計畫名稱：「111年土砂災害空間資訊蒐集判釋與變遷分析」

委託單位：行行政院農業委員會行政院農業委員會水土保持局

 

摘要

台灣地質條件特殊，且位於地震、颱風或豪雨等天然災害頻發區域，而透過多時期(multi-temporal)、多尺度(multi-scale)與多感測器(multi-sensor)平台所蒐集之各種遙測空間資訊，已證明對於知災、避災、減災、救災等工作都有莫大裨益，因此積極蒐集各種遙測空間資訊，並有效應用於災害防救工作，保障民眾生命財產，為政府相關單位首要工作之一。本計畫於本年度災害應變期間，同步蒐集相關災情，並整合應用Landsat-8/9、SPOT-6/7、Sentinel-2與Pleiades等多元衛星影像，完成0323地震、軒嵐諾暨梅花颱風、0918地震、0925豪雨與1007豪雨、尼莎颱風暨1022豪雨等5場事件之崩塌判釋工作，共判釋出118處新增崩塌或崩塌擴大災點，並針對每處災點提出「災後衛星影像判釋報告」。

110年盧碧颱風造成玉穗溪大量不安定土砂生成，至今集水區內仍有大量土砂殘留，實有持續監測之必要。配合水保局需求以無人飛行載具於災害潛勢區實施空拍，產製高雄市桃源區勤和里玉穗溪集水區的正射影像與數值高程模型，正射影像面積超過14平方公里，取得現地側拍與環景影像，並將所有成果發布於水保局之巨量空間資訊系統 (BigGIS)。

根據民國109年度執行計畫期間所建立之「多期數值地表模型分析」之標準作業程序，探討荖濃溪中游5條支流（布唐布那斯溪、東莊溪、布唐薩諾阿爾溪、唐瓦那斯東溪和玉穗溪）之土砂運移變化，分析結果顯示除玉穗溪外，其他4條支流目前無明顯不安定土砂。110年盧碧颱風期間玉穗溪集水區總計產生了1,791萬方的土砂生產量，739萬方土方堆積量。其中，主要土砂生產來自於上游邊坡大規模崩塌地土砂堆積於坡腳，形成不安定的土砂。堆積於大規模崩塌坡腳的土砂量逐漸被侵蝕，至111年6月底，集水區整體不安定土砂減少至722萬立方公尺，建議未來持續注意堆積土砂後續變動狀況與安定性。

為提高防減災能力，本計畫以快速而有效的方式，評估大範圍之崩塌潛勢。有鑑於台灣許多地區迄今尚未有詳盡之事件型崩塌目錄，本計畫使用水保局既有之多時期、多尺度與多感測器平台所蒐集之各種遙測空間資訊，建置95年至96年事件型崩塌目錄與110年全島崩塌地圖層，提供土砂災害相關研究重要的基礎資料。此外，整合歷年崩塌地圖層統計5,058處大規模崩塌潛勢區內崩塌地面積，選定崩塌率變動最大，且尚未進行廣域觀測之200處大規模崩塌潛勢區，應用多時期衛星影像進行4期觀測作業，總共判釋42處新增崩塌地。另外，未進行200處觀測之區域進行年度觀測，4,858處區域年度判釋作業共發現132處疑似新增崩塌地。再根據全臺1,729條土石流潛勢溪流集水區之歷年崩塌資料，分析整理其變動趨勢。本年度亦完成1場研討會成果發表、1場研討會海報發表，並將主要成果製作成中英文海報各1份，以提升本計畫研究成果之國際能見度。

本計畫長期且有系統地蒐集重點防災地區空間資訊，持續提升並精進坡地防災資訊之蒐集與分析研判能力，透過快速整合與應用圖資的機制，發揮各種空間資訊之最大效益。

關鍵字：土砂災害、空間資訊系統、衛星影像、無人載具空拍、大規模崩塌潛勢區觀測、不安定土砂

一、前言

有鑑於台灣地質條件特殊且位於地震與颱風頻發區域，經常發生崩塌、土石流等坡地災害，對民眾生命財產構成威脅。為因應自然災害之威脅，積極蒐集各種衛星與無人載具遙測空間資訊，以及歷年土石流潛勢溪流集水區崩塌地時空變化分析，相關應用對提升土砂災害防救災效率，實有其必要性。

近年運用遙測技術調查重大災害之經驗中，均顯現多時期衛星遙測影像之資訊蒐集與判釋，在坡地災害管理上的重要性。因此，加強重點防災地區之空間資訊蒐集與整合研判能力，進而提升應變速度為整體治山防災之重要工作。

以過去民國99年至民國110年執行計畫的經驗、研發技術的突破、資料處理的效率、地理資訊的應用、開放平台的掌握與遙測影像的展示為基礎，執行本年度計畫所需之各項能量皆已完備。為強化土砂災害空間資訊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，爰辦理本計畫。

二、山坡地災後區域衛星影像建置及災害判釋

於本年度執行計畫期間，以重大天然災害地區或土石流紅、黃色警戒發布區或指定地點為建置範圍，依據水保局通知，啟動影像處理之應變程序，進行災後區域之衛星影像建置。最後進行衛星影像資料處理與判釋工作，進而發布於資訊平台。

本計畫於本年度災害應變期間，同步蒐集相關災情，並整合應用SPOT-6、SPOT-7、Landsat-8/9與Sentinel-2等多元衛星影像，完成0323地震、軒嵐諾暨梅花颱風、0918地震、0925豪雨與1007豪雨、尼莎颱風暨1022豪雨等5場事件之崩塌判釋工作，共判釋出118處新增崩塌或崩塌擴大災點，並針對每處災點提出「災後衛星影像判釋報告」（圖2）。

