(一) 光達應用
近年來大範圍高精度高解析度 DEM 之產製技術中，主動式遙感探測技術已日趨 成熟，尤其光達以高頻率發射雷射光速進行掃描，可快速的蒐集地形資訊，於台灣 及國際上皆被廣泛的應用。使用光達技術對相同研究區之地形進行重複性的觀測來 獲得地表變形資訊的研究很多，例如地層下陷、斷層偵測及邊坡滑動監測等，極端 的案例如颱風及地震等天災可能造成的大範圍且快速地形變化也可透過光達技術 來進行快速的監測。光達所測得的高程訊息是相對於參考橢球面的橢球高，透過一 簡單的轉換關係可直接轉換成正高(H)，轉換公式如下:
H h N (25) 其中 h 、 N 分別為橢球高與大地起伏。透過大地起伏模式可於任何位置獲得 N 。舉 例來說，圖 11(a)、圖 11(b)皆為陽明山的光達點雲分布圖，且分別建構於不同高程 基準的高程變化，圖 11(a)為相對於參考橢球面的橢球高，圖 11(b)為相對於大地水 準面的正高，圖 12 為對應光達點雲位置上的大地起伏值分布圖，大地起伏值平均 約 20 公尺並隨著高程變化。透過經過此研究區的五個一等水準點正高來與光達所 測得正高(經過高程轉換)進行精度評估，正高差異約為-4.047 m 至 -0.075 m。其中 幾點較大差異歸因於光達觀測量的誤差，必須更進一步於光達點雲數據處理上進行 改善來減少此差異量。
(a) (b) 圖 11 施測於陽明山的光達點雲資料(a)橢球高(b)正高
圖 12 對應於光達點雲位置上的大地起伏值分布圖 (二) 淹水範圍估計
地球的大氣和海洋因溫室效應而造成溫度上升，南、北極及格陵蘭冰層融化使 得海水面上升，臨海地勢較低之區域將面臨被淹沒的困境。透過靜態淹水模擬可了 解較易受到海水淹沒區域之分布範圍，並以此結果當做防災規畫之依據。由於存在 水往低處流的事實，水的流動不僅僅是依據著地形高低，最主要是受到重力等位面
的影響，因而實際上淹水與否取決於大地水準面。過去淹水模擬都是直接使用數值 高程模型(DEM)當基準，然而此模型之高程基準主要分為橢球高與正高兩種系統，
淹水模擬應選用正高系統之模型。廖貞如(2010)結合交通大學發展的大地起伏模式 及地形進行地面淹水狀況的推估，使用的數值高程資料為 2000 年太空梭雷達製圖 任務(SRTM)於台灣地區之資料，此 SRTM 高程系統建立於 EGM96 上，由於此模型 僅展開至 360 階，空間解析度不佳，因而將其參考面轉換至空間解析度較高之重力 大地起伏值(Hwang et al., 2007)。圖 13 為全台灣地區正高與橢球高之不同高度的淹 溢面積統計表及其長條圖，其結果顯示當橢球高與正高之淹水面積於水深 10 公尺 以內所造成的範圍差異很大，因此若使用橢球高模擬會產生低估的情形，採用正高 進行淹水模擬才能獲得較正確的資訊。
圖 13 全台灣地區正高與橢球高之不同高度的淹溢面積統計表及其長條圖(摘錄自 廖貞如, 2010)
(三)大地起伏模式與高程現代化
提議台灣發展高程現代化需採用本文所發展的大地起伏模式，並擬定台灣高程 現代化芻議如下:
1. 政府部分:
(1) 發展與維護大地水準面模式 a. 蒐集與更新重力資料庫
b. 使用最新的全球重力參考場模型 c. 建立全台灣大地起伏模式的誤差模型 d. 根據地球動力估計大地水準面模式的變化
(2) 決定所有 eGPS 站(http://www.egps.nlsc.gov.tw/index.html )的傳統正高 a. 定義及維護基隆與離島高程基準並決定高程基準差異
b. 採用傳統水準測量來決定所有 eGPS 的正高，測量規範達最高標準 c. 利用連續 GPS 決定 eGPS 站垂直速度場
d. 增加下列 eGPS 軟體的數據處理能力
(a) 透過差分 eGPS 站與使用者間的橢球高與大地起伏差來決定兩者間的 正高差
(b) 利用使用者的 GPS 定位誤差(基線長度或其他等因素)、大地起伏模式 誤差模型來估計使用者的正高精度
e. 修正離島與本島之高程基準差異量，表 3 為離島與本島之高程基準差異量 (黃金維，2010)
表 3 離島與本島之高程基準差異量(單位:公尺)
h N Hg Hp 基準差異 琉球-基隆 3.140 0.230 2.910 2.732 0.178 綠島-基隆 6.633 4.062 2.571 2.241 0.330 蘭嶼-基隆 10.977 4.388 6.588 5.715 0.873 澎湖-基隆 -1.231 -2.135 2.492 1.924 0.568 2. 使用者部分:
(1) 視所需之橢球高精度來決定所採用的 GPS 定位時間長短；其橢球高精度可另行 估計
(2) 使用 eGPS 計算軟體來決定正高及其誤差
以下為一案例之測試，研究區域為恆春半島上之 eGPS 測量成果，包含 4 個追 蹤站及台一線、台九線之水準點，共 126 個點(如圖 14 所示)。 一等水準點測到 4 個 eGPS 站之 Antenna Reference Point (ARP) 使用一等水準測量作業規範 sigma = 2.5 mm/SQRT(K)。此外，eGPS 測量之橢球高的精度約為 10-15 cm。表 4 結果顯示 四個追蹤站的水準正高與本文模型所推算的正高差異約數公分，表 5 顯示動態 GPS 橢球高搭配大地起伏模式來推算正高，標準偏差可達 7.7 公分。
(a) (b)
圖 14 (a) eGPS 點位分布圖 ；(b) eGPS 正高差異分布圖
表 4 4 個追蹤站的 Geoid-based 正高與 TWVD2001 正高之差異(單位:公尺) 點號 點名 eGPS 橢球高 Geoid-based 正高a TWVD2001 正高 正高差 太麻里 TMAM 58.722 34.632 34.5969 -0.035
大武 DAWU 40.980 17.603 17.6080 0.005 枋寮 FALI 41.650 19.700 19.6860 -0.014 墾丁 KDNM 58.260 36.118 36.1240 0.006
Geoid-based 正高a : GPS 橢球高搭配大地起伏模式推算的正高
表 5 eGPS 的 Geoid-based 正高與 TWVD2001 正高之差異統計(單位:公尺)
最大值 最小值 平均值 標準偏差
Geoid-based 正高 -TWVD2001 正高
0.299 -0.234 0.011 0.077