智慧影像判釋技術於集水區水源保育之管理應用

本計畫工作項目包括資料蒐集彙整及處理分析、建置水源保育智慧影像管理平台，集水區無人機攝影實務應用、智慧影像判釋技術評估，已完成工作說明如下：
由於集水區過度的開發，在極端性氣候增加的情況下，導致坡地崩塌及土石滑動之災害頻繁發生，且為在人力有限之情形下有效控管集水區保留地超限及違法利用事件，發展智慧影像判釋技術於集水區水源保育之工作將有利於相關單位進行監督、控制及後續管理之作業。本計畫工作項目包含：一、資料蒐集彙整及處理分析，二、建置水源保育智慧影像管理平台，三、集水區無人機攝影實務應用，四、智慧影像判釋技術評估。
一、本計畫已完成彙整各相關單位，包含內政部(地政司、國土測繪中心)、農委會(林務局、水保局)、環保署(水質保護處)、經濟部之違規管理與稽查機制，並依據本計畫影像判釋應用精神提出其優缺點評析。在文獻彙整方面，主要蒐集國內外有關遙測影像分析及相關技術之文獻，亦有各不同載具所獲得之遙測資料，進行不同尺度與光譜特性之應用現況說明，將現有遙測技術種類、來源與功能等特性，分別進行初步蒐集與簡單說明。在國土監測上，資料顯示目前僅有中國大陸以衛星影像進行國土監測，瞭解國土變動或違規濫墾的行為，國外其他國家主要係針對遙感技術與土地資訊系統的進行發展，較偏向基礎資料調查及研究。此外，本計畫針對國家地理資訊系統、農委會資料開放平台地理資料集、NGIS生態資源資料庫、地理資訊倉儲中心圖資蒐集關於本計畫需求之環境敏感圖資，建立於整合性資訊系統「水源保育智慧影像管理平台」。
二、在建置水源保育智慧影像管理平台之工作上，本計畫系統結合MIS、GIS、GPS遙測等資訊管理與攝影測量技術，並配合經濟部水利署水源保育與回饋業務法規，建立一整合性資訊系統「水源保育智慧影像管理平台」。系統主要分為兩大主軸，分別為「影像判釋變異點查詢」及「影像判釋GIS查詢與應用」。
三、執行水利署提出之疑似土地違規利用案例，或集水區水源水質水量關注議題，至指定區域地點執行無人載具攝影勘查任務，包含新北市鳶山堰(會報編號012-015)、臺南市山上區(會報編號12-003)、桃園市大溪區(會報編號013-004、011-006、011-008、013-001)、南投縣竹山鎮(會報編號013-009)、苗栗縣頭屋鄉(會報編號009-013)，做為後續相關案件輔助參考，並針對無人飛行載具之優缺點進行評析。
四、在智慧影像判釋技術評估方面，本計畫完成水質水量保護區巡查系統近三年之相關數據統計，另外亦針對新北市及桃園市之案件進行統計。個案報告主要分為兩大部分，第一部分為自水質水量保護區巡查系統中查詢新北市與桃園市近三年有實際違法之控管案件，並從中挑選案件共26件做成個案彙整報告；第二部分為配合水利署之需求針對部分案件做個案報告並執行空拍作業，另外查詢衛星影像圖以判釋違規地點違規前、後之影像差異，共計9份。
遙測影像之智慧影像判釋可行技術方面，本團隊利用過去衛星遙測影像資料，針對新店溪上游集水區之地貌變異作智慧判釋，以掌握利用NDVI植生指數用於判釋集水區地貌變遷情形之實際應用以及優勢。另外提出導入卷積神經網絡作為變異點判釋方法，透過卷積神經網路對於影像處理之優勢，應用於航拍影像之土地利用分佈面積之推論。
智慧影像判釋於水源保育與土地利用管理，利用遙感探測技術獲取高解析度衛星影像，透過影像分析技術比對不同時期的衛星影像，找出地表有變化且疑似違規使用的點位，如新增建物、森林盜伐等，後續將相關資料上傳至本計畫發展之水源保育智慧影像管理平台。提出光譜影像於水資源管理之規劃，包括：水文水量管理應用、水質管理應用。再提出於土地利用管理之應用，包括：地物分類、地形地貌變化量評估、針對崩塌裸露地自動化判釋、災害規模評估等。
透過無人載具 (UAV) 拍攝之影像，以Altizure網路雲端演算並建立勘查任務之周遭環境的3D建模。3D模型計價方式取決於模型的大小，建模計價方式將以相機機型、匯入照片數量、拍攝區域、飛行高度、影像重疊比率、拍攝角度等參數進行估算。虛擬實境與替代實境可不到標的物現場，能於遠端及影像實境技術，得知現場的情況，而擴增實境與混合實境能夠在現場獲得標的物目視以外的資訊。若能將虛擬的資訊或形體能結合現實世界呈現於使用者眼前，在教育訓練、推廣保育水資源或其他目的，便能有多元的利用方式。