書籍介紹
中文內容大要
過去的水文參數觀測多以單點測站為主，但由於分佈不均，無法完整描述參數變異。近年來，遙測技術的發展提供了更頻繁和更精確的資料，這對於水資源管理至關重要。本計畫整合多種衛星遙測資料，並結合理論模型和深度學習，快速且準確地提取時空水文資訊。透過建構多元遙測與空間資訊應用展示介面，以測試場域之案例實證為基礎，研發模組化工具，並擴大應用於氣象水文、水資源管理、農業用水分析、揚塵防治或集水區監測等領域。
目次
目錄
摘要摘-1
AbstractA-1
目錄目-1
圖目錄圖-1
表目錄表-1
結論與建議結-1
一、結論結-1
二、建議結-6
第一章、前言1-1
一、計畫緣由與目的1-1
二、工作項目及內容1-1
三、重要產出、研發期程規畫1-4
四、工作流程1-5
第二章、基本資料蒐集分析2-1
一、國、內外相關課題應用、分析、技術成果案例2-2
二、數位流域數據及資料盤點2-8
三、衛星影像2-11
四、數位流域基礎資料應用原則2-12
五、新知科普文章2-16
3第三章、數據及資訊整合應用及資料服務3-1
一、資訊整合應用與資料服務規劃3-1
二、多元遙測與空間資訊整合平台系統3-7
三、系統自動化、移轉與維護管理3-29
4第四章、模組研發、驗證與效能評估4-1
一、乾旱預警模組研發4-1
二、河川揚塵預警模組研發4-1
三、農業用水近即時情資分析模組研發4-1
四、水庫水質近即時監測模組研發4-1
五、水庫集水區土砂近即時監測模組研發4-35
5第五章、應用推廣與後續發展方向與策略5-1
一、應用推廣商業模式5-1
二、應用推廣策略與成果5-4
三、後續計畫發展方向及策略5-10
6第六章、資訊安全及相關配合事項6-1
一、資訊安全管理準則6-1
二、資訊安全檢測6-3
7第七章、技術交流7-1
一、專家座談會7-1
二、教育訓練7-8
三、成果發表7-12
參考文獻參-1
附錄一 第六次期中審查意見及回覆
附錄二 113年工作會議意見及回覆
附錄三 113年新知科普文章
附錄四 110-112年審查意見及回覆(請參考電子檔)
附錄五 110-112年工作會議意見及回覆(請參考電子檔)
附錄六 歷次專家座談會(請參考電子檔)
附錄七 多元遙測與空間資訊整合應用四年度總報告(請參考電子檔)
附錄八 乾旱監測與預警模組成果專冊(請參考電子檔)
附錄九 河川揚塵近即時監測與預警模組成果專冊(請參考電子檔)
附錄十 農業用水近即時情資分析模組成果專冊(請參考電子檔)
附錄十一 水庫水質監測分析模組成果專冊(請參考電子檔)
附錄十二 水庫集水區土砂收支評估模組成果專冊(請參考電子檔)
表目錄
摘表-1 XGBoost水庫水質模型績效表摘-5
摘表-2 年計型土砂收支評估成果表摘-11
摘表-3 事件型土砂收支動態評估成果表摘-13
表1 1 PM10超標預警測試績效表(2023年成果)1-13
表2 1 衛星遙測應用於水庫水質監測之相關文獻2-1
表2 2 集水區土砂評估相關文獻2-4
表2 3 水文氣象資料一覽表2-7
表2 4 地文資料一覽表2-9
表2 5 供應資料盤點一覽表2-10
表2 6 用水需求資料一覽表2-11
表2 7 生態環境資料一覽表2-12
表2 8 災害資料一覽表2-12
表2 9 衛星影像應用議題列表2-13
表2 10 衛星影像常用遙測指標評估方式列表2-14
表2 11 已提供之新知科普文章列表2-16
表3 1 資料服務產品說明3-2
表3 2 多元遙測與空間資訊整合平台規格列表3-7
表3 3 各流域與相關資訊說明3-20
表3 4 模組自動化推動歷程與遭遇問題3-30
表3 5 模式及資料庫轉移表3-37
表3 6 平台維護管理計畫3-39
表4 1 水庫水質近即時監測與預警模組精進內容摘要說明4-1
表4 2 水庫水質採用之影像紋理指標相關文獻回顧4-5
表4 3 Sentinel-2衛星影像日期與水質監測日差距統計表(石門水庫為例)4-6
表4 4 各水庫網格與監測資訊匹配表4-11
表4 5 水庫監測點網格蓄水區與非蓄水面積比例表4-12
