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1、2005 台灣地資訊學會會暨學術研討會文集 塔塔加地區火災跡地育之監測 Monitoring of the Restoration of Tatachia Fire-burned Area 邱祈榮1、潘慧2 Chyi-Rong Chiou、Li-Hui Pan 【摘要】【摘要】 玉山國家公園塔塔加地區在 1993 1 月發生森火災，影響面積約三百 公頃。森火災是塔塔加生態系的重要干擾源之一，因此我們運用衛星遙感 探測技術探討塔塔加地區火燒特性以及火災跡地育的況，並透過長期 監測瞭解森火災與塔塔加地區族群演替上的生態意義。本研究以此火災跡 地為研究區域，用跨時期衛星影像分析研究區光譜的變化情形，
2、作為火災 跡地植生舊況之長期觀測，並依同的覆蓋情形與災後處措施之同， 分別設定火災跡地有人工處、無處，與非火災跡地的人工、針闊混交等 四種型，配合逐的衛星影像進分析。分析結果顯示，該火災跡地植生育 情況係由山麓地帶逐步向上，往線地帶推進；而育情況因有無人工處有 同，但未達顯著差；且就植生恢情況而言，主要控制的光譜波段為紅光段， 發現植生經 10 之後仍未恢至火前情形。 關鍵詞：火災跡地、衛星影像、植生育 Abstract Fire is one of the important disturbance in Tatachias ecosystem which locates at Yushan
3、 National Park, Taiwan. The last one happened in January 1993. In order to understand the relationship between fire and succession, we try to use the satellites images to probe the rehabilitation process and monitor its succession for ten years. We analyzed the district of spectrum, and found that f
4、our different sample type could be distinguished between site with calamity after fire, site without calamity after fire, site covered by man-made coniferous forests, and site covered by mixed forests. Dealing with the satellite image on a yearly basis, there is slightly difference between site with
5、 or without calamity. And the vegetation recovered from the foothill till the main ridge. The red light band of the spectrum is mainly correlated with vegetation changes. According to the red light band analysis, the vegetation are not recovered to the same one before fire happened. Keywords: Burned
6、 area, Satellite image, Vegetation recovery 1國臺灣大學森環境暨資源學系助教授 2國臺灣大學森環境暨資源學系助 1 2005 台灣地資訊學會會暨學術研討會文集 一、前一、前 言言 森火災是塔塔加生態系的重要干擾源之一，其造成之損失止森受 害、動員滅火及舊造所需費用甚為可觀，因此我們有必要對火在生態及景觀 所扮演的角色加以深入探討。本研究以 1993 火災跡地為研究區域，用跨 時期衛星影像分析研究區光譜的變化情形，作為火災跡地植生育況之觀 測，結合地面樣區調查探討塔塔加地區火燒特性以及火災跡地育的情 形。並依地面同的覆蓋情形與災後處措施之同，分別設定火
7、災跡地有人工 處與無處，與非火災跡地的人工與針闊混交等四種型配合逐的衛星 影像進分析，透過長期監測瞭解森火災對塔塔加地區族群演替上的生態 意義，以期所得結果可作為日後解火災干擾情況的重要考。 二、研究區域二、研究區域 1993 1 月 6 日發生襲擊塔塔加地區最大的森火災，位於務局阿 山事業區第 24 班、 第 25 班及臺大實驗地的交界，玉山國家公園範圍內 （如圖 1） ，為濁水溪上游支沙仙溪與高屏溪上游支楠梓仙溪之分水，屬 於啞口地形。 圖 1 玉山國家公園位置圖 2 2005 台灣地資訊學會會暨學術研討會文集 塔塔加地區氣候為寒帶氣候型，均溫在 4.2-11之間，全水在 3000-375
8、0 mm，平均濕為 76.9（中央氣象，1991） 。火災區域在沙仙溪東 側的玉山山塊及楠梓仙溪之源頭地帶，坡在 50-55間，山勢陡峻，海拔分佈由 鞍部 2680 公尺至玉山前鋒 3236 公尺之間（朝欽，1994） 。整個火災跡地範圍， 西起塔塔加鞍部附近高地，東至玉山前峰，界塔塔加鞍部至玉山前峰線，南 達楠梓仙溪標高 2300 公尺處之道，甚為闊，波及區域有 299.3 公頃。 火燒地所在之岩層，包括中新世未變質沉積岩區的南莊層，是國家公園最 輕的地質區，主要岩性為砂岩、深灰色頁岩或砂頁岩互層；與古第 3 紀變質板岩 系之新高群如十八重溪層、達砂岩層等，為塔塔加斷層所分隔。火災跡地範圍
