專 題 討 論 題目：植生動態與時頻分析之應用 以淡水河流域之新店溪集水區為例 學生：林郁媚 學號：5101042014

植生動態與時頻分析之應用 摘 要 本研究區域主要是以淡水流域的其中一支流---新店溪流域之集水區與次集水區為樣區，資料的收集有 SPOT 4/ NDVI 1998/1/1~2013/1/31 的NDVI資料、中央氣象局、美國氣候預測中心(Climate Predict Center, CPC)所提供的氣象資料，予以分析。 建立時序資料以及進行校正，採用應用Hilbert-Huang Transform(HHT; Huang, et al. 1998)、小波轉換對氣候因素（溫度、雨量、聖嬰現象等）及植生指標(NDVI)等資料進行時序分析。

根據所使用的軟體及方法所得之結果，探討彼此之間的關係以及應用統計軟體運算瞭解彼此相關性數值的大小。 根據所收集資訊與所進行分析的資料當中，對新店溪流域之植生情況、土地利用與水土保持給予評估和建議策略。

工 作 項 目 集水區之樣區選取 氣候變遷對集水區植生之影響 資料蒐集與分析、 文獻回顧 SPOTGT下載 氣象因子資料 NDVI資料轉換與分析 氣象因子資料

時序資料建立與校正 探討氣候變遷與集水區植生之彼此關聯性 量化分析方法 1.HHT 2.WT 3.SPSS 研究樣區 蒐集與分析歷年水文事件 集水區植生於 氣候變遷之影響 探討氣候變遷與集水區植生之彼此關聯性

針 對 重 點 集 水 區 評 估 與 建 議 策略研擬 p l 水土資源保育及綠環境之營造 重點集水區主要影響之特性 水土保持之應用 營造綠環境及建水土資源保育 評估防災治理、保育策略之風險 探討水土保持調適策略

專有名詞之解說部份 植生指標： 一種指數，用來表現及評估地面綠色植物分布及生長的情況。 NDVI(Normalized Difference Vegetation Index；NDVI):‪常態化差值植生指標‬，一般是利用衛星觀測儀器在外太空進行觀測，予以分析遙感觀測所得到的信息。 NDVI數據計算： NDVI = (NIR−RED) ⁄(NIR+RED) 植物進行光合作用以及樹葉對光有反射的現象，NDVI是利用植物對紅光及近紅外光的反射所得之數值。 NDVI數值會介於-1到1之間。 當RED=0時，有最大值1；反之，當NIR=0時，有最小值-1，其中NIR為近紅外光反射；RED為紅光反射。（2008 林昭遠）

前言 ＊新店溪流域之集水區再予以細區分為都市區、翡翠水庫區以及山區等次集水區。

各集水區之氣象站與代碼 集水區 氣象測站 測站代碼 測站座標 新店溪 四堵(Sidu) C0A540 E 121˚44.25’ N 24˚53.65’ 桶後(Tonghou) C0A570 E 121˚35.50’ N 24˚51.02’ 信義(Xinyi) C0A9H0 E 121˚33.53’ N 25˚1.87’ 木柵（Muzha） C1A690

資料蒐集： （1）NDVI值：資料來源 http://www.spot-vegetation.com/faqnew/index.html SPOT 4/VGT 衛星影像從1998年1月至2012年6月 （2）中央氣象局：採用1998年～2012年所提供之雨量、 溫度之資料 （3）美國中央氣象局：根據美國氣候預測中心CPC所提 供近30年來的ONI多重尼諾指數 （Oceanic Nino Index）

研究方法 時序資料分析 HHT(Hilbert-Huang Transform, Huang, et al. 1998) 此方法為黃鄂博士所提出，由EMD (經驗模態分解)及HT (Hilbert Transform)兩個步驟所組成，對於非穩定與非線性的資料處理方面有良好的效果。 經驗模態分解(EMD)可將訊號分解為本質模態分解(IMF)的組合，並獲得趨勢線。 統計軟體SPSS進行分析

研究方法 Wavelet Transform(小波轉換) 本計畫中採用小波轉換分析方法(Wavelet Transform)分析植生指標(NDVI)與氣候等時序資料，此分析方法由Morlet and Grossman提出。 本研究以離散小波變換(DWT)為主，可在所有可能的縮放與平移上操作。 統計方法：線性回歸分析SPSS

數據與結果 新店溪流域翡翠水庫區 新店溪翡翠水庫集水區NDVI原始時序資料 新店溪翡翠水庫集水區NDVI校正後序資料

新店溪流域翡翠水庫集水區NDVI之時頻圖

新店溪流域翡翠水庫集水區的植生指標之本質模態函數（IMF）  

新店溪集水區植生指標趨勢 次集水區植生指標 山區>翡翠水庫>都市區 都市區於2005年 植生指標降低 中央氣象局指出 台灣百年溫度上升 僅0.8~1.6℃但都市區集水 區在10年內溫度升高 1.1℃ 推估受到溫室及熱島效應

小 結 上游的集水區為山林地區，較少受到外來的人為性破壞，植物生長區域較多，翡翠水庫的部份除了原本的原住民部落的開墾外其他似乎較少人類開發。 下游的部份，有建築區、農田區、遊樂區，人為的破壞性較高，因此植生指標較低。 行政院經濟部水利署所調查資料顯示，新店溪流域原本就隸屬淡水河流域的三大分支之一，地理環境是屬於水源豐富之處，植生從熱帶亞熱帶暖溫帶以及涼溫帶的植物都有(行政院經濟部水利署，2012)。

新店溪翡翠水庫集水區植生指標平均值為183（新店溪上游集水區植生指標平均值為191、新店溪下游集水區植生指標平均值為173），新店溪的氣象測站四堵、桶後、信義、木柵分別在401m、387m、260m、51m 高度， 由新店溪流域的三個次集水區的植生指標值得知，新店溪上游的集水區的植生指標>翡翠水庫集水區>下游集水區。

後 續 工 作 項 目 1. 蒐集主要集水區以及次集水區植生資料及氣象資料進行相關性的分析（統計分析） 2. 蒐集關於氣象、氣候等相關資料與植生資料進行分析比對相關性 3. 提出對於有建設性的模型及建議予相關單位與學術單位，可供治理或繼續研究之策略與方法

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