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揭開《神木之島》關鍵找樹人 台積電工程師也助攻?

從八八風災後的地形測繪,到《神木之島》中的巨木探尋,成功大學測量及空間資訊系教授王驥魁如何運用光達技術,從「茫茫林海」中找出台灣最高的樹?

桃山神木-徐嘉君-王驥魁-光達-LiDAR-神木之島-巨木-成大-倚天劍 成功大學測量及空間資訊系教授王驥魁運用光達技術,協助「找樹的人」團隊尋找台灣巨木。圖片來源:謝寬攝
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「桃山神木是一個里程碑。這是第一棵我跟徐嘉君博士說這邊有樹,然後她跟著我的光達資料(LiDAR)引導去找到的樹,」成功大學測量及空間資訊系教授王驥魁指著辦公室掛著的巨幅桃山神木等身照回憶,一旁還高掛著同樣有紀念價值的台灣杉三姊妹與倚天劍。

紀錄片《神木之島》5月上映、票房已突破2000萬台幣,影片鏡頭跟著「找樹的人」團隊跋涉山林,尋找台灣最高的樹,最後找到84.1公尺高的倚天劍。

農業部林業試驗所副研究員徐嘉君率領的團隊,能在「茫茫林海」中鎖定巨木位置,關鍵正是王驥魁利用光達資料進行的分析。

光達可以想像成用雷射來「掃描」世界。儀器會從飛機上發射大量雷射光束,透過雷射訊號往返的時間計算距離,進而重建樹木、地形,甚至整片森林的立體樣貌,並從中找到巨木。

在台灣,這些光達資料其實得來不易。

2009年八八風災重創南台灣後,政府才開始大規模導入空載光達技術進行災區測繪,希望更精準掌握地形地貌的變化,作為災害監測的重要工具。王驥魁也於該計劃擔任檢核的角色,彙整全台的光達資料,「希望能學以致用。」

從防災到找樹,看似毫不相關,背後卻建立在同一套技術之上。

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有趣的是,在災防研究裡,研究人員往往得先設法「把樹拿掉」,才能看清地表的崩塌與地形變化;而與「找樹的人」合作,王驥魁做的卻是完全相反的事——從海量資料中把樹一棵棵找回來。

《神木之島》的最佳男配角 

「男配角」王驥魁與「女主角」徐嘉君於2016年在光達資料使用者會議上相識。

在分享會上,徐嘉君提及希望透過光達找到最高的樹。無奈隔行如隔山,資料的盤點與整理是一大工程。

「我聽她遇到的困難,都是我可以解決的,所以會後我就跟她說:這我可以解決,我可以幫妳處理,」早就想把光達應用在台灣森林卻苦無機會的王驥魁,與徐嘉君一拍即合。

「她要進到山林找樹,其實是大海撈針。她需要一個資料庫,知道哪裡有巨木,我就幫她建一個,」王驥魁展現使命必達的精神。

起步時,成大團隊先透過徐嘉君對森林的了解,局部檢視特定森林區域的巨木位置,彼此「對答案」確認光達資料的準確性,此後才將目光放向全台。

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桃山神木是第一棵仰賴光達資料找到的巨木。2022年底,成大團隊成員博士後研究員李崇誠與博士生羅文麥,也隨著「找樹的人」一起帶著重達30公斤的地面光達設備,進入桃山神木谷地進行測量。

成功大學-王驥魁-光達技術-神木之島除了尋找台灣巨木,王驥魁持續將光達技術應用在都市樹木的造景、種樹調節氣溫、碳匯計算等。(謝寬攝)

找尋巨木,台灣網友兩個月完成15年工作

找樹時,研究團隊會利用光達資料推算樹木離地高度,以此篩選可能的巨木。

不過,這個看似簡單的計算實際上卻充滿陷阱。王驥魁舉例,在陡峭山區容易出現誤判,會產生誇大的高度,「如果照最原始的算法去找,很多結果都是錯的,」他說。

但他們當時面對的是超過5萬個候選點,必須逐一檢查與排除,「我那時候算了一下,如果全部單靠兩個全職人員確認,大概要做15年,」王驥魁笑說,「剛好做到退休。」

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然而徐嘉君認為不能等那麼久,希望能將時間壓縮到一年內。面對這個近乎不可能的要求,王驥魁卻欣然接受,「有要求就講,講了我就知道妳需要我做什麼,」於是團隊開始想辦法加速。

「老師有很多好的點子,」李崇誠說,「當時老師剛好和德國學者交流,了解他們群眾協力的經驗,覺得可以套用在找巨木上。」

此後,團隊共同推動「台灣的群眾,一起尋找台灣的巨木」,邀請網友協助在樹木剖面圖上標記樹頂與樹基位置。

當時正值疫情期間,在家的網友短短兩個月內便完成所有判讀工作,甚至有熱心網友一個人就看了超過3萬張圖,最終共同繪製出記有941棵巨木的「巨木地圖」。

其中最令王驥魁印象深刻的是一位台積電工程師,對方為了提高辨識效率,自行開發7、8種影像處理方法,並與團隊交流。

「總共有370多人一起投入,」他回憶,「當時徐嘉君一號召,沒想到這麼多人願意加入。」

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王驥魁坦言,自己做的是量樹的工作,平時不常真正走進深山,情感未必像長期爬樹、找樹的人那麼強烈。反倒是在這次群眾協力中,看見三百多名素未謀面的網友願意投入找樹,令他感動,「我感受到,很多網友是真的很在意樹,也很投入。」

光達技術還能應用在哪些領域?

倚天劍找到了、巨木地圖完成了,王驥魁仍持續用光達關照著樹木。

他與徐嘉君開始關注都市老樹,希望利用地面光達,協助規劃修剪方式。對王驥魁而言,都市裡的樹不只是景觀,也提供遮蔭、美感與情感價值。

他也透過光達分析樹蔭分布,思考如何在都市中種樹,以及如何透過都市林提升氣候調適能力,這也是他與成大建築系教授林子平近年持續討論的課題。

同樣的技術也被運用在行道樹風險評估與碳匯計算。透過光達,研究團隊得以更精確地量測樹高與生長狀況,為公共決策提供科學依據。

成功大學-王驥魁-光達技術-神木之島王驥魁形容自己像是光達的翻譯者,協助森林、水利、建築、道路工程等領域解決問題。(謝寬攝)

「王老師不將資料視為封閉的研究成果,願意提供給不同專業的團隊共同理解、轉譯與應用,」林子平觀察。

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看似不同的題目,其實都是同一件事:點雲(Point Cloud)技術是由空間座標 (X, Y, Z) 所組成的數據集,記錄環境或物件的真實幾何外觀,並能透過色彩或反射強度來呈現特徵。能看見什麼,就試著解決什麼問題。

「研究就是做沒有人做過的事情,而且是真正有意義的事情,」王驥魁說,很多時候,一個問題困擾學界很久,突然有一天被他找到方法解開,「那種感覺就很酷。」

王驥魁形容自己像是不同領域之間的翻譯者,森林、水利、建築、道路工程,各自有不同的問題與語言,他的工作就是聽懂對方真正想問的是什麼,再把它轉譯成光達與點雲可以操作的形式。

面對來自各學門的難題,他總能從容地思考解方,他笑道「工程師就是這樣啊!」

「我就是在做我喜歡做的事情,每天都像在玩一樣,」王驥魁語氣裡透露著數十年如一日的好奇心。

(責任編輯:宋玟蒨)

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