2014SWCB_DFDPC (103年多尺度遙測空間資訊資料建置及擴充維護計畫行政院農業委員會水土保持局)

計畫名稱：103年多尺度遙測空間資訊資料建置及擴充維護計畫

委託單位：行政院農業委員會水土保持局

　　由於台灣地質條件特殊，加上位於地震與颱風頻發之區域；因此經常發生地震、颱風或豪雨等天然災害，造成民眾生命財產飽受威脅。為減少天然災害之損失，我國特於災害防救法第22條規定：『減少災害發生或防止災害擴大，各級政府平時應依權責實施下列減災事項：六、災害防救上必要之氣象、地質、水文與其他相關資料之觀測、蒐集、分析及建置』。因此，為做好整體治山防災工作，加強重點防災地區空間資訊蒐集，並提昇資訊整合研判能力與應變速度相當重要。近年來於重大災害之評估經驗中，均顯現多時期(multi-temporal)、多尺度(multi-scale)與多感測器(multi-sensor)平台之資訊蒐集與判釋，在坡地災害管理上的重要性。此外，從過去的防災經驗亦發現，若要進一步提昇災害發生時的快速應變能力，應需特別加強在光學衛星及航空照片均不易取像之天候狀況下，仍能進駐災區取像及產製標準空間資訊之遙測技術，如發展無人載具取像及其影像正射處理技術。有鑑於水保局之「多尺度遙測空間資訊系統」已整合大量遙測空間資訊及相關圖資，提供使用者可靠且有用之防災資訊。若能持續擴充多尺度遙測空間資訊(如衛星影像及無人載具整合資料)，並同時維護水保局之土石流歷史災害資料庫；再應用多年期之遙測空間資料，針對易致災區域進行預警評估，有效提出早期防災資訊；應可強化多尺度影像之快速整合應用機制，藉以提升對坡地防災資訊之分析研判能力。

一、山坡地災後區域遙測空間資訊建置及判釋

　　應用福衛二號影像進行災後緊急應變，針對災區進行影像變異分析。主要完成本年度0327地震、0405豪雨、0517豪雨、0602地震、0712蘇力颱風、0820潭美颱風、0828康芮颱風、0920天兔颱風等8場事件之災後福衛影像緊急處理與發布工作；並利用災前與災後衛星影像，製作災後福衛影像判釋最速報，以提供災後區域發生變異之位置點(如圖1)。同時，該項工作所產製之災後福衛影像資料，共計有2,679張五千分之一圖幅，面積約為16,743.75平方公里。

二、定翼無人載具之空間資訊蒐集

　　無人飛行載具擁有高機動性、快速拆裝與搬運的特性，可在雲層下方飛行，於光學衛星無法取像的天候，仍可獲得地表影像，且運作成本低於航空照片，維修容易，搭載相機後即可對各種災害進行取像監測，對於時效性高、需要緊急應變的事件極具應用價值，因此逐漸成為緊急災害應變系統中一項不可或缺的利器。本計畫主要使用的無人載具為自動導航型式定翼滑翔機，翼展2.4公尺，淨重2.7公斤；以四顆鋰聚電池驅動可滯空20-25分鐘，巡航速度約50-80 公里/小時，視風速風向而定。透過機上1 Hz GPS接收器每秒接收衛星定位訊號，並以三軸陀螺儀獲取飛機姿態參數。紅外線遙控器觸發相機快門等裝置，可進行視距外長距離的取像工作。計畫中分別針對台東縣金峰鄉嘉蘭村(東縣DF079)、台東縣卑南鄉溫泉村(東縣DF060)、南投縣國姓鄉南港村(投縣DF101)、新竹縣五峰鄉桃山村(竹縣DF043)、高雄市六龜區新發里(高市DF077)等5處範圍，進行無人載具之空拍取像作業；同時將空拍影像進行後製正射處理，並發布於「多尺度遙測空間資訊系統」(如圖2)。最後，再配合該區域之其它相關圖資，進行比對分析工作。

三、系統資料庫維護與擴充

　　水保局民國99年以Google Earth API自由軟體，架構「多尺度遙測空間資訊系統」，有效整合、應用及展示各種防救災相關地理空間資訊。民國100年應用雲端技術，提升系統服務能量。民國101年因應圖資擴充與操作便利，改版為Web版之GE操作介面。民國102年將系統各項圖資與系統功能移置於水保局之Google Earth Enterprise平台上；提供GE、GEE雙軌服務，有效提升系統效能。水保局現行之「土石流歷史災害資料庫」，自民國98年開始建置，首先針對致災因子調查資料與空間位置進行結合。民國99年起加入即時調查資料、歷史航拍影像、重大土石災例、土石流潛勢溪流調查、聚落安全調查等資料。民國100年起「土石流歷史災害資料庫」開始介接水保局內各項系統與資料庫之資料內容。而民國101年再納入其它相關資料，如UAV影像、工程管考資料等；並針對村里報告、工程管考等資料進行整合，完成各項調查資料之資料庫設計與建置工作；同時開發系統平台介面之瀏覽、查詢與管理功能，藉由線上服務方式發布成果，提供水保局內之其它系統使用。計畫中持續維運「多尺度遙測空間資訊系統」(如圖3)主要及備援伺服器，擴充圖資及備援系統；同時亦更新「土石流歷史災害資料庫」(如圖4)資料，維護該系統之正常運作。再針對現有疏散避難地圖編輯圖臺API，進行維護與調整工作；並提供內政部通用版電子地圖及102年福衛影像的線上服務。

