(一)、集水區生態水文模式及規劃管理之研究
水、土壤和植物是決定土地生產量的基本元素，人口急劇增加，使森林面積大規模減少、都市化及人為開發的快速擴張，常超過淡水生態系的容忍力而造成衝擊。而集水區的過度開發，土地利用的改變影響降水在地面的停留過程及進入河流過程的轉換，如地表逕流、土壤溼度和地下水，如渠道化的河流，雖然減少洪氾面積，但也使得低位溼地引起一連串水流、營養物和污染物的形態(pattern)改變，此過程使得許多洪汜平原內生態系統生物之多樣性和生命體完整性降低。
而水資源和淡水生態系的破壞有二個面向：污染和水與營養物循環境的斷裂。污染可以技術方法解決，但水與營養物循環境是一個複雜的變化，並與在集水區及淡水系統中的生物結構有極大的關連。因此，水文及生態之間的錯綜複的關係，是一個急待解決的問題。而生態水文即是「一門在不同時空間尺度下，結合水文過程及生物動態變化的科學」在一特定區域中水資源的永續發展不是一個自發性過程，而是需要一個成功策略，這個策略必須基於水文、生命機制和區域(集水區)經濟的深入了解。
現今普遍地應用水工技術於消除危險的發生，例如點源污染及洪水控制，但可能導致過度的工程，而降低生物多樣性、文化及美學價值，且更重要地是干擾生態系平衡過程，因為一個相當技術性且排除系統中生物的控制是一種不良的水文管理方法，與其不斷地應用工程技術解決問題發生不如讓水資源利用朝向永續經營。聯合國教科文化組織中的國際水文部門推動生態水文不遺餘力，在世界各推動生態水文的IHP-V 2.3/2.4(主題2)的計畫，也就是針對生態水文的相關計畫，而這個計畫也在23個國家中39個研究活動中發展出許多達成生態水文目標的方法。
本研究主題主要分為兩部份，一為結合遙測、地理資訊系統、景觀生態(空間生態學)、景觀及土地利用模式、統計方法、水文模式、生態模式及優化方法模擬，評估集水區之規劃管理政策，以期達到集水區生態規劃及永續經營之目地。第二部份則是結合遙測、地理資訊系統、系統動力結合水文模式、生態系統模式、生長模式、經濟模式、景觀模式及優化模式，模擬集水區生態系統。
目前相關進行中之計劃:
建立整合性空間分佈模式於集水區生態水文規劃管理之研究，行政院國科會，2007-2010 。
台北都會區土地使用變遷模式之研究－子計畫二：土地利用變遷與政策之互動影響分析-空間統計模式(III)，行政院國科會，2007-2008 。
LISTED IN GLOBAL LAND PROJECT NEWS in 2008: PDF
(二)、河川物理棲地 及生態調查、評估方法及模擬模式之研究
溪流生態系統由各子層級所組成，這些子層級分別存在於微棲地尺度到集水區尺度，於此多尺度層級之溪流系統中物理及生物過程也顯現出多尺度層級特性，並且物理與生物過程間之關係於不同尺度下也可能存在著層級關係。本研究主要調查河川生態系統基礎資料、發展河川生態系統模擬模式、找出物理棲地與魚類之複雜關係、研擬適當之工程方法。自從Frissell於1986提出溪流層級分類後，近年來溪流生態系統之多尺度層級研究受到極大重視，且一致認為溪流生態系統之時空間尺度與層級之釐清與界定，為溪流生態系統監測、規劃、管理、整治及復育非常重要之步驟。因此，發展一有效之多尺度層級分析方法為溪流生態水文研究重要之課題。本研究為國科會計畫，以Frissell溪流層級理論為基礎，結合地理統計及貝式層級理論，發展一新的溪流系統層級分析方法，並以台北縣大屯溪全河段為研究範圍，持續收集與調查大屯溪全河段相關生態基礎資料，以提供Frissell溪流層級分析、地理統計變異圖分析及多尺度多變量分析，並進行溪流系統與魚類多尺度層級之分析與界定，比較不同方法所得之尺度與層級之異同。以Frissell溪流層級分析、地理統計變異圖分析及多尺度多變量(Multiscale Multivariate analysis)分析調查之資料，分析不同時間(季節、年)之空間尺度、變異與層級之差異性。並建立貝氏層級地理統計分析方法與程式，同時建立優化模式，並應用貝氏層級地理統計分析方法於大屯溪全河段。最後整合研究成果找出Frissell溪流層級分析、地理統計變異圖分析及多尺度多變量分析及貝氏層級地理統計分析方法於之異同，界定研究區不同時間之溪流多空間尺度層級系統及空間變異，以多尺度層級分析結果提供監測採樣點及策略優化之基礎，並應用優化理論及地理統計選取較佳(估計誤差最小化)且具代表性之監測採樣地點。最後界定與釐清研究區溪流之空間尺度、空間變異與層級特性，並提出考量多空間尺度層級下，大屯溪全河段之生態水文調查與監測樣點及採樣策略。
