聲波在水中傳遞時，傳播距離與頻率成反比，由船舶所產生的低頻噪音，便成為海洋環噪音中低頻噪音的主要成份。探討船舶噪音的分佈、傳輸情形與聲壓位準(Sound Pressure Level, SPL)的變化，可成為聲納系統在探測水中目標物與聲源定位時，提升聲納效能、增加準確性的重要參數。本研究使用2001年，亞洲海域國際聲學實驗(Asian Seas International Acoustic Experiment, ASIAEX )，在南海佈放的垂直線陣列(Vertical Line Array, VLA)所收錄的海洋環境噪音資料，分析環境噪音的變化情形，並以統計數據量化環境噪音的變動狀況。在漁船分佈的資訊上，利用防衛氣象衛星計劃(Defens Meteorological Satellite Program DMSP - Operational Linescan System, DMSP-OLS )，在2005年所拍攝的北南海夜間衛星空照圖，圖面上顯示的夜間漁船照明燈光產生的黃色亮點，進一步的計算亮點數量與亮點位置等資訊，增加計算船舶噪音聲壓位準的準確性。基於魷魚為迴游漁類，經年都出現在固定的海域，因此漁民的捕漁區域與作業週期呈現規律分佈，所以幾年內的漁船亮點也會有相似的位置分佈；且近年來，漁民所使用的照明器具大致相同，因此不同時間的漁船亮點也會有相近的燈光亮度。故本研究在無法同時獲得影像與噪音資料的情況下，使用不同年度，但日期相同的噪音資料與衛星空照圖，探討使用不同時間資料的可行性。最後利用迴歸分析進行有效亮點的總亮度、總數量、柱面波及球面波傳播傳輸損失模式，探討衛星空照圖與噪音位準相關性。比較四個迴歸模式，柱面波傳播模式的相關性最高，並考慮聲學原理，北南海區域屬大陸棚淺海地形，低頻噪音能量受海床吸收的影響較小，較適合以柱面波模式討論與噪音位準的相關性，又漁船亮點與環境噪音具有相關性，驗證預估遠方漁船噪音的可行性。

The distance of sound propagation in water is inversely proportional to the frequency; there for the low frequency noise generated by distance shipping contribute most to the low frequency components of the ocean ambient noise. In order to improve the performance of sonar application, understanding and predication shipping noise is important. In this study, noise data was collected by vertical line array (VLA), in South China Sea of Asian Seas International Acoustics Experiment (ASIEX) in 2001. Due to the limited access to the satellite imagery, and based on the assumption that fishing vessels in South China Sea has similar operational pattern and lighting in recent years, the night time satellite image data was acquired by Defense Meteorological Satellite Program DMSP - Operational Linescan System(DMSP-OLS) of 2005. Linear regression was analyzed between fishing light pixel distribution and low frequency noise level variation, fishing light was expressed in terms of total pixel number and total light intensity, and distance from fishing vessel to VLA was assumed by spherical and cylindrical spread. The results show high correlation between total light intensity and noise level, and cylindrical spreading is better assumption in shallow water on the continental shelf at low frequency. As a conclusion, this study successfully prove that by using the night satellite image, the low frequency fishing vessel noise can be predicted with reasonable accuracy.

目　錄
摘要 i
Abstract ii
目　錄 iii
第一章 緒論 1
1.1 海洋環境噪音 1
1.1.1主要聲源 3
1.2 船舶噪音相關文獻 5
1.3 船舶資訊與衛星遙測 9
1.4 研究目的 12
1.5 本文架構 13
第二章 資料收集 14
2.1 南海背景資料 14
2.2 接收陣列 15
2.3 西馬隆颱風 17
2.4 DMSP-OLS夜間衛星空照圖 18
2.5 資料記錄時程 21
第三章 相關理論 23
3.1 離散傅立葉轉換 23
3.2 濾波處理 26
3.3 數位影像資料型態轉換 27
3.4 統計理論 29
3.4.1 機率密度分佈函數 29
3.4.2 相關統計量 31
3.4.3 迴歸分析 31
第四章 資料處理 33
4.1 ASIAEX聲音資料 33
4.2 時頻譜(Spectrogram) 34
4.3 訊號濾波 35
4.4 衛星影像資料處理 36
4.4.1　RGB門檻值設定 38
4.4.2　灰階門檻設定 39
4.4.3　探討範圍 41
4.4.4　經緯度座標與像素座標轉換 42
第五章 結果分析 43
5.1 海洋環境噪音能量分析 43
5.1.1 每日噪音位準變動分析 44
5.1.2 午夜與中午噪音位準比較分析 55
5.2 漁船有效亮點 57
5.2.1 有效亮點數量 57
5.2.2 有效亮點距離分佈 62
5.2.3 有效亮點總數與總亮度 66
5.3 噪音能量與有效亮點相關性分析 72
5.3.1 有效亮點數量相關性分析 72
5.3.2 有效亮點總能量相關性分析 73
5.3.3 有效亮點能量與柱面波傳輸損失相關性分析 74
5.3.4 有效亮點能量與球面波傳輸損失相關性分析 76
5.3.5 迴歸模式討論 77
第六章 結論與建議 78
6.1 結論 78
6.2 建議 79
參考文獻 80
附錄 影像處理程式 82

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