盧碧颱風緊急應變 （玉穗溪集水區）

(一)衛星影像蒐集

　　110年8月7日，甫脫離大陸福建地區之盧碧颱風，雖減弱為熱帶性低氣壓，但挾旺盛之西南氣流，為臺灣帶來顯著降雨，雨勢直撲西台灣，尤以中南部災情嚴重。在桃源、六龜等山區降雨超過高雄年平均雨量1968mm，造成多處嚴重災損。台20線南橫公路勤和路段以上之明霸克露橋，才在106年4月底重建完成，此次被沖毀，造成南橫山上三個部落對外交通中斷，有如孤島。
　　盧碧颱風發生後持續蒐集可用影像，由於災害發生後天氣極度不穩定，終於在8月10日有上游崩塌地部分無雲覆的影像，PlanetScope影像介接在BigGIS系統上，透過比對發現玉穗溪上游的確有大量崩塌產生（圖 1）。
 

圖 1     民國110年8月10日使用PlanetScope衛星影像緊急判釋確定災點位置

 

(二)UAV空拍

　　玉穗溪屬於荖濃溪支流，行政區在高雄市桃源區勤和里，座標位置TWD97(233785,2563589)，本團隊於8月10日接獲水保局通知，緊急出動進行空拍取像作業，拍攝玉穗溪上游及其集水區範圍12平方公里。於民國110年8月10日與11日進行空拍取像作業，進行正射影像拍攝以及DSM建置等工作。本計畫針對該區域之空拍成果，空拍側拍如圖  2所示；而經正射處理之空拍成果，如圖  3所示。利用空拍影像所產製之DSM成果，如圖  4所示；環景攝影結果如圖  5所示；空拍影片如圖  6所示。3D建模成果如圖  7所示。

圖  2     玉穗溪上游崩塌地側拍影像

圖  3     玉穗溪上游崩塌地正射影像

圖  4     玉穗溪上游崩塌地DSM

圖  5     玉穗溪上游崩塌地環景攝影

圖  6     玉穗溪上游空拍影片

 

 

圖  7     玉穗溪上游DSM 3D建模影片

(三)土砂運移分析

　　經過不動點校正與樹高分析，初步針對玉穗溪邊坡及河道內崩塌與堆積量體進行分析（圖 8），確認此次災害是由於玉穗溪沿岸多處原有崩塌地又嚴重崩壞和擴大，總計在玉穗溪集水區中產生1,107萬方的土砂生產量，並在玉穗溪出口明霸克露橋處，堆積出202萬方的土石流扇。值得注意的是，玉穗溪尚有713萬方土方堆積於河床與邊坡，需嚴密監控。下一場大規模降雨就可能再沖刷出來，造成二次災害。

圖 8     玉穗溪集水區初步土砂生產量分析

　　本次透過緊急應變事件進行玉穗溪土砂運移量的分析，衛星影像或UAV可獲取大範圍的土砂分布資訊，建議後續持續針對此區域進行DSM建置等相關資料蒐集作業，即可快速了解集水區土砂運移現況。

(四)歷史資料比對

　　統計玉穗溪集水區內歷年衛星影像判釋全島崩塌地面積，以了解玉穗溪歷年崩塌面積變化量（圖  11）。本次盧碧颱風造成玉穗溪集水區內新增崩塌18.83公頃，另就山坡地與林班地面積來看，山坡地範圍內崩塌地於盧碧颱風中未明顯增加，本次受災區域多位於林班地範圍。

圖 9     110年5月9日SPOT衛星影像玉穗溪集水區判釋崩塌分布圖

圖  10     110年8月20日SPOT衛星影像玉穗溪集水區判釋崩塌分布圖

圖  11     94-110年玉穗溪集水區歷年衛星影像判釋崩塌面積

日本東北大地震與海嘯 （2011年3月11日）

 

莫拉克風災-旗山溪流域 (2009年8月8日)

　　旗山溪由北到南依序流經那瑪夏、甲仙、杉林及旗山等重大災區，其中位於旗山溪旁與獻肚山下的甲仙鄉小林村在風災期間因山崩導致全村房舍被一夕掩埋，造成數百人失蹤，是莫拉克侵台受創最重的村落。跨越旗山溪的新旗尾橋(台3線)遭洪水沖毀需一年以上重建，其他主要橋樑包括台28線之旗尾橋、台21線之四德橋及楠梓仙溪橋則需花費數月才能復原；甲仙以上通往小林村及那瑪夏鄉沿溪而建的台21線幾乎全毀，救災均需仰賴設在下游旗山國中的直升機總部。旗山溪上游新增多處大型崩塌，其中上游新望嶺崩塌阻塞旗山溪形成大型堰塞湖，此堰塞湖距離下游民生村約5公里，在災後月餘的衛星影像上仍清楚可見。

