一、前言

由於臺灣位於地震與颱風頻發之區域，加上造山運動活躍之地質條件影響；因此經常發生地震、颱風或豪雨等天然災害，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，造成民眾生命財產飽受威脅。極端天氣事件引發大規模崩塌之課題，自莫拉克颱風所挾帶之驚人雨量造成小林村滅村事件後，即成為各界矚目的焦點，加以氣候變遷影響愈趨顯著，其所引發之大規模崩塌及衍生之大規模土砂災害機率亦提高，亟需系統性、整體性發展相關防減災工作，因此本局提出「氣候變遷下大規模崩塌防減災計畫」（以下簡稱大規模崩塌計畫），並經行政院105年1月13日核定。此防減災計畫擬訂六項執行策略，並於106年度啟動相關執行計畫，並透過本計畫有效統整與蒐集氣候變遷下大規模崩塌防減災產出之各種空間圖資，結合巨量氣象資料與各種模式計算成果，並集中資源，建置多時期高解析度之基礎影像，作為災後崩塌地、災害潛勢調查評估、水土保持復建效益評估等主要影像判釋基礎圖資，以協助各業務單位進行氣候變遷下大規模崩塌防減災相關作業。

二、高解析度衛星彩色融合正射影像建置

目前業務單位所使用之各種空間圖資中，高解析度衛星影像以其接近航空照片等級的空間分辨率，以及對地表可進行長時間大範圍取像的能力，在災害快速應變、災損範圍調查等應用上，極具優勢。唯目前臺灣尚無自主拍攝高解析度衛星影像之能力，所需資料均需透過代理商，向國外高解析度衛星影像供應商購入，價格昂貴，訂購程序繁瑣，所交付之產品精度亦無從檢核，不易發揮圖資共享之效益。本計畫規劃建置空間解析度(ground sample distance，GSD)優於（含）50公分之衛星正射影像，並進行精度檢核，另透過影像採購過程中建立後續影像採購之基本作業流程，並建置高解析度衛星影像採購平臺，提供作為業務單位未來高解析度衛星影像採購及查詢之工具，進而發揮圖資共享之效益。。

(一)高解析度衛星彩色融合正射影像建置

本計畫為統籌高解析度衛星影像採購制度，建立單一窗口化服務，並建置「高解析度衛星影像採購平臺」(如圖1)，有影像需求之業務單位，透過本計畫所建置之高解析度衛星影像採購平臺，執行影像申請、查看縮圖及選定產品以及下載檔案等流程，來完成高解析度衛星影像採購(如圖2)。影像需求人員僅需登入平臺，完成影像申請流程，本計畫就其影像需求，聯繫衛星影像供應商，並依據供應商提供之衛星影像及資料，檢核其影像幾何精度，確保影像品質符合規格要求。影像需求人員亦可透過平臺，下載影像以及精度檢核報告，大大縮短了影像採購時間，同時品質也更有保障。

採購平臺建置完成後，包含影像申請模式、廠商模式及管理員模式，未來能與多家影像供應商簽約合作，達到高便利性兼具高效率，當衛星影像供應商將影像檔案上傳至平臺後，平臺將自動啟動後續之影像處理程序，其包含彩色融合、銳化與增揚，再運用影像超級套疊，產製影像圖磚KMZ（KML）後，儲存於本計畫建置之空間資料庫，影像需求人員即可快速搜尋到局內新增或既有之影像圖資，進而達到局內圖資快速共享，大大提昇圖資的使用度及效益。

圖1、高解析衛星影像採購平臺-首頁

圖1、高解析衛星影像採購平臺-主畫面

(二)採購現況

本計畫首先針對局內大規模崩塌相關委辦計畫進行影像需求調查，共有5個計畫案之提出影像申購，並完成採購程序，採購面積達到6,000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

NO	提報單位	計畫編號	委辦計畫名稱	申購/交付總面積(平方公里)	採購狀態說明
1	花蓮分局	106LL035	阿眉溪集水區(花蓮縣-富里鄉-東里阿眉溪等大規模崩塌地區)設施調查及土砂災害風險評估與策略因應	132	已交貨
2	監測管理組	106LL010	臺灣北部地區山坡地土地利用型態調查及6縣市之山坡地範圍檢討計畫	2,606	已交貨
3	台南分局	106LL064	甲仙集水區(和南巷大規模崩塌地區) 土砂收支模式及觀測站評估	2,606	已交貨
4	保育治理組	106LL010	106年水庫集水區土砂環境檢查與評估	2,642	已交貨
5	土石流防災中心	106LL056	106年大規模崩塌潛勢區地表位移觀測系統建置與分析	35	已交貨
總計				6,000