表4 6 水庫水質應用網格4-15
表4 7 XgBoost水庫水質參數表4-20
表4 8 XgBoost水庫水質結果表4-21
表4 9 水庫水質管理與應變作為4-31
表4 10 水庫集水區土砂生產環境及水質環境健檢指標估計方式4-33
表4 11 土砂收支快速評估公式4-39
表4 12 通用土壤流失公式4-40
表4 13 河道輸砂量-何黃氏1992年公式4-40
表4 14 河道輸砂參數(何黃氏1992年公式)4-41
表4 15 崩塌土砂量公式4-41
表4 16 邊坡坡度推估崩塌深度法4-41
表4 17 集水區工程防砂量相關公式4-42
表4 18 集水區土砂遞移率公式4-43
表4 19 年計型土砂收支模組評估結果4-45
表4 20 石門水庫年計土砂評估結果4-48
表4 21 石門水庫子集水區土砂流失統計表4-49
表4 22 曾文水庫年計土砂評估結果4-53
表4 23 曾文水庫子集水區土砂流失統計表4-54
表4 24 牡丹水庫年計土砂評估結果4-57
表4 25 牡丹水庫子集水區土砂流失統計表4-58
表4 26 南化水庫年計土砂評估結果4-62
表4 27 南化水庫子集水區土砂流失統計表4-63
表4 28 德基水庫年計土砂評估結果4-67
表4 29 德基水庫子集水區土砂流失統計表4-67
表4 30 霧社水庫年計土砂評估結果4-70
表4 31 霧社水庫子集水區土砂流失統計表4-71
表4 32 明德水庫年計土砂評估結果4-74
表4 33 明德水庫子集水區土砂流失統計表4-75
表4 34 白河水庫年計土砂評估結果4-79
表4 35 白河水庫子集水區土砂流失統計表4-79
表4 36 離槽水庫集水區土砂流失統計表4-82
表4 37 大埔壩水文觀測站水位-流量關係式4-85
表4 38 修正土壤流失公式4-85
表4 39 Sentinel-1SLC產品解析度4-91
表4 40 Senitnel 1衛星影像資料(升軌)4-93
表4 41 Senitnel 1衛星影像資料(降軌)4-93
表4 42 曾文水庫既有裸露地相干性大於0.3時所佔面積比例(升軌)4-98
表4 43 曾文水庫既有裸露地相干性大於0.3時所佔面積比例(降軌)4-99
表4 44 SRH-2D水流控制方程式4-104
表4 45 SRH-2D輸砂控制方程式4-105
表4 46 大埔水文測站一覽表4-105
表4 47 水文監測資料統計表4-106
表4 48 曾文水庫上游主流河道粒徑分布表4-109
表4 49 上游集水區入庫土砂推估模式檢定驗證結果表4-111
表4 50 彩雲颱風-入庫土砂量推估結果表4-112
表4 51 彩雲颱風-子集水區土砂流失評估結果表4-112
表4 52 0801豪雨-入庫土砂量推估結果表4-114
表4 53 0801豪雨-子集水區土砂流失評估結果表4-114
表4 54 盧碧颱風-入庫土砂量推估結果表4-116
表4 55 盧碧颱風-子集水區土砂流失評估結果表4-116
表4 56 軒嵐諾颱風-入庫土砂量推估結果表4-118
表4 57 軒嵐諾颱風-子集水區土砂流失評估結果表4-118
表4 58 卡努颱風-入庫土砂量推估結果表4-120
表4 59 卡努颱風-子集水區土砂流失評估結果表4-120
表5 1 本計畫開放資料應用可能之商業模式5-3
表5 2 應用推廣策略與方法規劃與執行進度說明5-5
表5 3 單位訪談與技術交流5-6
表5 4 常見高重訪頻率與高空間解析度之付費光學衛星一覽表5-12
表5 5 常見溫室氣體通量監測之衛星一覽表5-17
表7 1 第一次專家座談會相關議程7-2
表7 2 第二次專家座談會議程7-4
表7 3 第三次專家座談會議程7-5
表7 4 第四次專家座談會議程7-7
表7 5 第一次教育訓練之議程7-8
表7 6 第二次教育訓練之議程7-9
表7 7 第三次教育訓練議程7-10
表7 8 第四次教育訓練規劃7-11
表7 9 計畫成果發表規劃7-12
圖目錄
摘圖-1 多元遙測與空間資訊整合平台系統2
