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博碩士論文 etd-0701105-195100 詳細資訊
Title page for etd-0701105-195100
論文名稱
Title
墾丁附近海域珊瑚礁分布現況之調查與研究
The investigation on the distribution of coral reefs off Kenting area
系所名稱
Department
畢業學年期
Year, semester
語文別
Language
學位類別
Degree
頁數
Number of pages
162
研究生
Author
指導教授
Advisor
召集委員
Convenor
口試委員
Advisory Committee
口試日期
Date of Exam
2005-06-08
繳交日期
Date of Submission
2005-07-01
關鍵字
Keywords
聲納影像、側掃聲納系統
sonographs, sidescan sonar system
統計
Statistics
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中文摘要
目前有關珊瑚礁現況之調查方式,不論國內與國外,皆以水肺潛水調查為主要方式。以台灣過去進行珊瑚礁體檢之方法為例,皆是由潛水人員以穿越線法為基礎,計算調查區域珊瑚之覆蓋率與海底環境之特性,並對特定魚類及無脊椎動物的數量進行調查,以判斷人類活動對珊瑚礁造成的影響。
上述方法確實可對監測區域之珊瑚礁做詳實的調查,因此已被國內外相關機構採行多年。但就珊瑚礁分布之描繪而言,水肺潛水調查之缺點是調查速率緩慢且缺乏精確的定位方法,對潛水人員亦有潛藏的危險性,而側掃聲納系統(sidescan sonar system)之機能恰可彌補此不足之處。
本研究運用側掃聲納系統描繪墾丁出水口及眺石週遭海域之珊瑚礁海床(探測面積約為0.94km2),並使用海床光學影像進行驗證。關於側掃聲納系統之探測速率,以掃描斜距30m、研究船航速2節為例,每分鐘所掃描的海床面積約可達3,600m2;在定位方面,側掃聲納系統搭配差分式全球衛星定位系統(DGPS),可獲得目標物精確的位置坐標,定位精度約為5公尺。
本研究之主要步驟包括:
1.辨識海床之側掃聲納影像,將海床依底質區分為砂質海床與石質海床,進而描繪砂質及石質海床地理狀況。
2.比對海床的側掃聲納影像與光學影像,以建立側掃聲納影像辨識準則。
3.依辨識準則,對石質海床之聲納影像進行細部辨識,將石質海床區分為生物覆蓋程度稀少、中等及豐富之石質海床。
4.以光學影像對所描繪的各類型海床進行驗證。
5.由研究過程建立側掃聲納系統描繪珊瑚礁分布的方法,進而評估側掃聲納系統探測珊瑚礁的限制。
本研究結果概述如下:
1.出水口一帶
以生物覆蓋程度中等之石質海床為主,此類型海床分布面積達228,617m2,主要分布於核三廠出水口水深5m以淺處。生物覆蓋程度豐富之石質海床分布面積達125,838m2,主要分布於後壁湖水深10m以淺處,與雷打石一帶。
2.眺石一帶
以生物覆蓋程度豐富之石質海床為主,此類型海床分布面積達183,325m2,主要分布於眺石外海水深7m以淺處與潭仔灣至石牛仔之間水深8m以淺處。
由本研究的過程與結果可知,側掃聲納系統對於描繪現生珊瑚礁之分布狀況與評估礁石之生物覆蓋程度,有極佳之成效。
Abstract
In the world over, the mainstream method of investigating coral reefs is conducted by scuba diving. Take the domestic physical examination of coral reefs for example, divers use the basic “transect” method to estimate the coverage rate of coral reefs and to identify characteristics of the seabed environment. In addition, amount of specific fishes and invertebrates were recorded to gauge the influence of human activities exercised on coral reefs.
Because the transect method can facilitate full and accurate investigation into the coral reefs in the surveyed area, it has been widely adopted by relevant domestic and international organizations for many years. However, in respect to charting out the area of coral reefs, scuba diving reveals some technological drawbacks, such as slower in investigation speed and lack of accurate positioning system. Also, this method imposes dangers on divers. One way to improve these deficiencies is by the application of sidescan sonar system, which renders investigation more speedy and positioning more accurate.
This research attempted to use sidescan sonar technology to survey the coral reefs at two sites, i.e. the area of the Third Nuclear Power Plant and offshore area near Tiaoshi (the total surveyed area was about 0.94km2). In addition, optical images of the seabed, collected by a towed operated vehicle, were used to groundtruth the sonar imagery. As for investigation speed, an underwater terrain of 3,600m2 could be surveyed by the sidescan sonar system per minute, with scan range setting at 30m and ship speed of 2 knots. To enhance positioning accuracy of the sonar imagery, a DGPS was incorporated to the sidescan sonar system. The precision of the geocoded sonar imagery was within 5m.
The major steps in this research were:
1. The surveyed seabed was classified into rocky and sandy seabeds based on the characteristics of sonographs. Furthermore, the geographic distributions of these seabeds were mapped.
