一、前言

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，例如發展無人載具取像其影像正射處理技術等。

行政院農委會水土保持局（水保局）曾於民國99年所委辦之「多尺度遙測空間資訊與雲端技術之整合應用」計畫中，運用Google Earth API技術，彙集台灣地區之福衛二號影像、航拍影像、全景照片、以及各種防災基礎圖資，建置一個以坡地防災為主之「多尺度遙測空間資訊系統」；並採用雲端儲存技術，將系統布置於雲端服務平台，而能於災害時提供穩定之圖資瀏覽服務。再於民國100年之「多尺度遙測空間資訊資料建置及擴充維護」計畫中，以「多尺度遙測空間資訊系統」為基礎，新增民國94年至99年所發生重大土石流災害地區之福衛二號影像，且針對該年發布土石流紅黃警戒之地區，進行災後緊急應變之影像處理工作；同時應用定翼無人載具完成四處取像與變異分析工作，藉以驗證定翼無人載具緊急應變之能力。

民國101年水保局持續針對「多尺度遙測空間資訊系統」進行功能擴充及維護之工作，完成了民國94年至100年所發生重大土石流災害地區福衛二號影像圖資之建置；並因應該年度重大災害事件，執行災後影像處理之緊急應變工作；同時亦完成定翼無人飛行載具之空拍取像，且針對水保局所提供之既有無人載具空拍影像，進行正射處理發布。更應用定翼無人飛行載具在高雄荖濃溪地區拍攝立體像對，成功產製數值地表模型(Digital Surface Model; DSM)，並進行其精度評估。

水保局亦於民國102年依據「多尺度遙測空間資訊系統」需求，購置硬體設備；同時將系統各項圖資與功能擴充至水保局之Google Earth Enterprise平台上；以有效整合相關圖資，進而提昇系統效能。再針對水保局所公開之1,664條土石流潛勢溪流範圍，藉由多年期衛星影像資料，進行崩塌地判釋作業，完成多年期之崩塌地資料圖層；並配合崩塌潛勢分析模式，建立崩塌潛勢分布圖，藉以評估土石流潛勢溪流範圍發生崩塌之可能性。最後再利用多年期之衛星影像資料，配合崩塌潛勢指標等其它相關空間資訊，評估崩塌高潛勢之非土石流潛勢溪流範圍，探討災害發生前的細微徵兆。民國103年水保局則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等），同時針對「土石流歷史災害資料庫系統」進行維運；並完成「多尺度遙測空間資訊系統」與「土石流歷史災害資料庫系統」整合維運之可行性評估。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研究；主要利用中央氣象局ETQPF雨量預測資料，配合以崩塌潛勢分析方法為基礎之崩塌危害分析模式，進行分析計算，藉以提出早期防災警示資訊。

若為能持續擴充多尺度遙測空間資訊（衛星影像及無人載具整合資料），且維護水保局之土石流歷史災害資料庫；同時應用遙測空間資料，針對易致災區域進行預警評估，有效提出早期防災資訊，藉以強化多尺度影像之快速整合應用機制，提升對坡地防災資訊之分析研判能力。

二、山坡地災後區域衛星影像製作及災害判釋

本計畫執行期間內若發生重大天然災害，計畫中乃依據水保局通知，進行災後區域之福衛二號2米彩色融合影像製作、災害判釋及資訊平台發布等工作。計畫中所採用之「福衛二號影像自動處理系統」(Formosat-2 automatic image processing system, F-2 AIPS)，能因應各種快速準確監控環境變遷的需求(Liu, 2006)，產製符合實際需求之高品質影像。F-2 AIPS不僅可直接讀取福衛二號原始Gerald格式的資料，進行基本的幾何與輻射校正，快速產製level-1A影像；更可進行嚴密的錯位修正，自動完成正射糾正，針對多年期影像幾何配準、彩色融合及影像增揚等影像處理流程，進而快速產製高階影像產品。

計畫中主要完成本年度0520豪雨事件、0707蓮花暨昌鴻颱風、0807蘇廸勒颱風、以及0927杜鵑颱風等4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報告(如圖1)，以提供災後區域發生變異之位置點。此外，本計畫並依據合約規定提交災後福衛影像資料，共計有1,610張五千分之一圖幅，繳交面積約為10,062.50平方公里(如表1)。