四、系統整合維運方案評估

　　水保局現行之「多尺度遙測空間資訊系統」，主要是提供一般空間資訊整合及災後影像展示服務；而「土石流歷史災害資料庫」則是以水保防災業務之倉儲資料查詢為主。然而，前述之空間資訊系統與歷史災害資料庫，兩者皆提供相近之圖台查詢服務介面。因此，為有效應用歷史資料庫之重要倉儲記錄，並加入既有多尺度空間資訊系統之各類防災參考圖資，進而善加發揮兩套系統之優勢，提供整合性之服務，以大幅節省資料庫系統之管理成本，本計畫特別針對「多尺度遙測空間資訊系統」、「土石流歷史災害資料庫」、及「土石流歷史災害資料庫」所附之現地調查應用程式，研擬系統整合維運評估方案，進行可行性分析，以提供水保局未來系統發展之參考依據。本計畫經分析兩系統各自優勢後，預計維持「多尺度遙測空間資訊系統」的原有Google Earth的系統架構，並改版展示介面，新增所需快捷工具及應用查詢功能；同時與「土石流歷史災害資料庫」後端原有的資料庫進行查詢展示連結，以有效整合兩系統平台既有資料圖資及功能服務(如圖5)。此外，「現地調查應用程式」經評估後建議維持現況，待主要兩資料庫系統整併後，再視實際需求進行改版更新；後續可考量採用HTML5多媒體網頁的方式提供服務，以達到完整建置空間資料之服務概念。

五、崩塌危害預測研究

　　台灣位於歐亞大陸板塊與菲律賓板塊交界上，屬環太平洋地震帶的一部分；再加上地質構造脆弱、地形陡峭，而成為發生複合型災害高頻率之國家。年來由於全球氣候異常，水文極端現象明顯，受災範圍與程度均遠較過去劇烈。台灣地區地形陡峻、降雨強度集中，每年侵襲颱風平均約3.5次，豪大雨數十次，平均年損失約128億元以上。歷年山區大規模土石滑落與崩塌事件愈趨頻繁，實有必要瞭解台灣地區易發生崩塌之高潛勢區域。因此，藉由分析過去崩塌區域之動態變化情形，建立預警模式，以有效而快速方式，評估大區域範圍之崩塌潛勢概況；期可提高防減災能力，並作為緊急應變時的決策依據。計畫中參考蘇苗彬(1998)等人所提出之不安定指數法(Instability Index Method)，採用可辨識崩塌之潛勢因子，並配合多年期之崩塌地分布資料，建立崩塌潛勢分析模式。同時以崩塌潛勢分析模式為基礎，再行考量降雨因素之影響，提出崩塌危害分析方法。再利用梅姬颱風與蘇拉颱風事件的雨量資料，並配合以宜蘭太平山研究區的事件崩塌資料，進行模式檢定與驗證工作，進而建立可配合雨量預測資料，分析推估崩塌危害程度之土砂災害預警模式。最後，計畫中應用鳳凰颱風事件，選定台東太麻里、花蓮玉里、以及宜蘭太平山等研究區域，進行預警模式之實際應用分析工作(如圖6及圖7)；並於災後利用衛星影像崩塌災點判釋資料結果，針對預報分析結果進行評估驗證工作(如圖8)。由分析結果顯示，計畫中目前採用之評估方法，大致可呈現因強降雨所造成之崩塌危害趨勢，並能針對災點位置提出警示資訊。

六、教育訓練及中英文成果海報電子檔製作

　　本計畫為加強使用者應用多尺度遙測空間資訊，以輔助災害防治之整合應用機制；分別於台中、台南、以及台北等地，各舉辦1場教育訓練課程，包含多尺度遙測空間資訊簡介說明、系統操作教學、以及系統應用練習等內容，以協助使用者熟悉多尺度遙測圖資之整合應用(如圖9)。此外，計畫中亦完成中英文成果海報(如圖10)及中英文解說講稿；並針對「多尺度遙測空間資訊系統」製作中英文解說影音檔。

七、結論

　　本計畫主要針對「多尺度遙測空間資訊系統」與「土石流歷史災害資料庫」進行維運管理；並持續蒐集各種遙測空間資訊。計畫中應用福衛二號遙測影像，針對大範圍區域進行災後空間資訊蒐集與發布；並完成多次災後衛星影像緊急應變工作。本計畫採用無人飛行載具，機動蒐集局部地區之遙測影像資訊；同時藉由影像正射處理技術，完成空拍照片處理發布，提供可加值應用之影像。計畫中另針對「多尺度遙測空間資訊系統」與「土石流歷史災害資料庫」系統架構進行評估，研擬系統整合維運方案，以期有效整合圖資，進而提昇系統效能。最後，本計畫利用多年期歷史崩塌地資料，應用崩塌潛勢分析方法，建立崩塌危害分析模式，以進行崩塌災害預警之分析研究應用。本計畫已提供災後各級單位緊急應變所需之多尺度遙測空間資訊，並建立快速整合與應用圖資之機制；藉以提升坡地防災資訊之蒐集與分析研判能力，發揮各項圖資之最大使用效益。