2. Sonographs characteristics were groundtruthed by optical images.
3. By the specific characteristics of sonograph, the rocky seabed could be further classified into three subcategories, i.e. rocky seabed with high density, middle density, and low density of reef organisms.
4. The distribution of each type of seabed was further verified with optical images.
5. The method of applying sonographes to chart out conditions and distributions of coral reefs area was established. The feasibility of this acoustical method was then estimated.
The results of this investigation included:
1. the site near the outfall of the Third Nuclear Power Plant
The major seabed of this site was rocky seabed covered by reef organisms of middle density. The area of this kind of seabed was 228,617m2, with most of it located at depth shallower than 5m. The surveyed rocky seabed covered by reef organisms of high density was 125,838m2, with most of it located near Houbihu(shallower than 10m) and off Leidashi area.
2. the site near Tiaoshi
The major seabed of this site was rocky seabed covered by reef organisms of high density. The area of this kind of seabed was 183,325m2. Most of this kind of seabed was located off Tiaoshi at depth shallower than 7m and also stretched between Tantzewan and Shiniuzai at depth shallower than 8m.
The results of this research illustrated that sidescan sonar system is considerably effective in mapping the distribution of coral reefs and in estimating living conditions of the reef organisms.
目次 Table of Contents
謝誌..............................................i
中文摘要.........................................ii
英文摘要........................................iii
目錄..............................................v
圖目錄...........................................ix
表目錄..........................................xii
第一章 緒論......................................1
1-1 前言.........................................1
1-2 研究動機.....................................1
1-3 研究目的.....................................2
1-4 前人研究與文獻回顧...........................2
1-4-1 水下目標物之探測方法.......................2
1-4-2 研究區域珊瑚礁狀況.........................3
1-4-3 珊瑚礁分布調查.............................4
1-4-4 探測結果資料整理...........................8
1-5 論文章節與綱要說明...........................8
第二章 研究區域概述.............................20
2-1 地理位置....................................20
2-2 地形地貌概況................................20
2-3 南灣海域海床底質摡述........................21
第三章 研究方法與儀器設備.......................24
3-1 研究方法....................................24
3-2 儀器設備....................................24
3-2-1 聲學儀器設備..............................24
3-2-2 光學儀器設備..............................26
3-3 本研究的資料分析處理........................27
第四章 側掃聲納成像原理.........................33
4-1 聲學訊號的特性..............................33
4-2 聲納影像的解析度............................35
4-2-1 系統理論解析度............................35
4-2-2 影像處理解析度............................36
4-3 聲納影像成像的幾何架構與特性................36
4-4 影響聲納影像的因素..........................38
4-5 影響目標物定位精確度之因素..................39
4-5-1 DGPS之定位誤差............................39
4-5-2 拖魚與DGPS天線相對位置偏差量..............40
第五章 研究區域海床之聲納及光學影像比對.........51
5-1 珊瑚與珊瑚礁之聲納影像特徵..................51