此外，今年度已處理土石流紅黃警戒區域內影像或地震震度五級區域影像之總面積達到56,825平方公里（無雲影像面積40,632平方公里），空間解析度均達15公尺。高解析度衛星影像，空間解析度優於5公尺，所處理判釋之衛星影像總面積11,714平方公里，無雲面積達7,927平方公里，總計衛星影像無雲影像面積為48,559平方公里。

圖2     花蓮縣玉里鎮觀音里111年0918地震之SPOT-6/7衛星影像判釋報告

三、使用無人飛行載具進行空間資訊蒐集

無人飛行載具(unmanned aerial vehicles, UAVs)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。

本計畫亦應用無人飛行載具於災害潛勢區實施空拍，產製玉穗溪集水區的正射影像(如圖3)與數值高程模型，並將所有成果發布於水保局之巨量空間資訊系統 (BigGIS)。

圖 3    玉穗溪集水區之正射影像(a)與數值地表模型(b)成果

四、年度崩塌地圖層建置及資料分析

台灣山區之崩塌事件愈趨頻繁，實有必要每年度進行全台崩塌地調查。透過應用衛星影像進行全島崩塌判釋分析，可快速且全面的了解大區域範圍之崩塌地概況，期可提高防減災能力，並作為緊急應變時的決策依據。本計畫應用衛星影像進行崩塌判釋，如圖 4(a)所示為110年全島崩塌地分布圖。

應用地區型崩塌目錄進行全台1,729條土石流潛勢溪流集水區崩塌地面積變化趨勢分析，根據分析結果初步將土石流歷年崩塌情況區分為：無崩塌、輕度崩塌、中度崩塌、重度崩塌，不同崩塌程度土石流潛勢溪流分布如圖4(b)所示。

透過崩塌地圖層進行崩塌程度分類，可幫助了解土石流潛勢溪流的崩塌現況及變動趨勢，後續可實際應用於現地調查優先順序調整或相關整治資源投入之參考。

圖 4     (a)本計畫產製之110年全島崩塌圖層，(b) 全台不同崩塌程度土石流潛勢溪流分佈情況

五、年際崩塌變化事件分析

台灣許多地區目前尚未有完整、客觀、大範圍且長期之事件型崩塌目錄，為提供完整事件型崩塌目錄，本計畫建置95年至96年的事件型崩塌目錄（圖 5），提供土砂災害相關研究參考。

圖 5    本計畫產製之95年(a)及96年(b)事件型崩塌目錄

六、應用多時期衛星影像進行大規模崩塌潛勢區域內崩塌地熱點追蹤觀測

整合歷年崩塌地圖層統計大規模崩塌潛勢區內崩塌地面積，選定崩塌率變動最大，且尚未進行廣域觀測之200處大規模崩塌潛勢區，應用多時期衛星影像進行4期觀測作業。

統整本年度判釋之疑似新增崩塌地，200處觀測區域4期共判釋48處新增崩塌地，年度觀測區域發現160處疑似新增崩塌地，分布圖如圖6。

圖 6    111年度大規模崩塌潛勢區域判釋災點分布圖

七、運用衛星影像結合歷史遙測影像進行不安定土砂監控

於荖濃溪流域（桃源至梅山口），就水保局關注之重要支流集水區為研究區，包括：布唐布那斯溪、布唐薩諾阿爾溪、唐瓦那斯東溪、玉穗溪、和東莊溪，以參立體 (tri-stereo) 影像建立數值地表模型，每處前後期取像總面積至少200平方公里。透過數值地表模型，據以計算集水區邊坡與河道的土砂變化量，以分析研究區域歷史土砂來源與後續可能造成土石流災害的不安定土砂分布。

分析結果於盧碧颱風後到111年6月底，除玉穗溪外，其他4條支流目前無明顯不安定土砂，而玉穗溪集水區內上游崩塌地殘留土砂雖持續減少，但集水區整體不安定土砂仍有722萬立方公尺（圖7），建議未來持續注意堆積土砂後續變動狀況與安定性。

土砂變化量為110年3月11日至111年6月22日，底圖影像日期為111年6月22日

圖 7    110年3月盧碧颱風前至111年6月-玉穗溪崩塌及河道土砂量變化

八、成果推廣與中英文成果海報等文宣製作

本計畫為加強推廣本計畫相關產出成果進行2場研討會發表，其中一場於2022 TGA 台灣地球科學聯合學術研討會」中，以「運用無人機攝影測量進行土石流潛勢溪流不安定土砂監控」為題目為題，進行海報發表。本計畫並完成中英文成果海報。

九、結論

本計畫已對今年度0323地震、軒嵐諾暨梅花颱風、0918地震、0925豪雨與1007豪雨、尼莎颱風暨1022豪雨與1030豪雨等6場事件，進行災後衛星影像取像及變異分析，並採用無人飛行載具己進行玉穗溪集水區無人飛行載具取像。建置95年與96年事件型崩塌目錄及110年全台崩塌目錄，並針對200處大規模崩塌潛勢區域進行觀測，每年進行4期觀測作業。200處觀測區域4期共判釋48處新增崩塌地。也透過高解析度衛星影像建置荖濃溪中游數值地表模型，探討土砂運移變化，分析結果於盧碧颱風後到111年6月底，除玉穗溪外，其他4條支流目前無明顯不安定土砂，而玉穗溪集水區內上游崩塌地殘留土砂雖持續減少，但集水區整體不安定土砂仍有722萬立方公尺，建議未來持續注意堆積土砂後續變動狀況與安定性。最後完成分析全台1,729條土石流潛勢溪流集水區於94年~110年之年度崩塌面積分析及變動趨勢分析。

十、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.