應用航空影像分析於邊坡位移場之方法學研究

Abstract

應用流體力學領域中質點影像速度儀（Particle Image Velocimetry, PIV）的技術於邊坡之位移場分析中，期望可彌補傳統調查方式不經濟、調查結果不連續的特性。梨山地區為國內典型的地滑地，因其面積廣大且已有豐富的相關研究可供比對，故選定其為研究區域。 本研究前期的工作為航空照片之蒐集與正射。正射成果較佳的航空影像為民國76、77、82和90年所攝得，正射前後控制點均方根誤差均在兩公尺以內，以此四張影像可進行三組PIV的分析。分析結果的精度與分析參數的選定有關，簡單地利用單幅影像的旋轉提供一組影像進行比對，即可探討搜索視窗的大小與估計位移量、地表位移特徵表現力和分析結果的精度間的關係，進而決定出適當的分析參數。 除了正射的誤差會影響分析結果的正確度，因為每張航空影像拍攝的時間、使用器具、位置都不相同，影像內容的差異性大，整體的匹配相關係數偏低，造成誤差的產生；包括陰影、植被等依時變異性大的因素，即是應用PIV於邊坡位移場分析需克服的問題。在設定分析範圍與搜索視窗搜索範圍與濾波處理後，可消除位移量過大或方向與鄰近區域不連續等明顯的誤差；接著利用廣域合理性研判（比對坡向與位移量）可快速地、簡單地初步檢核PIV分析所得之地表位移場的合理程度。 在民國77年至82年的航空影像中，控制點的相對位移量最小，且PIV分析結果在各項檢核中均是相對較佳的一組，故進一步與能資所在民國80至81年間量得的監測資料進行比對。東南區因為位移趨勢明顯，比對的相關係數較高，達中度相關；而在陰影處理之後，兩者的相關係數可提升至中至高度相關，可見PIV技術在經由逐步的改良後，應可適用於邊坡之位移場分析。最後依據分析成果以及分析過程中累積的經驗，提出建議之PIV地滑分析方法與流程。