關鍵詞:航攝數位相機、高解析度多光譜正射影像
4. 工作實績
4.2 八八水災
4.2.1 影像蒐集
98 年 8 月 7 日中度颱風莫拉克來襲,兩天兩 夜的豪大雨,導致台灣南部與東部平原惡水高漲,
山區土石滾滾而下,造成人民生命財產極大損失。
「八八水災」發生之後,數個地區陸續傳出災 情,如小林村、那瑪夏鄉之民族、民權、民生等村,
本所隨即積極地蒐集災區影像資料並規劃航線如 圖10。但是,天公不作美連日多雨,待雨勢稍歇,
本所同仁協同空中勤務總隊飛行員刻不容緩地出 動任務,前往災區蒐集影像資料,當時颱風外圍環 流仍影響台灣,為克服雲層過多之困擾,儘管任務 區域位於山區且當地救難直升機起降頻繁,空域受 限,航攝任務仍改採降低航高之雲下作業方式進行,
在天候、地形及空域的多重困難下,執行航攝任務 比平時困難許多。
圖10 八八水災航線規劃圖
圖11 八八水災緊急應變工作流程
成果視覺化,以利判讀。
進行不規則三角網計算 不規則三角網示意圖 內插為規整網格資料 圖12 等高線轉換為不規則三角網、與規整網格資料轉換流程示意圖
圖13 小林村災前(左圖)、災後(右圖)DTM 暈渲圖
4.2.4.1 水災前後地形變化等差值圖
將地形變化差值模型進行等值線計算,設定每 10 公尺計算一條等值線,得成果如圖 14,小林村 上方之最大崩落高差達80 公尺。
4.2.4.2 水災前後地形變化等差值暈渲圖
以連續色調表示地形變化,負值為崩落,正值 為堆積。(如圖 15)
4.2.4.3 水災前後地形變化挖填方圖
以地形無變化點為分界,可將崩落與堆積處區 分開來。(如圖 16)
4.2.4.4 水災前後土方計算
經計算得小林村區域內,土方總流失面積約 888,100 平方公尺,流失土方約 25,673,847 立方公 尺,土方總堆積面積約1,888,575 平方公尺,流失 土方約25,212,521 立方公尺。
除了小林村區域外,尚針對旗山溪上游及太麻 里溪區域進行災前後河道變化圖及河道挖填方圖 分析,成果如下圖17 至 20。
圖14 小林村地形變化等差值圖
圖15 小林村地形變化等差值暈渲圖
圖19 太麻里溪風災前後河道挖填方圖 圖16 地形變化挖填方圖
圖 17 旗山溪上游至小林村太麻里溪水災前後河 道地形變化圖
4.2.5 立體判釋及數化
莫拉克颱風帶來相當於一整年的降雨量,部分 山坡因泥石含水飽和引發地滑,崩落之土石阻斷水 流形成堰塞湖。堰塞湖之壩口並非不含水之泥塊,
在含水量及水壓不斷增大的情形下引發潰堤,大量 激流引發另一次土石流,更造成中、下游沿岸居民 身家財產嚴重的威脅。為能掌握堰塞湖可能造成之 影響,本所接獲指示調查南部各流域之堰塞湖,並 針對較大型之堰塞湖進行計算災前災後之水位變 化。作業程序包括堰塞湖判釋與定位、堰塞湖立體 數化與水體積估算。(如圖 21)
4.2.5.1 堰塞湖判釋與定位
於正射影像產製完成後,利用假色影像,進行 半自動判釋與數化,並於本所結合 GIS 與立體觀 測功能之立體觀測數化儀,進行水面3D 數化、堰 塞口高程測量、溢流口寬度量測等作業。
4.2.5.2 堰塞湖水體積估算
水體積之計算方式為以水面積乘上高程值所 得之立方體體積,扣除相同面積災前地形模型所包 圍之土方而得。然堰塞湖所填滿範圍內並非全數為 水,實際尚包含沉積於水面下之泥、石等,故所得 之水體資訊僅能作為參考。(如圖 22)
圖18 太麻里溪水災前後河道地形變化圖
圖 20 旗山溪上游至小林村太麻里溪風災前後河 道挖填方圖
圖21 水體積計算示意圖
圖22 太麻里溪上游堰塞後 3D 視覺模擬圖
除堰塞湖外,為精確研判其餘災情,本所於正 射影像完成後,緊接著進行各災區災前災後影像比 對。有經驗之操作人員利用電腦螢幕將正射影像局 部放大,進行地毯式比對,找出變異大之區域,判 釋說明災前災後變異情形,並分析計算災害受損面 積。因篇幅關係,本文僅展示1 區災前災後比對影 像資料。(如圖 23)
針對本次重災區小林村、新發村及民族村大型 機具開挖村落,本所比對災前災後正射影像,並判 釋數化房屋毁損處向量圖檔,套疊彩色正射影像圖,
提供為現場開挖之參考依據。(如圖 24)
由於八八水災造成台灣大範圍的土石流及崩 塌地,而僅以航攝能量尚無法立即取得災區全區影 像進行崩塌地判釋分析,因此為迅速了解災區崩塌 情形,本所委託國立中央大學太空及遙測研究中心,
運用衛星影像提供大範圍及光譜影像分類之特性,
先迅速產製災區崩塌地的位置與面積,如圖 25、
圖26 (行政院農業委員會林務局農林航空測量所,
2010)。在對大範圍的災區崩塌地有初步的瞭解後,
接著利用災區正射影像高解析度之特性,進行局部 精度較高之判釋數化及計算面積,並結合林地及集 水區資料進行分析比對,以做救災防災的根據與參 考。