112 專技高考高等考試 林業技師 森林經理學（包括測計學） 考古題詳解
第 一 題25 分
請說明綠碳、黃碳及藍碳的意義，以及三種碳匯的組成和形成機制的異同點。
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核心觀念
本題考查依碳匯所在環境，區分陸域生態系中的綠碳、土壤與岩石圈中的黃碳，以及海岸與海洋生態系中的藍碳，並比較其碳庫組成及碳固定、儲存的機制。
碳匯是指能吸收並儲存二氧化碳或其他含碳物質的自然或人為系統。三類碳匯是依其主要發生環境與儲存介質區分；實際上，同一生態系可能同時涉及不同碳庫，例如森林除了植體碳，也儲存土壤碳。
解題方法
作答可依「在哪裡、碳存在哪裡、如何形成、能存多久」四個問題逐一說明，再比較共同點與差異。碳固定的共同起點多是生物吸收二氧化碳並轉為有機碳；差異則在碳主要累積的位置、分解與輸送條件，以及儲存的時間尺度。
三種碳匯的意義與組成
綠碳（Green carbon）
綠碳是陸域植被透過光合作用吸收大氣二氧化碳，並儲存在陸域生態系中的碳。典型系統包括森林、草原及其他陸生植被。
其碳庫主要包括：
- 植體碳：樹幹、枝條、葉片、根系及林下植被中的碳。
- 枯死有機質碳：枯枝落葉、倒木及其他枯死植物殘體。
- 土壤有機碳：由植物殘體、根系分泌物及土壤生物作用形成並累積於土壤中的碳。
形成機制以植物光合作用為主：植物固定二氧化碳形成有機物，部分碳轉入木質部、根系等生物量；植物死亡後，殘體進入枯落物與土壤，經分解、腐植化及穩定化後留存。若森林砍伐、火災或土壤擾動造成碳庫減少，原先儲存的碳也可能重新釋放至大氣。
黃碳（Yellow carbon）
黃碳通常指儲存在土壤及岩石圈中的碳，常著重於土壤有機碳，也包含碳酸鹽等無機碳。它並非單一生態系類型，而是以碳的主要儲存介質來界定。
其碳庫主要包括：
- 土壤有機碳：枯落物、根系及生物殘體分解後形成的有機碳，包括腐植質與其他較穩定的有機物。
- 土壤無機碳：如土壤碳酸鹽。
- 岩石圈碳：如沉積岩中的碳酸鹽及其他長期地質碳庫。
黃碳的形成與累積包括植物及土壤生物輸入有機質、殘體分解與腐植化、有機碳吸附或包埋於礦物，以及無機碳酸鹽的形成與累積。其儲存期差異很大：土壤有機碳可在數年至數百年以上的尺度變化，地質碳庫則可穩定留存極長時間。土壤侵蝕、排水、翻耕或土地利用改變，可能加速土壤碳損失；碳酸鹽的溶解與沉澱則受水分及化學條件影響。
藍碳（Blue carbon）
藍碳是海岸與海洋生態系吸收並儲存的碳，特別常指海岸植被生態系中的碳。典型藍碳生態系包括紅樹林、海草床及鹽沼。
其碳庫主要包括：
- 植體碳：地上部與地下部植物生物量。
- 沉積物碳：植物殘體及其他有機物埋藏在海岸沉積物中的碳。
- 輸入與埋藏的外來有機碳：由水流帶入並沉積於生態系中的有機碳。
第 二 題25 分
無人機光達遙測技術為森林體系新興技術。要達到精準調查結果，該技術體系所需要的硬體組成有哪些？需要進行哪些資料處理分析，才能取得林木樹高及胸高直徑等立木參數？請詳細說明之。
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核心觀念
無人機光達（UAV LiDAR）以雷射測距並結合定位、姿態資料，取得地表與林冠的三維點雲。由點雲推估立木參數，主要分成兩類：
- 樹高：由林木頂端高度與地面高度之差求得。
- 胸高直徑（DBH）：光達通常不會直接量得胸高位置的樹幹直徑，須先辨識單木，再從點雲中萃取胸高斷面或樹幹幾何特徵，據以估算。
因此，完整作業包含感測與定位硬體、點雲前處理、地面與林冠分離、單木辨識，以及樹高與胸高直徑的萃取或建模。
解題方法
可依「取得可靠點雲 → 建立地面與林冠高度基準 → 分割單木 → 萃取林木參數」的流程作答。題目要求同時說明硬體組成與資料處理，須交代兩者如何銜接：硬體提供雷射回波及每筆量測的位置、姿態；資料處理再將其轉為可量測林木的三維點雲。
一、硬體組成
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無人機平台與飛行控制系統 提供載具、航線規劃、飛行穩定與任務控制。須依載重、續航、飛行高度及林地地形選擇合適平台，並使航線具備足夠重疊，以減少遮蔽並利於點雲拼接。
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光達感測器 發射雷射脈衝並接收地面、枝葉及樹幹反射的回波，記錄距離、掃描方向及回波資訊。多重回波有助於在林冠遮蔽下取得穿透至林下的地面點。
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GNSS 定位系統 記錄感測器位置，常配合地面基站或後處理差分定位，以提高軌跡精度。