摘圖-2 石門水庫透明度2023-07-01至2023-07-10監測點位辨識結果6
摘圖-3 石門水庫葉綠素2023-07-01至2023-07-10監測點位辨識結果6
摘圖-4 石門水庫總磷2023-07-01至2023-07-10監測點位辨識結果7
摘圖-5 水庫集水區土砂收支評估模組分析流程圖10
圖1 1 計畫重要產出及研發期程規劃1-8
圖1 2 整體計畫流程圖1-9
圖3 1 多元資訊整合應用架構圖3-1
圖3 2 遙測與空間資訊整合平台入口圖3-10
圖3 3 多元遙測與空間資訊整合呈現平台系統架構圖3-10
圖3 4 遙測與空間資訊整合平台首頁圖3-11
圖3 5 使用者登入頁面3-12
圖3 6 使用者註冊頁面3-12
圖3 7 圖台功能說明3-13
圖3 8 資料下載服務與管理3-14
圖3 9 CSV檔案下載3-14
圖3 10 乾旱預警系統整體頁面功能說明3-15
圖3 11 區域綜合乾旱指標清單查詢功能3-16
圖3 12 乾旱預警指標空間分布地圖查詢3-17
圖3 13 乾旱預警細部屬性點擊查閱功能3-18
圖3 14 區域綜合乾旱指標時間變化趨勢查詢功能3-18
圖3 15 河川揚塵模式介面呈現3-20
圖3 16 河川揚塵影像輔助資訊介面說明3-21
圖3 17 河川揚塵AOD反衍產品資訊3-21
圖3 18 河川揚塵測站即時資訊呈現3-22
圖3 19 河川揚塵測站PM10超標發生機率呈現3-22
圖3 20 河川揚塵測站時序變化資料呈現3-23
圖3 21 農業用水系統整體頁面3-24
圖3 22 作物用水統計頁面功能說明3-24
圖3 23 種植面積統計分析3-25
圖3 24 競用區與水稻種植區圖層呈現3-25
圖3 25 水庫水質貧養、普養與優養網格數量比例統計3-26
圖3 26 水庫水質測站即時與歷史監測資訊3-27
圖3 27 水庫水質空間分布展示3-27
圖3 28 水庫集水區土砂空間分布視覺化示意圖3-28
圖3 29 水庫子集水區土砂收支成果視覺化示意圖3-28
圖3 30 系統平台移至水利署資訊系統處理流程3-35
圖3 31 系統平台移至水利署資訊系統處理流程3-36
圖4 1 水庫水質監測模組應用區域4-3
圖4 2 水庫水質監測模組分析流程4-4
圖4 3 MOD09GA.V61處理流程4-7
圖4 4 環境部水庫水質監測資料4-8
圖4 5 環境部13座水庫監測位置與相關資訊表4-8
圖4 6 水利署防災資訊服務網水庫即時資訊表4-9
圖4 7 網格與水質監測點位匹配方式4-10
圖4 8 水庫網格與集水區面積圖 4-14
圖4 9 資料類正規化結果(左:葉綠素a/中:透明度/右:總磷)4-15
圖4 10 水庫水質XGBoost模型架構4-17
圖4 11 採集函數示意圖4-17
圖4 12 高斯過程信賴區間4-18
圖4 13 貝葉斯優化示意圖4-18
圖4 14 德基水庫與鳳山水庫測站網格之蓄水面積佔比一覽圖4-22
圖4 15 石門水庫甲藻增生位置圖4-23
圖4 16 石門水庫透明度2023-07-01至2023-07-109影像辨識結果4-23
圖4 17 石門水庫葉綠素2023-07-01至2023-07-10影像辨識結果4-24
圖4 18 石門水庫總磷2023-07-01至2023-07-10影像辨識結果4-24
圖4 19 石門水庫2023-06-29及至2023-07-04衛星影像4-24
圖4 20 石門水庫透明度2023-07-01至2023-07-10監測點位辨識結果4-25
圖4 21 石門水庫葉綠素2023-07-01至2023-07-10監測點位辨識結果4-25
圖4 22 石門水庫總磷2023-07-01至2023-07-10監測點位辨識結果4-26
圖4 23 翡翠、石門、寶山水庫空間分析一覽圖4-26
圖4 24 永和山、明德、鯉魚潭水庫空間分析一覽圖4-27
圖4 25 德基、霧社、鏡面水庫空間分析一覽圖4-27
圖4 26 白河、鳳山、澄清湖、曾文水庫空間分析一覽圖4-28