表1、災後區域之福衛二號影像繳交面積統計

項次	災害事件	影像日期	圖幅數量	影像面積(km2)	判釋報告
1	0520豪雨	20150529_3 20150609_4	23 528	3,443.75	1
2	0707蓮花暨昌鴻颱風	20150709_6	84	525.00	3
3	0807蘇迪勒颱風	20150810_6 20150811_6 20150812_6	61 29 178	1,675.00	27
4	0927杜鵑颱風	20151014_3 20151027_6	387 320	2,418.75 2,000.00	13
總計			1,610	10,062.50	44

圖1、民國103年0807蘇迪勒颱風之災後福衛影像判釋成果

三、使用定翼無人載具進行空間資訊蒐集

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。

計畫中分別針對新北市三峽區竹崙里(1處)、新北市新店區屈尺里(1處)、新北市新店區廣興里(2處)、新北市烏來區忠治里(2處)、新北市烏來區信賢里(2處)、花蓮縣光復鄉大興村(1處)、以及台東縣台東市建和里(1處)等範圍，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。

圖2、新北市新店區平廣溪下游之空拍影像處理發布成果

四、多尺度遙測空間資訊系統與土石流歷史災害資料庫系統維運及更新

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；並針對現有疏散避難地圖編輯圖臺API，進行維護與調整工作。

圖3、「多尺度遙測空間資訊系統」介面

圖4、「土石流歷史災害資料庫」系統資料架構

五、多尺度遙測空間資訊系統與土石流歷史災害資料庫系統整合

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。本計畫乃進行系統平台與資料庫的整合工作，藉以保留原有系統的特點，並改善其不足之處，重新建置一套資料庫整合系統，以良好的功能操作與豐富的圖資展示，期可輔助水保局相關單位同仁的業務執行。

本計畫經分析兩系統各自優勢後，系統整合架構主要以Google Map為主要展示平台核心(如圖5)；並輔以水保局所購置之私有球GEE，進行既有「多尺度遙測空間資訊系統」圖資之3D展示。同時與「土石流歷史災害資料庫系統」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。最後，再針對整合系統之行動裝置平台進行發展評估，考量採用離線版Google Map為基礎，再配合HTML5多媒體網頁的方式提供服務，亦可達到完整建置空間資料之服務概念。

圖5、「多尺度土砂災害空間資訊系統」介面

六、重要土石流潛勢溪流集水區進行崩塌潛勢危害風險之預測模式驗證

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。近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，並進行崩塌災害預警之分析研究。本計畫首先針對南投神木地區進行兩場歷史事件之檢定驗證工作，再配合本年度的蓮花暨昌鴻颱風、蘇迪勒颱風、以及杜鵑颱風事件，應用雨量預報資料進行演算分析，提出崩塌危害警示預報。最後計畫中乃採利用蘇迪勒颱風之新北烏來重點災區為例，進行完整崩塌預警的分析評估驗證(如圖6)，進而確認應用分析方法的適用性。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。

圖6、新北烏來重點災區之崩塌危害警示成果

七、文宣製作及教育訓練

本計畫為加強使用者應用多尺度遙測空間資訊及災例資料，以輔助災害防治之整合應用機制；分別於台南、台中、以及台北等地，各舉辦1場「多尺度土砂災害空間資訊系統」教育訓練課程(如圖7)，包含系統說明簡介、系統操作教學、以及系統實機練習等內容，以協助使用者熟悉多尺度遙測圖資之整合應用。此外，計畫中亦完成中英文成果海報(如圖8)及中英文解說講稿。

 

圖7、教育訓練辦理情形(台南場次)

  

圖8、計畫成果中英文海報

八、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」進行整合開發，建置完成「多尺度土砂災害空間資訊系統」，藉以有效整合圖資，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驗證分析工作。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。

九、參考文獻

1.          Liu, C.-C., “Processing of FORMOSAT-2 daily revisit imagery for site surveillance,” Ieee Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 44, pp. 3206-3214, 2006.

2.          蘇苗彬，“集水區坡地安定評估之計量分析方法”，中華水土保持學報29(2)： 105-114, 1998。