目前相關進行中之計劃:
整合地理統計、層級貝氏定理及水文距離於溪流多尺度變異及層級特性之研究，行政院國科會，2008-2011 。(國科會傑出學者養成計畫)
(三)、空間統計及模式之發展於生態環境現象,未確定性及尺度分析
環境及生態相關之調查資料及環境參數常出現空間之分佈，此空間分佈可藉由空間分析了解期空間分佈及其尺度之特性，例如空間相關、空間分布之趨勢及方向性、空間變化特性等，更進一步估算未調查資料，以做為環境管理及規劃之依據。地理統計、地理資訊系統、以及遙測資料則是分析、展示與蒐集空間資訊最有效之工具與方法。本研究主要應用地理資訊系統，以及應用與發展空間統計方法例如克利金、指標克利金、條件模擬等方法，進行環境及生態空間資料之空間趨勢分析、估計、 未確定性分析以及情境之模擬，以期瞭解資料之空間特性，以供環境模擬、生態模擬及環境風險評估之參數，以為環境資源規劃與管理之參考及環境決策支援 。
(四)、自然處理方法與生態工程系統模擬之研究
生態工程或自然淨化工法，為結合生態與工程，使工程建造配合大自然的法則，發揮人與生態一起維護的目的。因此不同於傳統土木工程；生態工程讓生態參與其間，以自然及極少之材料與成本建造，並以較少之操作，便能讓生態系統發揮自我維護的功能。不同於環境工程：自然淨化工法可兼具或配合傳統污水處理，進行水質淨化。兼具野生動植物棲地的功能，而且吸引外界成為自然景觀展示場及教育功能。
不同於綠美化工程，自然淨化工法兼具水質淨化與生態維護功能，營造棲地水—土—植物多變化，用生物多樣化來架構建造生態系統的穩定度。不同於景觀或造園工程：生態工程除了考慮人的需要，也顧及大自然生物的需要。國外自然淨化工法，例如歐美及日本，對於水質自然淨化工法，例如植生處理、土壤處理、接觸氧化等工法已有相當程度之研究與施行。植生處理法則包括表面流式人工濕地(FWS)、地下流式人工濕地(SFS)、植栽濾床人工濕地(VSB)、浮游植生、草帶、草溝、人工浮島。
國外有相當多研究著重植生處理系統之模擬，因此本研究主要藉由自然處理之生態及水文系統之調查，建立台灣地區自然處理系統各子系統之模式及模擬參數，並應用系統動力模式模擬各不同自然處理系統，模擬其出流與入流、處理效能，並與實際觀測值相互比較與驗證。並結合優化理論模擬及尋優集水區自然處理方法處理非點源污染之規劃方案與效能。
目前相關進行中之計劃:
農田水利生態工程選址及效益評估模式，行政院農委會，2008。
(五)、Landscape ecological modeling 之研究與發展
環境生態問題主要取決於土地利用，景觀生態主要為研究土地利用要素空間結構、功能、組成要素、特徵指標與相互間的關係，且景觀生態學將生態學中結構與功能關係的研究與相互相作用過程的研究有機融合，形成了以不同時空尺度下格局與過程，人類作用為主導的土地利用演化等概念為中心的理論框架，形成强調自然與人文因子相結合的景觀規劃與管理等實際應用領域。而景觀生態計量方法則為景觀生態研究之重要工具，也是目前景觀生態研究主要重點之一，其研究之成果可做為環境變遷、環境生態評估與管理之參考。
因此，本研究主題主要發展及應用計量方法，例如景觀生態指數(Landscape ecological index)例如多樣性指數、形狀指數、邊緣指數等，以及結合其它相關計量方法方法，例如多變量分析方法等，以量化方式敘述景觀生態意涵；並景觀生態相關模擬模式，例如空間機率模式、細胞自動機模式、空間生態系統模式等，模擬景觀生態格局與特性。