圖4 27 環境部水庫藻毒事件處理標準作業流程4-30
圖4 28 水庫集水區土砂生產環境及水質環境健檢指標4-32
圖4 29 水庫集水區土砂收支模組應用區域4-36
圖4 30 水庫集水區年計型土砂收支評估模組分析流程圖4-38
圖4 31 水庫集水區事件型土砂收支評估模組分析流程圖4-38
圖4 32 集水區控制點土砂收支評估示意圖4-39
圖4 33 石門水庫集水區土砂流失分布情形(108、109年)4-50
圖4 34 石門水庫集水區土砂流失分布情形(110、111~112年)4-51
圖4 35 曾文水庫集水區土砂流失分布情形(108年)4-55
圖4 36 曾文水庫集水區土砂流失分布情形(109年)4-55
圖4 37 曾文水庫集水區土砂流失分布情形(110年)4-56
圖4 38 曾文水庫集水區土砂流失分布情形(111年)4-56
圖4 39 牡丹水庫集水區土砂流失分布情形(107~108年)4-59
圖4 40 牡丹水庫集水區土砂流失分布情形(109年)4-59
圖4 41 牡丹水庫集水區土砂流失分布情形(110年)4-60
圖4 42 牡丹水庫集水區土砂流失分布情形(111~112年)4-60
圖4 43 南化水庫集水區土砂流失分布情形(108~109、110年)4-64
圖4 44 南化水庫集水區土砂流失分布情形(111、112年)4-65
圖4 45 德基水庫集水區土砂流失分布情形(107年)4-68
圖4 46 德基水庫集水區土砂流失分布情形(108年)4-68
圖4 47 德基水庫集水區土砂流失分布情形(109-110年)4-69
圖4 48 霧社水庫集水區土砂流失分布情形(107~108年)4-72
圖4 49 霧社水庫集水區土砂流失分布情形(109年)4-72
圖4 50 霧社水庫集水區土砂流失分布情形(110年)4-73
圖4 51 霧社水庫集水區土砂流失分布情形(111~112年)4-73
圖4 52 明德水庫集水區土砂流失分布情形(108~109年5月)4-76
圖4 53 明德水庫集水區土砂流失分布情形(108年6月~110年)4-76
圖4 54 明德水庫集水區土砂流失分布情形(111年)4-77
圖4 55 明德水庫集水區土砂流失分布情形(112年)4-77
圖4 56 白河水庫集水區土砂流失分布情形(110年)4-79
圖4 57 白河水庫集水區土砂流失分布情形(111年)4-80
圖4 58 白河水庫集水區土砂流失分布情形(112年)4-80
圖4 59 事件型土砂收支動態評估模組執行流程圖4-84
圖4 60 農村發展與水土保持署裸露地判釋方法流程圖4-87
圖4 61 Sentinel-1拍攝模式介紹4-90
圖4 62 臺灣使用Sentinel 1圖幅框4-91
圖4 63 DInSAR流程圖4-92
圖4 64 曾文水庫既有裸露地2024/2/8、2024/3/15影像相干性＞0.3之分布圖(升軌)4-96
圖4 65 曾文水庫既有裸露地2024/2/22、2024/3/29影像相干性＞0.3之分布圖(降軌)4-97
圖4 66 曾文水庫凱米颱風崩塌地與影像相干性<0.3之空間分布圖(升軌)4-101
圖4 67 曾文水庫凱米颱風崩塌地與影像相干性<0.3之空間分布圖(降軌)4-102
圖4 68 曾文水庫凱米颱風崩塌地相干性組體圖(升軌)4-103
圖4 69 曾文水庫凱米颱風崩塌地相干性組體圖(降軌)4-103
圖4 70 曾文水庫事件型土砂收支模組水文資料分布圖4-107
圖4 71 SRH-2D網格建置成果圖4-108
圖4 72 SRH-2D河道粒徑與曼寧N值設定分布圖4-109
圖4 73 SRH-2D出入流邊界設定分布圖4-110
圖4 74 110年彩雲颱風-集水區土砂流失分布情形4-113
圖4 75 0801豪雨-曾文水庫集水區土砂流失分布情形4-115
圖4 76 盧碧颱風-曾文水庫集水區土砂流失分布情形4-117
圖4 77 軒嵐諾颱風-曾文水庫集水區土砂流失分布情形4-119
圖4 78 卡努颱風-曾文水庫集水區土砂流失分布情形4-121
