TWI740765B - 結合空拍遙測與圖形像素解析推估裸露地面揚塵排放之方法 - Google Patents
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Abstract
本發明係為一種結合空拍遙測與圖形像素解析推估裸露地面揚塵排放之方法，包含有選定監測位址及航空拍攝取得影像之步驟、監測空氣品質及氣象資料之步驟、啟動圖像處理軟體之步驟、建構影像比例尺設定之步驟、施行影像RGB色階識別設定之步驟、啟動測量功能之步驟、導入監測位址之氣象風場資料及懸浮微粒數值之步驟、及建構風速與揚塵經驗排放係數之步驟；藉此，俾提供一種利用空拍影像，並據以分析風速、風向及懸浮微粒濃度，以達正確推估揚塵排放之結合空拍遙測與圖形像素解析推估裸露地面揚塵排放之方法。
Description
本發明係為一種結合空拍遙測與圖形像素解析推估裸露地面揚塵排放之方法，特別是一種可利用空拍影像，並據以分析風速、風向及懸浮微粒濃度，以達正確推估揚塵排放之結合空拍遙測與圖形像素解析推估裸露地面揚塵排放之方法。
目前之營建工地、農用地表面無鋪設柏油、水泥或無植物生長之裸露地，當該些裸露地的表土為裸露、乾燥或無覆蓋物之形態時，經由生物接觸、風吹、車輛經過該些裸露地時，很容易引起揚塵形成懸浮微粒而產生空氣污染，影響空氣品質；尤其，在河灘、農地特別容受到風吹揚塵影響空氣品質，在風速較快且河川乾涸或休耕的季節，其懸浮微粒因風吹所產生的排放量可能達到人為污染源之10倍以上。
因此，如何對該些地面進行揚塵監測，並據以分析風速、風向、懸浮微粒濃度與裸露地面積間之關係，並達到揚塵及氣象條件影響下之空氣品質分析，實乃目前政府與環境保護單位所急欲解決之課題。
本發明之目的，即在於改善上述之缺失，俾提供一種利用空拍影像，並據以分析風速、風向及懸浮微粒濃度，以達正確推估揚塵排放之結合空拍遙測與圖形像素解析推估裸露地面揚塵排放之方法。
為達到上述目的，本發明之結合空拍遙測與圖形像素解析推估裸露地面揚塵排放之方法，包含有如下之步驟：
選定監測位址及航空拍攝取得影像：選定監測位址，並利用飛行載具對該監測位址以垂直攝影方式拍攝影像資料；
監測空氣品質及氣象資料：在所選定監測位址之上、下風處分別設置氣象感測器，用以測量該監測位址之空氣品質及溫度、濕度、風向、風速等氣象資料；
啟動圖像處理軟體（Image J）及導入監測位址之影像資料：開啟Image J 圖像處理軟體，並將上述所拍攝監測位址之影像資料匯入該Image J 圖像處理軟體作為識別影像，進行後續影像檔案處理；
建構影像比例尺設定：藉由圖像處理軟體在所導入之識別影像中建立比例尺，然後推算出測量該監測位址時所需之範圍長度及面積；
施行影像RGB色階識別設定（RGB color threshold）：設定識別影像為三原色，並利用拾色器和選色器選取識別影像中目標裸露地之像素顏色，然後調整顏色閾值（色調、飽和度、明亮度或RGB三色），使該識別影像中裸露地面區域之顏色為一致，使影像色彩簡單化、提高辨識正確性；
啟動測量功能（Measure）：將監測位址設置氣象感測器之位置分別向外推展一預設距離後，計算測量監測位址向外推展後之推展面積，然後利用飛行載具所拍攝取得識別影像反衍算出該監測位址之裸露地面積，接著將推展面積與裸露地面積相除而可得裸露地比例；
導入監測位址之氣象風場資料及懸浮微粒數值：將設置於監測位址所設氣象感測器所測得之氣象資料及懸浮微粒數值導入圖像處理軟體；
建構風速與揚塵經驗排放係數：依據所監測位址之氣象風場資料、懸浮微粒數值及裸露地比例，即可推算出不同懸浮物之風速與揚塵經驗排放係數，如下列所示：
