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研究生: 王頌評
Wang, Sung-Ping
論文名稱: 運用卷積長短期記憶網路建立土地覆蓋變遷推估模式與探究
Establish Land Cover Change Estimation Model and Exploration Based on Convolutional Long Short-Term Memory Neural Network
指導教授: 張國楨
Chang, Kuo-Chen
口試委員: 陳俊愷
Chen, Chun-Kai
譚智宏
Tan, Chih-Hung
張國楨
Chang, Kuo-Chen
口試日期: 2022/07/23
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 地理學系
Department of Geography
論文出版年: 2022
畢業學年度: 110
語文別: 中文
論文頁數: 55
中文關鍵詞: 土地覆蓋變遷卷積長短期記憶網路遙測與地理資訊技術土地覆蓋變遷推估模式都市化決策輔助
英文關鍵詞: Land Cover Change, Convolutional Long Short-Term Memory Network, Land Cover Change Estimation Model, Urbanization, Decision-making
研究方法: 實驗設計法
DOI URL: http://doi.org/10.6345/NTNU202201072
論文種類: 學術論文
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  • 都市土地的使用是引發都市環境變遷的重要驅動力。運用推估模式的建置持續監測都市土地變遷,得以增加環境衝擊時的因應能力。卷積長短期記憶網路ConvLSTM具有對時空特徵的存儲與記憶能力,適合對未來的空間配置進行推估。考慮到ConvLSTM模型架構在土地使用變遷領域中對土地使用變遷的推估尚未對模型有著正式的適合性探討,本研究以遙測衛星影像萃取出多時期都市土地覆蓋類別作為研究資料,設計並訓練出一套推估都市土地覆蓋變遷的卷積長短期記憶網路模型,同時萃取不同衛星資源的衛星影像對訓練好的模型進行驗證,評估模型是否具有良好的穩健特性。最後預測對2022上半年度的土地覆蓋推估整體準確率為74%,認定該模型適合應用於建置都市土地覆蓋變遷推估模式上,期待給予後續研究一定的啟發,並能在往後透過土地覆蓋變遷推估模式的建置對都市地區進行輔助模擬與監測,達到都市化發展中決策輔助的效果。

    Urban land use is an important driving force for urban environmental changes. Using the prediction model to continuously monitor urban land changes can increase the ability to respond to environmental shocks. The Convolutional Long Short-Term Memory network has the ability to store and memorize spatiotemporal features, suitable for predicting future spatial pattern. Considering that the ConvLSTM model architecture has not yet discussed the suitability of the model for the prediction of land use change in the field of land use change formally, this study uses satellite images to extract multi-period urban land cover categories as research data. A set of ConvLSTM network models for predicting urban land cover changes. At the same time, satellite images of different satellite resources are extracted to verify the trained model and evaluate whether the model has good robust characteristics. Finally, it is predicted that the overall accuracy rate of land cover estimation in the first half of 2022 is 74%, and it is determined that the model is suitable for the establishment of urban land cover change prediction models. which can assist in the simulation and monitoring of urban areas, so as to achieve the effect of decision-making assistance in urbanization development.

    一、緒論 1 第一節、研究限制 3 二、文獻回顧 4 第一節、土地覆蓋變遷 4 (一)、土地覆蓋類別的萃取 5 (二)、土地覆蓋變遷推估模式 7 (三)、土地覆蓋變遷推估模式對都市化的必要性 11 第二節、遞歸神經網路與變體 12 (一)、遞歸神經網路 13 (二)、遞歸神經網路變體 14 (三)、ConvLSTM模型演算法 16 第三節、小結 18 三、研究方法與流程 19 第一節、研究流程 19 第二節、研究區介紹與研究資料 20 (一)、研究區介紹 20 (二)、研究資料 23 第三節、研究方法 27 (一)、土地覆蓋類別萃取與預處理 27 (二)、使用ConvLSTM模型進行訓練、驗證與預測 31 四、研究結果與討論 38 五、結論與建議 46 七、參考文獻 49 (一)、研究期刊與研究報告 49 (二)、專書 54 (三)、網路資源 54

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