(三)精度檢核結果

高解析度衛星影像的幾何精度，直接影響了與其他影像或圖層等各種空間資料套疊比對的結果，是本局相關業務應用最重要的考量，需要仔細加以評估，確保所購置的影像均達成所宣稱擁有的幾何精度。本計畫相對幾何精度檢核之方法是利用農航所所提供之全島正射影像做為底圖，在衛星影像上選定有空間特徵可進行匹配之區域後，與農航所正射影像相對應之區域，自動進行偏移量(RMSD)計算。

影像採購案之影像精度檢核結果如表2所示，除4幅影像因無明顯特徵點可供選取之外，其餘影像其幾何偏差值皆小於5m，檢核結果通過。

表2、高解析度衛星影像精度檢核結果

NO	提報單位	計畫編號	委辦計畫名稱	影像張數	幾何偏差(m)	檢核結果
1	花蓮分局	106LL035	阿眉溪集水區(花蓮縣-富里鄉-東里阿眉溪等大規模崩塌地區)設施調查及土砂災害風險評估與策略因應	3	2.75~3.26	通過
2	監測管理組	106LL010	臺灣北部地區山坡地土地利用型態調查及6縣市之山坡地範圍檢討計畫	31	1.84~4.96	4張無特徵點，其餘皆通過
3	台南分局	106LL064	甲仙集水區(和南巷大規模崩塌地區) 土砂收支模式及觀測站評估	7	2.78~4.86	通過
4	保育治理組	106LL010	106年水庫集水區土砂環境檢查與評估	13	1.87~4.93	通過
5	土石流防災中心	106LL056	106年大規模崩塌潛勢區地表位移觀測系統建置與分析	1	4.67	通過
總計				55

三、無人飛行載具(UAV)空拍產品規格制訂、精度檢核與品質提昇服務

無人飛行載具(Unmanned Aerial Vehicle; UAV)(以下簡稱UAV)具有高機動性、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。唯各單位委託不同團隊，使用不同型式的無人飛行載具，在不同拍攝條件下，所獲取之產品，即使所實施的空拍任務性質相近，彙整比較後仍會發現資料間品質落差很大，因此本計畫透過彙整近年空拍相關工作與重要成果，制定無人飛行載具空拍產品之規格，作為未來委辦空拍計畫之參考依據。除此之外，本計畫將發展提供局內委辦空拍計畫承辦同仁自主快速地檢核產品精度的工具，提出協助本局提昇無人飛行載具空拍產品品質的建議，並實際應用於民國105年度無人飛行載具空拍產品盤查分類與精度檢核等工作。

(一)UAV空拍任務分級與產品規格制定

本計畫依據過去執行飛行任務之經驗及分析現行UAV空拍任務各種拍攝條件與影像處理方法，訂定空拍任務分級表，依據空拍相機、鏡頭率定、取像方式、飛航任務、控制點、飛行記錄、正射糾正、檢核點等七種空拍條件，將空拍任務區分為一般任務（僅考量部分條件）與測繪任務（考量全部條件）兩種等級，如表3所示。

表3、空拍任務分級表

本計畫分析105年UAV空拍產品拍攝方式及已繳交之成果檔案類型，將空拍產品分為測繪產品、一般產品、環景及影片等四類，其中測繪產品除了一般正射影像的產出外，若搭配控制點測量，則可得到更精確之正射影像，若進行地形測量，則可衍生出數值地表模型及3D模型的產出，而正射影像或數值地表模型目前多採用Pix4D或PhotoScan軟體或其他商業軟體加值產生，因此產製影像時可取得該軟體之精度評估報告；一般產品及環景則包含正拍、側拍、全景或環景等照片產品，多為不具備GPS坐標資訊之照片，影片則包含環景影片或一般記錄影片等。各類產品包含項目及規格說明如表4所示。

表4、空拍產品分類及格式

(二)105年度UAV空拍產品盤查分類

依據前述空拍產品規格，進行105年度UAV委辦計畫盤點並分類目前已取得UAV空拍產品，扣除正射影像缺乏坐標資訊檔(*.jgw或*.tfw)、影像檔案毀損無法開啟、影像坐標錯置等有問題之影像後，統計結果彙整如表5所示，可進行精度檢核之正射影像共計129處。