9、內之植群上層以臺灣二松及華山松為主要樹種，木稀疏，伴生紅毛杜鵑、臺 灣馬醉木、臺灣柏、褐毛等次生灌叢，玉山箭竹密生於下，而其造樹種 主要為臺灣二松、華山松、紅檜、扁柏及臺灣赤楊等（儒淵，1993） 。 三、結果與討三、結果與討 塔塔加地區於 1993 1 月發生森大火，火勢延燒至始撲滅，總計延燒達三 百公頃，由衛星影像可清楚看出光譜反射之差（如圖 2） 。為監測該火災跡地 育情況，特用火燒前後 14 個同時期的 SPOT 衛星影像資，計算其 NDVI 值 變化之情形。所使用之 SPOT 影像其值如表 1 所示。 a.1990/02/11（火燒前） b.1993/02/05（火燒後） 圖 2 火
10、燒前後 SPOT 影像光譜反射之差 SPOT 影像上各波段的原始值（Digital Number；DN 值）經絕對校正值 校正後即可得射能值。就 DN 值與射能值於同時期火災跡地之 NDVI 值分佈比較 ， 其結果如圖3所示 ， 由圖3 可以清楚看出由DN值所計算的NDVI 值較射能值計算之 NDVI 值有上下震盪的情形。另再以 1993、1996、 1998 及 2002 四圖示出火災跡地 NDVI 值之分佈，如圖 4、5，可以看出以 DN 值直 接計算 NDVI 值，確有高估之可能。因此於多時期的 NDVI 值計算上，仍應以3 2005 台灣地資訊學會會暨學術研討會文集 射能值計算之 ND
11、VI 值為準。再從圖 5 觀察所得，隨著時間的增長，植生的恢 係由山麓地帶，逐步向上線地帶推進。 表 1 同時期 SPOT 影像同波段絕對校正值 日期 光 紅光 近紅外光 Kir/Kr 1990/02/111.00107 0.94591 0.90668 0.9585 1991/03/111.05212 1.16608 1.18655 1.0176 1992/10/041.03894 1.15744 1.28655 1.1115 1993/02/051.14275 1.15913 1.26032 1.0873 1994/01/040.92473 1.35500 1.18680 0.8759 19
12、95/01/221.62430 1.59641 1.10713 0.6935 1996/01/010.98013 1.32596 1.16389 0.8778 1997/03/131.62350 1.30728 1.51709 1.1605 1998/01/101.37341 1.04465 1.38629 1.3270 1998/12/311.31370 1.03719 1.41223 1.3616 1999/01/051.37341 1.04465 1.38629 1.3270 2000/01/081.28757 1.02600 1.40646 1.3708 2001/01/201.930
13、7 2.2685 2.4160 1.0650 2002/11/061.4329 1.8185 1.8664 1.2690 0.000.100.200.300.400.500.600.701991/03/11 1992/10/04 1993/02/05 1994/01/04 1995/01/22 1996/01/01 1997/03/13 1998/01/10 1999/01/05 2000/01/08ABCDArBrCrDr圖 3 四種同型樣區 NDVI 趨勢圖 4 2005 台灣地資訊學會會暨學術研討會文集 1993 1996 1998 2002 圖 4 同時期 DN 值計算之 NDVI 值
14、分佈 1993 1996 1998 2002 圖 5 同時期射值計算之 NDVI 值分佈 5 2005 台灣地資訊學會會暨學術研討會文集 衛星影像上之紅光及近紅外光波段可表現出地表植生的特性，用以繪製成雙 光譜圖（Bi-Spectral Plot）如圖 6，圖中為 10,000 個植物影像在多光譜特徵空間上 描繪出的紅光與近紅外光之射值（Jensen, 2000） ，顯示土壤光譜曲線與植被生長 曲線呈現正交，當植物種植之後，逐漸開土壤線，最後到達完全鬱閉，而收 穫以後，影像光譜值將會重新回到土壤線上，但會較靠近乾土壤之況。應用此 雙光譜圖及植生指標進光譜分析，可有效觀測火災跡地育情形及植生生長
15、的 態。 射射值計算之 NDVI 值進的統計分析時，發現於火前，即 1991 與 1992 的 NDVI 值，四組樣區間於 5%顯著水準有顯著差存在。進一步分析時可以 發現，此種差係由 A 區的 NDVI 值偏低，而與其他 3 區形成差。於 1993 火 後資分析結果，發現有無火為害的區域，於 NDVI 值形成極大差的組。 隨著時間的增加，直至 2000 ，其 NDVI 值的趨勢，基本上仍維持火跡地與非 火跡地，個具有顯著差的組，這正明直至 2002 止，植生的原情形， 由 NDVI 值的反映，仍未達到火前的基準。 單純比較 A 區與 B 區，可以發現，於火前 A 區的 NDVI 值顯著低於 B 區， 但火後的三內，A 區的 NDVI 值雖未達統計的顯著性，但卻高於 B 區的 NDVI 值。此一現象或許可由 A 區係火後未經人為處的區域，而 B 區則是經人工整地， 再栽植特定樹種，造成地表擾動，致使 NDVI 值低於 A 區。隨著時間的穩定，B 區的 NDVI 值慢慢地接近甚至超越 A 區的 NDVI 值。 圖 6 紅光及