PM
1：EF=2.02xU
1.7x裸露地比例(%)；
PM
2.5：EF=1.4xU
1.7x裸露地比例(%)；
PM
10：EF=2.42xU
1.4x裸露地比例(%)；
U：風速（m/sec）。
藉此，俾提供一種利用空拍影像，並據以分析風速、風向及懸浮微粒濃度，以達正確推估揚塵排放之結合空拍遙測與圖形像素解析推估裸露地面揚塵排放之方法。
有關本發明為達到目的所運用之技術手段及其構造，茲謹再配合圖1所示之實施例，詳細說明如下：
如圖1所示，實施例中之結合空拍遙測與圖形像素解析推估裸露地面揚塵排放之方法，包含有如下之步驟：
選定監測位址及航空拍攝取得影像：選定監測位址，並利用飛行載具對該監測位址以垂直攝影方式拍攝影像資料（照片或影片）。
監測空氣品質及氣象資料：在所選定監測位址之上、下風處分別設置氣象感測器，用以測量該監測位址之空氣品質（如：PM
1、PM
2.5、PM
10）及溫度、濕度、風向、風速等氣象資料。
啟動圖像處理軟體（Image J）及導入監測位址之影像資料：開啟Image J 圖像處理軟體，並將上述所拍攝監測位址之影像資料匯入該Image J 圖像處理軟體作為識別影像，進行後續影像檔案處理。
建構影像比例尺設定（Set Scale）：藉由圖像處理軟體（Image J）在所導入之識別影像中建立比例尺（設定標的物施行比對），然後推算出測量該監測位址時所需之範圍長度及面積。
施行影像RGB色階識別設定（RGB color threshold）：設定識別影像為三原色（RGB Color），並利用拾色器（Color Picker）和選色器（Color Choosers）選取識別影像中目標裸露地之像素顏色，然後調整顏色閾值（色調(Color tone)、飽和度(saturation)、明亮度(Brightness)或RGB三色），使該識別影像中裸露地面區域之顏色為一致，使影像色彩簡單化、提高辨識正確性。
啟動測量功能（Measure）：將監測位址設置氣象感測器之位置分別向外推展一預設距離（如：25公尺）後，計算測量監測位址向外推展後之推展面積，然後利用飛行載具所拍攝取得識別影像反衍算出該監測位址之裸露地面積，接著將推展面積與裸露地面積相除而可得裸露地比例。
導入監測位址之氣象風場資料及懸浮微粒數值：將設置於監測位址所設氣象感測器所測得之氣象資料（如：風速）及懸浮微粒數值（PM
1、PM
2.5、PM
10）導入圖像處理軟體（Image J）。
建構風速與揚塵經驗排放係數：依據所監測位址之氣象風場資料、懸浮微粒數值及裸露地比例，即可推算出不同懸浮物之風速與揚塵經驗排放係數，如下列所示：
PM
1：EF=2.02xU
1.7x裸露地比例(%)；
PM
2.5：EF=1.4xU
1.7x裸露地比例(%)；
PM
10：EF=2.42xU
1.4x裸露地比例(%)；
U：風速（m/sec）。
藉此，本發明在所選定之監測位址設置氣象感測器來監測風向、風速及空氣品質，並依據設置地點推算出該監測位址之推展面積，接著利用遙控飛行載具拍攝所監測位址中裸露地之實地影像後，測量出裸露地面積後，其可建構出空氣品質中懸浮物之排放係數與風速、裸露地比例之關係；同時，藉由飛行載具可依據需求拍攝監測位置裸露地之影像，進而可調整裸露地比例之數值，再依據所監測位址之氣象資料，即可依據數值改變揚塵排放係數，以更符合實際裸露地面之揚塵污染資訊，且該裸露地面之面積及風向、風速間之關係資料可作為後續研究、分析之用。
由是，從以上所述可知，本發明具有如下之優點：