表4、空拍產品分類及格式

(三)UAV空拍產品精度檢核

本計畫以局內提供之農航所最新25cm正射影像為基準影像，手動建立基準影像與UAV空拍正射影像間之匹配點，並計算其均方根偏差(RMSD)，作為影像相對幾何精度評估之量化依據。本計畫針對取得之129幅影像進行精度檢核，其中有14幅影像因影像內容僅涵蓋樹木、崩塌地或野溪，並無明顯之標的物可供選取，故無法進行檢核；有84幅影像檢核後，幾何偏差小於5m；25幅影像檢核後，幾何偏差介於5～10m；有6幅影像幾何偏差值大於10m，其中2幅影像幾何偏差值大於100m，經影像圖磚與通用版電子地圖套疊後，可以明顯看出影像周圍道路或河川錯位情形，推測應該是未佈設地面控制點，導致影像幾何偏差值較大，故未來委辦UAV空拍相關計畫時，如工作項目涉及正射影像或DSM產製時，建議要求佈設地面控制點或圖面控制點進行校正，可有效降低影像幾何偏差大於10m的問題。

四、氣候變遷下大規模崩塌防減災空間資料統合運用

為整合「氣候變遷下大規模崩塌防減災計畫」之各項產出資料及空間資訊成果，本計畫建置「大規模崩塌地理空間資訊展示系統」(Large-scale Landslide Geospatial Information System，簡稱LLGIS) 。考量本計畫所需、未來發展應用與本團隊對圖資處理、資料格式等具有自主開發之能力，因此以OpenLayers為主要核心 (如圖3)。

圖3、「大規崩塌地理空間資訊展示系統」介面

系統除展示相關基礎圖資及「氣候變遷下大規模崩塌防減災計畫」子計畫所產出之各項空間資訊外(如圖4)，亦將國外蒐集取得之圖資進行轉檔納入本計畫平臺展示，另將巨量氣象資料與數值模式整合運算分析之成果展示於系統(如圖5及圖6)。

系統資訊彙整區以災害案例圖資作為展示主題，國內災害案例以蘇迪勒颱風為範例，如圖7，國外案例以中國大陸四川省茂縣疊溪鎮新磨村崩塌事件為範例，如圖8。系統空間資料庫，目前涵蓋之影像圖資包含衛星影像、航拍照片及UAV空拍影像，如表6~表8所示。

圖4、「大規模崩塌地理空間資訊展示系統」基本圖資

圖5、雙視窗進行模式分析結果檢視-有效累積雨量、土砂災害

圖6、模式分析結果檢視-北部地區子集水區安定指標評估

圖7、展示主題-蘇迪勒颱風路徑、衛星雲圖及雷達回波圖資套疊

圖8、展示主題-四川省茂縣疊溪鎮新磨村崩塌事件

表6、系統資料庫-UAV空拍成果圖資統計

表7、系統資料庫-衛星影像圖資計

表8、系統資料庫-航拍照片圖資統計

本計畫所蒐集之空間圖資，以一致性標準化進行資料處理後，將資料整合儲存於本計畫建置之空間資料庫，使用者可透過主題資料區之圖資搜尋功能(如圖8)，進行系統內圖資之搜尋查找及檢視。

圖8、主題資料區-圖資搜尋及檢視

五、結論

本計畫針對水保局及各計畫需求已建置山坡地衛星影像，空間解析度(ground sample distance，GSD)優於（含）50公分，幾何偏差小於（含）5公尺，雲覆率至少低於15%之高解析度衛星影像，總面積達6,000平方公里。另已制定UAV空拍產品制訂之規格及分類，且針對105年度無人飛行載具空拍產品進行盤點及分類，針對取得之129幅正射影像進行幾何偏差精度評估。

本計畫已初步完成「大規模崩塌地理空間資訊展示系統」建置，建立影像圖資標準化作業流程，並建置影像圖資資料庫，可提供使用者針對影像圖資進行快速搜尋查找及套疊。針對大規模崩塌各子計畫應產出成果進行調查，蒐集現有已上傳電子圖書系統之圖資資料，並展示於本系統計畫成果。已蒐集崩塌潛感模式今年度四場豪雨事件之分析成果，並展示於系統之模式分析。資訊彙整功能以災害案例資料作為主題展示方式，透過本系統資訊彙整，希望能提供使用者統合性瞭解災害事件發生期間之相關資訊。