圖5 1 Pléiades立體相對應用案例(杜拜地區2米DSM)5-14
圖5 2 SkySat-C立體相對應用案例(華盛頓州聖海倫山 DSM) (A) DSM及 (B)與4月間高程差 (Bhushan et al., 2021)5-14
圖5 3 KOMPSAT-3立體相對應用案例5-15
圖6 1 網頁弱點掃描結果6-3
圖6 2 網頁源碼掃描結果6-4
圖7 1 第一次專家座談會辦理情形圖7-3
圖7 2 第二次專家座談會辦理情形圖7-4
圖7 3 第三次專家座談會辦理情形圖7-6
圖7 4 第四次專家座談會辦理情形圖7-7
圖7 5 第一次教育訓練辦理情形圖7-9
圖7 6 第二次教育訓練辦理情形圖7-10
圖7 7 第三次教育訓練辦理情形圖7-11
編／著／譯者簡介
編/著/譯者簡介
逢甲大學擁有工、商、理、人文社會、資訊電機、建設、經營管理、金融、國際科技與管理、跨領域等10所學院，提供38個學士班、41個碩士班、14個博士班，以及17個碩士在職專班和3個進修學士班。全校共頒授57種學士學位、76種碩士學位和14種博士學位，學生總數超過2萬人，教職員近2,200人，並培育出超過17萬名校友，成為中部地區最大規模的高等學府。
逢甲大學於民國88年在建設學院成立了「營建及防災研究中心」，旨在結合校內土木、水利、水土保持、都市計畫、空間資訊、土地管理、智慧科技、景觀規劃與環境營造等各領域的科研人才，積極投入國土防災與生態保育的研發與建教合作，回饋社會，提升人民福祉。
中心秉持「生態家園、國土保安、永續台灣」的指導原則，從事生態保育資訊科技應用、水資源規劃、坡地防災與經理、水利防災與經理、營建土木技術氣候變遷、監測技術與空間資訊系統、智慧科技應用、景觀規劃與環境營造等多領域的教學研究與產學合作。
為了達成這些目標，中心整合校內各相關院系的科研資源，開發並承辦工業界及民間機構委託的各類業務計畫與研究專題，並積極提升本校在生態保育及防災科技領域的服務能力與技術水平。此外，中心也利用專業團隊和研發成果，逐步將校內的保育與防災知識進行宣導與教育，並已取得顯著的成果。
序言／導讀
序言
水文參數觀測過去多以單點的水文站或氣象站為主，獲得的資料雖極富參考價值，卻時常因為測站分佈不足或不均勻，導致無法完整地描述空間上的參數變異情形。
近年來，遙測技術日新月異，頻度及精度皆大幅改善，為強化廣域水文資訊的掌握，應用於水資源規劃管理，爰此，本計畫基於遙測資料處理的觀點整合多元空間數據、新興的遙測衛星觀測資料與數值模式分析成果等，例如：AQUA/TERRA-MODIS、HIMAWARI-8、Sentinel-1及Senitnel-2等遙感影像資源，結合日趨成熟的理論模型與深度學習資料訓練框架，期待快速且準確地提取時空水文、水資源資訊。
透過擴大並優化「多元水源智慧調控-2.水資源物聯網感測技術創新研發」之衛星解算技術成果，建立全臺空間網格水文資訊模式，作為後續水資源規劃管理、智慧農業、揚塵監測、集水區監測與試場域規劃之重要基礎資料及參據，並持續評估且導入國內外遙測資源，提升空間資訊完整性，搭配地面觀測資料，近即時的輔助資料的校正工作。藉由多元遙測與空間資訊應用平台的建構，以測試場域之案例實證為基礎，研發模組化工具，除輔助水資源管理外，擴大應用於農業用水分析、揚塵防治或集水區監測等領域。
分類
其他詳細資訊
- 英文題名：Integrated Applications of Multisource Remote Sensing and Spatial Information
- 適用對象：成人(學術性)
- 關鍵詞：遙測，乾旱預警，河川揚塵，農業用水估計，水庫水質，土砂收支
- 附件：CD-ROM
- 頁/張/片數：500
授權資訊
- 著作財產權管理機關或擁有者：經濟部水利署水利規劃分署
- 取得授權資訊：聯絡處室：秘書室
姓名：黃瓊玉
電話：04-23304788-1131
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