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慣性測量單元（IMU） 量測無人機及感測器的姿態角、角速度與加速度，供航跡解算與點雲地理定位使用。GNSS 與 IMU 通常整合為定位定姿系統（POS）。
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時間同步與資料記錄設備 使雷射量測、GNSS 軌跡及 IMU 姿態在時間上對應，並記錄原始觀測資料；時間同步與校正品質會直接影響點雲定位精度。
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必要的輔助設備 包括地面 GNSS 基站或控制點、校正靶標，以及供資料下載、航跡解算、點雲處理與分析的工作站及軟體。若感測器另搭載相機，可提供影像輔助判釋與點雲分類，但影像不是取得光達點雲的必要元件。
二、資料處理與分析流程
1. 航跡解算、時間同步與系統校正
以 GNSS 與 IMU 資料解算無人機的位置與姿態，將雷射量測依時間標記對應至航跡；再進行感測器間的時間同步、安裝角（boresight）及系統校正。若校正或同步不佳，不同航帶可能錯位，進而影響樹頂、地面及樹幹的高度與位置判讀。
2. 點雲定位、航帶配準與品質檢查
依雷射距離、掃描角與平台姿態，將各回波轉換到共同地理座標系，形成三維點雲。接著進行航帶間配準、座標基準統一與品質檢查，移除明顯離群點，確認各航帶重疊區的點位一致性。
3. 點雲分類與地面模型建立
將點雲分類為地面點與非地面點，並由地面點建立數值地形模型（DTM）。林下地面點不足或分類錯誤時，地面高程基準會偏差，樹高也會隨之失準。
4. 林冠模型與單木辨識
第 三 題25 分
請依據農業部林業及自然保育署國有林林地使用分區的準則，詳細說明適合作為林木經營區的林地特性或條件。
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核心觀念
本題考查國有林林地使用分區中「林木經營區」的劃設條件。分區的目的，是依林地條件與經營目標配置適當用途；林木經營區以育林、林木蓄積及林產副產品培育利用為主要目標，屬於以永續生產為導向的經濟林。
本題所依據的「國有林林地使用分區」準則，應以命題當年（民國 112 年）規範為準。判斷時可從海拔與坡度、林地分級、林地現況，以及交通與施業經濟性等面向整理。
解題方法
逐項列出準則所列的林木經營區條件，並說明每項條件對林木生產或經營可行性的意義：
- 海拔及坡度適宜：海拔低於 2,500 公尺，且坡度小於 35 度。這類地形較適合森林作業及林木經營。
- 林地生產潛力較佳：林地分級屬於Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級，代表林地條件適合提供木材生產經營。
- 造林與土層條件良好：屬人工造林地區，且地勢平坦、土層深厚，有利林木生長與集約經營。
第 四 題25 分
森林調查如何利用導線測量技術及照相機取得調查樣區的樹冠鬱閉度？請詳細說明作業項目及流程。
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核心觀念
本題考查以導線測量建立樣區內的固定調查線與攝影點位，再以地面觀測及冠層照片估算樹冠鬱閉程度。導線測量負責定位與重複調查；相機影像則用來判讀觀測點上方的冠層與天空比例。
「樹冠鬱閉度」常指由樣點向上觀察時，冠層遮蔽天空視域的程度；「樹冠覆蓋度」則偏重樹冠垂直投影覆蓋地面的比例。兩者相關，但量測定義不同。本題以相機向上拍攝估算鬱閉度時，應明確採用一致的影像判讀範圍與計算方式。
鬱閉度可用下式表示：
若影像僅區分「冠層」與「天空」，則：
其中，為納入分析的天空半球影像像素總數；為判讀為天空的像素數。
解題方法
作答時依「樣區定位與布設導線—沿線定點攝影—影像判讀—計算彙整」說明。導線使樣點位置、間距及方向固定；在各樣點以一致的相機高度、鏡頭視角與拍攝方向取像，才能比較不同樣點或不同期調查結果。
一、調查前準備
- 界定樣區與調查目標：記錄樣區範圍、調查日期、林分狀況及調查目的，決定導線數量、走向與樣點間距。
- 準備儀器：準備羅盤或具方位功能的測量儀器、測距帶、標樁、相機、腳架或定高桿；若需完整攝取上方半球，使用魚眼鏡頭或具足夠視角的相機系統。
- 統一攝影條件：固定相機設定、拍攝高度、鏡頭朝向及影像分析規則。拍攝時鏡頭朝天頂，校正水平，避免樹幹、調查者或器材遮擋鏡頭視域。
二、導線測量與樣點布設
- 在樣區內選定起點，標記起點位置並記錄座標或可供重定位的地物。
- 依預定方向測定各導線段的方位角與水平距離，逐段前進並設置轉折點或終點標記。地形起伏明顯時，應記錄斜距並換算水平距離，避免把斜距直接當作水平距離。
- 依固定間距在導線上設置攝影樣點，記錄每點的導線編號、點號、距離、方位及必要的地形資訊。
- 導線及樣點應能代表樣區內林分狀況；不得只選擇容易通行或冠層特別疏密的位置。重複調查時，沿用相同導線與樣點位置。