（一）由於本發明在選定之監測位址設置氣象感測器來監測當時、當地的風向、風速及空氣品質，其可提高空氣品質之觀測正確性，並可提高揚塵排放係數之推算準確度。
（二）由於本發明利用飛行載具以垂直方式拍攝監測位址之影像，其可減少影像資料變形，使可準確測量、定位監測位址中裸露地之面積，提高後續作業之準確性。
（三）由於本發明藉由在設置氣象感測器之位置向外推展一預設距離以測得推展面積，其可有效推算裸露地於監測位址中所佔面積之比例，同時依據氣象感測器所測得之即時氣象資料，實可提高揚塵排放細數推算之正確性。
（四）再，由於本發明藉由飛行載具拍攝影像與氣象感測器監測氣象資料，本發明可適用監測多種裸露地面（如：無植披農林地、河灘裸露地、砂石及預拌混凝土場、…等）之揚塵推估及監測，使得本發明確具有高度通用性與較大使用範圍之優點。
（五）另，本發明藉由圖像處理軟體（Image J）將所導入之識別影像進行圖像處理，並將識別影像中裸露地面區域之顏色調整為一致，使影像色彩簡單化，進而可提高裸露地之辨識正確性及面積測量推算之準確性。
因此，本發明確具有顯著之進步性，且其構造確為未曾有過，誠已符合發明專利之要件，爰依法提出專利申請，並祈賜專利為禱，至感德便。
惟以上所述，僅為本發明之可行實施例，該實施例主要僅在於用以舉例說明本發明為達到目的所運用之技術手段及其構造，因此並不能以之限定本發明之保護範圍，舉凡依本發明說明書及申請專利範圍所為之等效變化或修飾，皆應仍屬本發明所涵蓋之保護範圍者。
無
〔圖1〕係本發明之流程圖。
Claims (1)
- 一種結合空拍遙測與圖形像素解析推估裸露地面揚塵排放之方法，包含有如下之步驟： 選定監測位址及航空拍攝取得影像：選定監測位址，並利用飛行載具對該監測位址以垂直攝影方式拍攝影像資料； 監測空氣品質及氣象資料：在所選定監測位址之上、下風處分別設置氣象感測器，用以測量該監測位址之空氣品質及溫度、濕度、風向、風速等氣象資料； 啟動圖像處理軟體（Image J）及導入監測位址之影像資料：開啟Image J 圖像處理軟體，並將上述所拍攝監測位址之影像資料匯入該Image J 圖像處理軟體作為識別影像，進行後續影像檔案處理； 建構影像比例尺設定：藉由圖像處理軟體在所導入之識別影像中建立比例尺，然後推算出測量該監測位址時所需之範圍長度及面積； 施行影像RGB色階識別設定（RGB color threshold）：設定識別影像為三原色，並利用拾色器和選色器選取識別影像中目標裸露地之像素顏色，然後調整顏色閾值（色調、飽和度、明亮度或RGB三色），使該識別影像中裸露地面區域之顏色為一致，使影像色彩簡單化、提高辨識正確性； 啟動測量功能（Measure）：將監測位址設置氣象感測器之位置分別向外推展一預設距離後，計算測量監測位址向外推展後之推展面積，然後利用飛行載具所拍攝取得識別影像反衍算出該監測位址之裸露地面積，接著將推展面積與裸露地面積相除而可得裸露地比例； 導入監測位址之氣象風場資料及懸浮微粒數值：將設置於監測位址所設氣象感測器所測得之氣象資料及懸浮微粒數值導入圖像處理軟體； 建構風速與揚塵經驗排放係數：依據所監測位址之氣象風場資料、懸浮微粒數值及裸露地比例，即可推算出不同懸浮物之風速與揚塵經驗排放係數： PM 1：EF=2.02xU 1.7x裸露地比例(%)； PM 2.5：EF=1.4xU 1.7x裸露地比例(%)； PM 10：EF=2.42xU 1.4x裸露地比例(%)； U：風速（m/sec）。
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