5-2 研究區域聲納及光學探測航次介紹..............52
5-2-1 出水口一帶海域聲納及光學探測航次介紹......52
5-2-2 眺石一帶海域聲納及光學探測航次介紹........52
5-3 砂質海床影像之比對..........................53
5-4 石質海床影像之比對..........................53
5-5 不同生物覆蓋程度之礁石的影像比對............53
5-5-1 生物覆蓋程度稀少之礁石的影像比對..........54
5-5-2 生物覆蓋程度中等之礁石的影像比對..........54
5-5-3 生物覆蓋程度豐富之礁石的影像比對..........55
5-6 墾丁出水口、眺石各類水下目標物聲納影像特徵..55
第六章 研究區域海床底質與地貌...................75
6-1 各探測航次介紹..............................75
6-2 描繪珊瑚礁分布之流程........................75
6-3 研究區域海床底質、地形與地貌................76
6-3-1 墾丁出水口週遭海域之海床底質、地形與地貌..76
6-3-2 墾丁眺石週遭海域之海床底質、地形與地貌....78
6-4 研究區域海床整體狀況........................79
6-4-1 墾丁出水口週遭海域之海床狀況..............79
6-4-2 墾丁眺石週遭海域之海床狀況................80
第七章 討論、結論與建議........................126
7-1 討論.......................................126
7-1-1 遙測技術應用於珊瑚礁調查之比較...........126
7-1-2 海上探測作業之探測策略與注意事項.........128
7-1-3 聲納檔案斜距修正.........................131
7-1-4 儀器設備定位誤差.........................132
7-1-5 聲納影像可辨識之目標物與限制.............132
7-1-6 描繪研究區域海床底質與地貌...............134
7-2 結論.......................................136
7-3 建議.......................................139
參考文獻........................................145
附錄............................................149
參考文獻 References
1.內政部地政司衛星測量中心網站:http://www.moidlassc.gov.tw/satellite/jsp/Content2_1_1.jsp
2.王鑫(1998),『解說教育叢書之八-墾丁國家公園地形景觀簡介』,內政部營建署墾丁國家公園管理處,69頁。
3.田文敏(1999),「高雄縣林圓魚礁區礁體之搜尋、定位與現況調查」,海下技術季刊第九卷第一期,53頁-58頁。
4.田文敏(2002),『側向掃描聲納系統之基本工作原理』,海上實習教材:海床探測技術,10頁-33頁。
5.田文敏(2002),「分支計劃五-側掃聲納與水下攝影系統進行墾丁海域珊瑚礁分布狀況之調查研究」,墾丁國家公園海域長期生態研究計劃-人為活動對海域生態衝擊之長期監測研究(III)及生態與環境資料庫建立(II),內政部營建署墾丁國家公園管理處,91頁-99頁。
6.李永適(1998),「珊瑚礁總體檢」,大地地理雜誌第129期十二月號,34頁-63頁。
7.李永適(1999),『消失中的台灣珊瑚礁』,大地地理出版事業股份有限公司,143頁。
8.何立德、王鑫(2002),『台灣的珊瑚礁』,遠足文化事業股份有限公司,110頁-133頁。
9.杜悅元、蔡顯修、宋國士、陳冠宇(2002),「淺談海底形貌與海域生態調查-以鹽寮外海為例」,海洋技術季刊第十二卷第二期,39頁-48頁。
10.林佳瑋(2003),『水下靜態目標物之長期監測與工程穩定性分析』,國立中山大學海洋環境及工程研究所碩士論文,131頁。
11.馬幼俠(1998),「水下偵測-由鐵達尼號談起」,海下技術季刊第八卷第二期,3頁-5頁。
12.陳錦嫣(2003),『GIS技術與應用實務』,中央大學太空及遙測研究中心,645頁。
13.張家祝(1994),『全球衛星定位系統國內應用現況調查』,交通部運輸研究所,85頁。
14.張崑雄、戴昌鳳(1987),『墾丁國家公園海域珊瑚礁及海洋生物生態研究-海域珊瑚類的分佈及群聚生態學之研究』,內政部營建署墾丁國家公園管理處,77頁。
15.張崑雄、楊海寧、陳春暉、詹榮桂、戴昌鳳、鄭明修(1993),『澎湖內海海域海洋生態資源調查研究』,交通部觀光局澎湖風景特定區管理籌備處,120頁-148頁。
16.張逸中(1998),「聲納探勘過程的數值影像模擬」,海下技術季刊第八卷第一期,18頁-25頁。
17.楊光哲(1998),『淺水多音束聲納測深資料精確度及海底地形影像分析之研究』,國立中山大學海下技術研究所碩士論文,129頁。
18.楊安輝(1998),『永安港外海人工魚礁下沉機制之研究』,國立中山大學海洋環境及工程研究所碩士論文,135頁。
19.歐榮昌(2001),『人工魚礁工程行為與箱網錨碇裝置之研究』,國立中山大學海洋環境及工程研究所碩士論文,175頁。
20.樊同雲(2004),「墾丁國家公園海域現生珊瑚礁的分布與現況普查」,墾丁國家公園海域長期生態研究計劃-人為活動對海域生態所造成之衝擊研究(Ⅳ)與環境教育之應用(Ι),內政部營建署墾丁國家公園管理處,178頁-196頁。
21.潘桂成(1995),『地圖學原理』,固地文化事業有限公司,301頁。
22.鄭明修、詹榮桂、馮豐隆、曾晴賢(2000),『東北角海岸風景特定區自然生態資源調查與監測(三)』,交通部觀光局東北角海岸國家風景區管理處,3頁-29頁。
23.劉金源(2000),『基礎水中聲學暨側掃聲納原理與應用』,國立中山大學海下技術研究所,279頁。
24.劉佩琨(2002),「淺海海床地質及環境探勘之偵搜儀器設備簡介」,海下技術季刊第十二卷第三期,16頁-25頁。
25.戴昌鳳(1992),「電廠附近海域珊瑚資源培育與復育之研究」,台灣大學海洋研究所,1頁-100頁。
26.戴昌鳳(1994),『珊瑚與珊瑚礁』,墾丁國家公園解說手冊6,1頁-28頁。
27.戴昌鳳(1997),『台灣南部海域珊瑚群聚的變遷及長期監測系統之建立』,行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告,6頁。
28.戴昌鳳、陳永澤、郭坤銘、莊正賢(1998),『墾丁國家公園南灣海域珊瑚群聚的變遷:1987至1997年』,國家公園學報8,79頁-99頁。
29.顏世濱(2004),『以側掃聲納系統描繪琉球嶼海床地貌與現生珊瑚礁之研究』,國立中山大學海洋環境及工程研究所碩士論文,160頁。
30.羅聖宗、連永順(1997),「澎湖海域古沉船海面偵測」,海下技術季刊第七卷第一期,13頁-20頁。
31.Andr
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