討論 151 第六章 結論與建議 154 6.1 結論 154 6.2 建議 156 參考文獻 158

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    校外:2004-08-02公開
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