应用spot卫星影像进行山坡地变迁监测

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1、應用SPOT衛星影像進行山坡地變遷監測R89228007地環所一年級張立群一.研究動機欲使用SPOT衛星影像來直接使用人工判釋變遷現象的發生是有困難的。希望藉由本研究所研習的專家系統的建構方法，實際完成建構適用於在衛星影像上判釋山坡地的變遷現象的專家系統，並藉由VisualRuleStudio專家系統的介面及邏輯推理原理，判別在不同時期的衛星影像上，是否有人為變遷地表覆蓋物的情況發生，並測試系統成效。二、研究目的利用多時段SPOT衛星影像中的地物光譜特徵資訊及其他的輔助資訊，來判別山坡地變遷中，自然變遷和人為變遷的型態過濾分離。並希望在使用有限的空間資訊下

2、，盡量的達成最精確的判釋。三、研究方法本報告使用專家訪談法，將訪談記錄有關地物變遷的光譜特徵和其他的客觀條件收集整理並正式化，以Rule-Based的方式來建立法則，然後建立山坡地地物變遷判釋專家系統。在這個系統中，由系統對使用者收集資訊來進行地物變遷的自動化判釋。四、專家系統之建構一般而言，必須經過以下的程序方可建立專家系統。雖然這六個程序看來並不困難，但其中必須投入的人力、物力與時間卻是超乎想像。六個程序的作業內容如圖所示，分述如下：1.界定問題首先要將系統的功能做定位，定義這個系統是要用來解決什麼問題是很重要的，這也是系統成敗之關鍵。系統的定位若定義

3、得當，不但確實能發揮專家系統的特性，而且成功率高；反之，則無法發揮專家系統的特性。2．形成觀念確定了專家系統所要解決的問題之後，即針對需求找尋解決問題的相關知識與經驗。要取得知識有兩種途徑，一為訪談該領域之專業人員，即所謂的相關領域的專家；一為參考已發表的文獻。文獻的整理較為容易，而專家腦中知識的獲取則較為費事，需要藉由訪談的方式來取得專家的學問。3．正式化無論是藉由專家訪談，或是相關文獻的收集，在完成知識的整理與組織工作之後，緊接著必須從事將知識整合給電腦理解的工作。配合所選擇的建構工具之特性，將範圍內的知識轉換成電腦能懂的型式。知識的表達方式有很多種，

4、但最主要的有架構法、語意網路法、規則法三種。通常，表達方式也受到選用的建構工具所限制。在設計時，系統設計人必須假想自己是推論機，根據使用者所輸入的各種情況，藉由整理出來的專業知識來推導結論以回答使用者的問題，並記錄推導的過程。4．建構系統建構系統時，必須根據知識的特性及知識的表示方法來選擇，因建構工具有其本身之特性，選擇得好，才能適當的發揮系統的功能。5.檢核系統最後的工作，是要對建構好的系統進行測試，測試的重點在於系統是否能夠推得正確的結論，以及使用者感到人性化的使用方式。圖一專家系統的建置步驟五、山坡地變遷判釋專家系統建置程序1.問題界定山坡地開發為農

5、業使用，有日趨增加的趨勢，而且農業經濟價值高的作物，通常對水土保持都有不良的影響。另外，都市周邊的山坡地區，因負有保護都市城鎮周邊環境的功能，卻因為非農業使用的發生，造成生態環境的變化，以及人為不當的開發情形嚴重，導致山坡地災害頻繁，所以對於如何有效的監測山坡地土地利用的變遷，避免不適當的開發土地，其重要性是無庸置疑的。但是對於山坡地的土地利用型態變遷的監測，是一項龐大又耗時的工作，傳統的監測方法不外乎是野外實地調查，或是藉由航空照片人工判釋的結果，來發現土地利用型態的改變，不論是用上述的任一種方式，都是非常的浪費人力與時間，本研究考量在衛星影像進行山坡地

6、變遷監測時，常有自然變遷的現象和人為變遷的現象混雜的情況，使得對於山坡地的管理監測工作更為不易，所以假設了幾個自然變遷的現象(圖二)，並嘗試建置專家系統將其和人為變遷的狀況中分離出來，以利對於山坡地監測的工作進行。圖二系統所要處理的課題2.觀念形成本系統的建構以訪談及文獻的回顧來抽離專家的知識，訪談的對象為台大地理系主任朱子豪教授。訪談準備資料是SPOT衛星影像。利用ERDASIMAGE為展示資料的工具，由專家對於現有影像及資料進行判釋，同時解說其判釋的法則及關鍵。其訪談整理可歸納出了9個自然變遷的現象，以及其判釋條件整理如下：表一山坡地變遷判釋條件專家知

7、識整理表3.正式化經過訪談資料的整理，本研究根據結果採用法則式的知識表現法(Rule-based)將專家的知識彙整並加以外顯化如下：判釋規則正式化case1農作物用地if光譜變化yes田墎yesandif時期一地物植物yes時期二地物裸露地yes時期三地物植物yes時期四地物裸露地yesor時期一地物裸露地yes時期二地物植物yes時期三地物裸露地yes時期四地物植物yesthenitis自然變遷case2落葉林地if光譜變化yes田墎noandif時期一時間91011月yes時期二時間1212月yes時期三時間345月yes時期一紅光>時期二紅光yes時

8、期二紅光<時期三紅光yesthenitis自然變遷case3崩塌地