變遷偵測與時空分析
目的：區分真實地表變化與四大偽信號—— 誤配準、輻射漂移、物候影響和分類誤差。 以下每一種方法的存在都是為了控制其中一個偽信號； 跳過控制步驟只會產出看似漂亮實則空洞的變遷地圖。
事前條件（變遷偵測成敗在此）
- 影像配準：不同時期的影像需達到次像素級配準（使用AROSICS或手動控制點）。半個像素的偏移就會在邊緣產生到處都是的幽靈變遷。驗證方式：用閃爍比對檢查清晰特徵。
- 輻射一致性：使用相同的處理等級（表面反射率），儘可能使用同一感測器；若混合不同感測器，需進行調和（例如Landsat↔Sentinel-2 HLS）或使用相對歸一化（PIFs）。
- 相同季節／物候階段：雙時相分析必須配對同一季節——5月與9月的配對偵測到的其實是「夏天」。若無法匹配季節，應改用合成影像或時間序列方法。
- 跨日期交集雲遮蔽處理：分析僅對所有日期皆無雲的有效像素進行，並報告該有效覆蓋百分比。
方法選擇
| 情境 | 方法 |
|---|---|
| 兩期連續數值「變化量」 | 指數差分（ΔNDVI、ΔNBR...）搭配統計閾值 |
| 兩期類別「從什麼變成什麼」 | 分類後比較（僅限使用強分類器） |
| 兩期多變量穩健偵測 | 變遷向量分析（CVA）；MAD/iMAD可感測器穩健偵測 |
| 密集時間序列、漸變＋突變 | 趨勢＋斷點分析（BFAST/LandTrendr/CCDC系列，大尺度時使用 google-earth-engine） |
| 結構變化（建築物） | 深度學習雙時相分割（連體U-Net）→ geo-deep-learning |
| 雷達圖像對（雲區、災害） | 校準後後向散射對數比值＋斑點濾波處理 |
| 向量圖資版本比較（地塊、建築物） | 幾何＋屬性差異比對（含容差，見下方） |
閾值選取——絕不靠目視
差分影像需要一個可辯護的閾值：差分直方圖的 μ ± k·σ（報告k值）、雙峰時使用Otsu法、或基於標記變遷/非變遷樣本的監督式閾值。報告時需附上直方圖並標記所選閾值。靈敏度分析：同時報告在k-0.5和k+0.5條件下的變遷面積；若變化趨勢翻轉，則偵測結果不可靠——必須如實說明。
分類後比較（PCC）——謹慎使用
分類後比較的誤差會疊加：兩個90%精確度的地圖，變遷精度僅約81%，且有偏的誤差會產生系統性的假轉換。規則：
- 使用單一分類器，同時訓練於兩個時期的影像（相同分類體系、相同特徵），而非兩個獨立製作的歷史地圖。
- 建立完整的轉移矩陣（從類別→到類別的面積），而非僅是變遷/非變遷的二元分類——不可能的轉換（例如一年內水→森林）就是你的誤差偵測器。
- 差異分析前，先應用跨日期一致的最小製圖單元。
時間序列（密集堆疊）分析
- 建立填補空缺、去除雲遮蔽的指數堆疊（xarray，含時間維度）。
- 分解趨勢、季節性、斷點；逐像元線性趨勢需進行顯著性檢定（Mann-Kendall + Sen斜率法用於單調趨勢——且需對數百萬像元進行FDR校正，否則你產出的「綠化地圖」只是雜訊）。
- 標記斷點日期，而不僅是存在與否——時間點通常是分析的核心資訊（例如：砍伐何時開始？）。
- 只要有記錄，就應將偵測到的斷點與已知事件（火災、建築許可、災害日期）進行比對驗證。
向量圖資變更稽核（同一圖層兩個版本）
- 若有穩定ID則依ID匹配特徵；否則以IoU閾值進行空間匹配（報告閾值）。
- 分類：新增/移除/幾何變更（面積變化大於容差）/屬性變更。容差用於吸收數化誤差——地籍級1-2米，影像數化級更大。
- 按類別加總面積變動，並與總數比對；無法解釋的殘差即為匹配錯誤。
精度評估（最終成果的核心）
變遷是稀有事件，因此隨機抽樣會浪費樣本在穩定像元上——應使用分層抽樣（分層：變遷/非變遷，或依每個轉換類別分層），並遵循良好實務的面積估算（Olofsson等人協定）：報告每層的使用者精度/製圖者精度，以及經地圖誤差調整後的面積估計與信賴區間。未經調整的變遷地圖原始像元計數是有偏的面積估計——務必報告調整後的數字。
報告模板
## 變遷：<現象>，<時間1> → <時間2或期間>
- 資料：<感測器/處理等級>，配準RMSE：<像素>，有效重疊：<%>
- 方法：<...> 閾值/參數：<...>（靈敏度：<穩定/脆弱>）
- 轉換：<轉移矩陣或前5大轉換及面積±信賴區間>
- 精度：分層n=<>，各類別UA/PA，調整後面積±信賴區間
- 偽信號控制：季節<已匹配?>，輻射<已調和?>
常見陷阱檢查清單
- 配準誤差造成的邊緣幽靈變遷。
- 季節性差異被當作土地覆蓋變遷。
- 使用兩個獨立製作的歷史地圖進行分類後比較。
- 閾值「因為看起來合理」而選定，未做靈敏度分析。
- 以原始變遷像元計數作為面積報告（未經誤差調整）。
- 趨勢地圖未進行多重檢定控制。
- 對未濾波的線性功率影像進行雷達變遷偵測。
執行契約
- 工作流程：定義變遷問題；調和範圍、季節、輻射、解析度與配準；選擇方法；估計變遷；驗證；報告不確定性。
- 決策規則：僅對可比較的連續訊號使用直接差分；對於穩定的類別體系使用分類後比較；當有密集時間序列時使用時間序列方法。
- 驗證協定：量化配準精度、有效重疊、閾值靈敏度、轉換會計、以及經精度調整的面積與信賴區間。
- 失敗模式：當季節、感測器、雲遮蔽、配準或獨立地圖誤差足以解釋訊號時，拒絕因果變遷的主張。
- 交付成果：變遷地圖、轉換或趨勢表、參數記錄、驗證樣本與指標、調整後面積估計、以及限制說明。
- 來源時效：在使用版本敏感的產品或API前，請查閱權威來源註冊表並記錄查核日期。