 

中美洲強震 (2009年5月28日)

　　2009年5月28日凌晨在宏都拉斯東北岸外海所發生規模七點一的強烈地震，不僅撼動了整個中美洲，也展現了本團隊緊急應變的能力。於地震發生後三小時內，立刻發動緊急排程，把握福衛二號通過台灣上空的機會，成功將指令上傳，控制福衛二號在地震後八小時通過貝里斯上空時進行取像，獲得災區第一手資訊。這些寶貴的影像在取像九個小時後，福衛二號重新通過台灣上空時，順利下載至國家太空中心，交由成大團隊進行後續影像處理與分析，再將成果交由成大團隊所參與的聯合國組織GEOSS，提供中美洲地區的救災單位使用。創造了在當日發生的事件就可以在當日成功取像的世界紀錄。在全世界商業運轉的眾多衛星中，又創下了一次「台灣第一」的紀錄。這次的事件也獲得Science@NASA的頭條新聞報導

 

澳洲昆士蘭大水 (2009年2月)

　　GEO (Intergovernmental Group on Earth Observations, 政府間地球觀測組織) 下的GEOSS (Global Earth Observation System of Systems, 全球系統觀察系統) ，其所設立之「災害應變工作組」瞭解了福衛二號每日再訪的能力，以及本團隊過去在各種國際重大天然災害的緊急應變成果，在2009年2月間澳洲同時發生洪災與山林大火的重大天然災害時，邀請本團隊共同運用包括EO-1、RadarSat-2 、Landsat、福衛二號 等各種不同尺度、不同軌道週期、不同國家的衛星，共同進行調查，快速提供了災害應變與災損評估等工作即時而且寶貴的資訊。

 

澳洲維多利亞叢林野火 (2009年2月)

　　澳洲東南Tasman 海域於夏季時所產生的高氣壓帶來強勁西北風，經常造成澳洲東南部高溫且乾燥。受到全球暖化衝擊，澳洲年均溫不斷上升，加上近幾年長期乾旱，導致植被乾燥易燃，再配合地形與­植被等環境條件，導致2009年澳洲維多利亞叢林野火(Victoria Bushfire) 事件。成大團隊應用福衛二號所搭載之遙測成像儀(RSI)以及美國國家太空總署(NASA) EO-1衛星所搭載之先進陸地成像儀(ALI)進行協同取像，並對所拍攝之高時空分辨率影像與多光譜影像進行判識與分析，以評估此次林火災害。結果顯示，結合福衛二號高時­空影像及先進陸地成像儀(ALI)多頻譜影像，對起火點的判識，以及燃燒區和焚毀區詳細範圍之率定，均有相當優勢。本研究之成果亦為在太空中建立一個衛星網(Sensor­Web)以實施全球災害監控的目標，提供了一個成功應用的實例。

 

非洲那米比亞洪氾災害 (2009年3月)

　　非洲那米比亞每年雨季都會發生洪水氾濫的災害，成大團隊以福衛二號影像支援這項國際救災行動。在長達三個月的合作過程中，成功拍攝並分析了多達71幅影像，清楚顯示Lak­e Liambezi地區廣達200平方公里的區域，在雨季後形成一個超大型的湖泊。

 

四川大地震 (2008年5月12日)

　　舉世震驚的四川大地震在2008年5月12日發生後，重大災情陸續傳出，傷亡人數更是不斷攀升，唯許多重災區因道路毀損而與外界隔絕。除了各救援團隊不斷與時間競賽，緊急­趕赴災區，世界各國亦紛紛調動衛星，盼能盡快獲取災區最新影像，提供抗震救災決策之寶貴資訊。成大團隊與太空中心密切合作，對此次地震最嚴重的北川縣與汶川縣進行取像與變­異分析工作，於14日傍晚獲得第一批珍貴的影像。經與兩年前影像互相比較後發現，此次大地震所造成的大規模崩塌、堰塞湖、橋樑斷裂、道路扭曲斷裂、房屋倒塌、甚至可能是操­場上所支搭的帳棚等特徵都可以清楚地判釋出來。再與當地民眾或記者透過網路所傳送出來的照片互相比較，證實福衛二號遙測影像的確揭露了此次地震所造成嚴重災害的實況。這些­影像也提供美國國家航空太空總署NASA的自然災害網站使用。

 

南極威爾金冰架崩解 (2008年2月28日)

　　位於南極半島西南邊，距南美洲大陸南端僅1600公里之遙的威爾金冰架(Wilkins Ice Shelf)，自2008年2月28日起突然發生一連串大規模的崩解事件，凸顯了全球氣候劇變，在南極地區所造成空前嚴重的暖化現象。成大團隊與國家太空中心同仁密切合作­，運用福衛二號獨特的軌道設計與先進的影像處理技術，對威爾金冰架崩解的關鍵區域進行連續取像工作。從3月8日良好天候下所拍攝的2公尺解析度彩色影像中，首次揭露了冰架­崩解的詳細過程。彙整此次合作調查的各項資料，成大與美國NSIDC、英國BAS等國際頂尖團隊於2008年3月25日聯名發佈新聞稿，正式向全球公布此次南極威爾金冰架­崩解事件之調查結果。此項研究成果可參見文獻 Scambos, T.*, Fricker, H.A., Liu, C.-C., Bohlander, J., Fastook, J., Sargent, A., Massom, R., and Wu, A.-M. (2009) Ice Shelf Disintegration by Plate Bending and Hydro-fracture: Satellite Observations and Model Results of the 2008 Wilkins Ice Shelf Break-ups. Earth and Planetary Science Letters. 280(1-4), pp. 51-60. (doi:10.1016/j.epsl.2008.12.027)

 

加州大火 (2007年10月)

　　2007年10月20日至11月9日之間，美國南加州發生大規模的山林大火事件，受到北方沙漠吹來乾燥而烈的聖答安娜焚風影響，火勢一發不可收拾。總計共有1,500 間房屋被焚燬，延燒面積超過2,000平方公里， 14人因大火直接喪命，70人受輕重傷。本研究利用NASA MODIS所拍攝1公里解析度的大範圍影像，設定福衛二號取像範圍，再應用所發展之F-2 AIPS，於第一時間判定出Poomacha地區野火延燒的狀況，即使是範圍僅有數公尺大小的火焰及火點位置，在兩公尺解析度、標準假彩色的福衛二號SSIM彩色融合影像­上也能準確地標定出來。此項研究成果可參見文獻 Liu, C.-C.*, Wu, A.-M., Yen, S.-Y. and Huang, C.-H. (2009) Rapid locating of fire points from Formosat-2 high-spatial-resolution imagery: example of the 2007 California wildfire. International Journal of Wildland Fire. 18(4), pp. 415 - 422

 

美國Katrina颶風(2005年8月)

　　2005年8月30日， 時速270公里，被氣象學家喻為「完美颶風」的 Katrina，從墨西哥灣登陸，重創美國的路易斯安那、密西西比、阿拉巴馬等州，釀成美國史上百年來最大災難。總計死亡逾千人，一百萬人大撤離 ，是自1906年奪走6000條人命的舊金山大地震以來，美國本土最慘重的自然災害。 位處路易斯安那州的爵士樂發源地紐奧良（New Orleans），因保護該區域免受洪水侵襲的100公尺堤岸，連同其他至少兩處較短的堤岸同時決口，淹沒了該城八成以上的區域。福衛二號於災後連續對災區取像一個月，從­這兩幅災前災後比對的結果可以清楚看出包含一處火災，以及三處堤岸決口的位置。此外，洪水侵入住宅區的範圍，在兩公尺解析度的福衛二號SSIM彩色融合影像上也能準確地標­定出來。

 

南亞地震與海嘯(2004年12月26日)

　　2004年12月26日上午印尼蘇門答臘外海發生芮氏地震儀九級以上的強烈地震，觸發了嚴重的海嘯，數小時內便侵襲了環印度洋許多國家，總計造成了55個國家，超過30萬­人不幸喪生的慘劇。國家太空中心於地震發生後第二天便開始連續取像，成功大學團隊對福衛二號於災區所拍攝的遙測影像立刻加以分析。由於災後天氣不佳，原始影像如使用一般線­性增揚方式（如左圖），無法獲取有用資訊，成大團隊應用自適化拉伸法進行增揚處理後，各重要災害區域清晰可見（如右圖），再與Google Earth所提供之災前影像（如左圖）進行比對，可以進行災害調查與評估。此項研究成果可參見文獻 Liu, C.-C.*, J.-G. Liu, C.-W. Lin, A.-M. Wu, S.-H Liu and C.-L. Shieh, (2007) Image Processing of FORMOSAT-2 data for Monitoring South Asia tsunami. International Journal of Remote Sensing. 28(13), pp. 3093-3111. (doi:10.1080/01431160601094518 ) 。