第四章 研究成果
第三節 台中地區土地利用型態時空變遷分析
本段落將對六個年度進行時空變遷分析，共分為五個時期，分別是 1991 至 1998 年、1998 至 2003 年、2003 至 2009 年、2009 至 2015 年與 2015 至 2019 年。
本段落將探討各時期土地利用的變化，由前後期分類結果計算各土地利用類 型之面積增減，呈現其變遷矩陣，並計算前後期之平均熱島效應強度變化。
本研究根據變遷矩陣中 25 項分類轉變之面積大小為比例，進行產生隨機點 抽樣，擷取各點前後期熱島效應強度變化量(△UHII)，若該分類項面積過小以致 比例計算不足 3 個點者，則調整為 3 點，而後再以 ANOVA 檢定變遷與未變遷區 域之強度變化，以滿足統計檢定之樣本獨立性假設。
由於各時期前後期影像年份差距大，整體氣候與天氣條件確有不同，本研究 認為若直接去探討年度之間的溫度值較無意義，應著重在年度間的相對變化量上。
因此，本研究比較前後期之分析方法，乃以未變遷區域為基準，去衡量與變遷區 域之間的溫度變化量差異，分析其相對改變量，採用與變遷矩陣結構相同的表格 做前後期對照(表 11)。
以 1991 至 1998 年這個時期為例，1991 年的建成地分類，轉變至 1998 年有 五項變化，其一是維持建成地分類不變，另也有四種轉變型態，本研究將四種轉 變型態之強度變化與維持不變之區域進行 ANOVA 檢定，若結果具有顯著差異，
則意味著該土地利用類型的轉變所造成的熱島效應強度變化，具統計上的顯著意 義，以此作為量化土地利用變遷著實造成溫度改變之證據。
一、1991～1998
本研究將 1991 年與 1998 年的土地利用類型分類結果進行前後期比較，兩 個年度的分類變化數據統計於表 12，變化的空間分布呈現於圖 14，ANOVA 檢 定兩年度溫度轉變量之結果於表 13。
根據分類結果，從 1991 年到 1998 年建成地與裸露地的變化較多，建成地總 面積增加了 16.388 Km2，雖然有 25.132 Km2是由草生地轉變而來，但同時也有 22.115 Km2的建成地轉為草生地，因此草生地並非建成地成長的主因；反觀裸露 地有 17.95 Km2轉變為建成地，卻只有 4.42 Km2的建成地轉為裸露地，因此裸露 地的轉變才是造成建成地面積成長的主要因子，裸露地轉變為建成地主要有幾個 區域，如大肚台地上的台中工業區，以及七期、八期與九期重劃區。
草生地在這個時期的變化僅約 5.907 Km2，草生地主要的面積變化是由建城 地與裸露地轉變而來，建成地轉為草生地主要是因為太平地區十期重劃區的開闢，
將原先舊聚落整頓後所致；裸露地轉變為草生地則是由於研究區西側的大肚台地 上，原本光禿的紅土區域有了植被的覆蓋的緣故，此二類降溫程度具統計顯著性。
此外，草生地轉變為建成地主要是豐原到潭子之間的聚落形成、74 號快速 道路與台 63 中投公路的興建、台中市南區中興大學一帶，以及其他如神岡、大 雅區將原本農田開闢成零星聚落的緣故。
草生地與建成地的相互轉變，在熱島效應強度改變上具顯著差異，此證在 本時期內，人工建物轉為植被覆蓋時所造成的降溫具有效果，而植被區域的損 失轉變為人工建物造成的升溫；然而，不論是裸露地轉變為建成地，或建成地 轉變為裸露地，溫度變化相比於未變化的區域皆無顯著差異，顯示本時期此二 分類之熱島效應改變幅度相近，具有相似的升溫效果。
表 12 1991～1998 土地利用分類轉變統計。單位：平方公里。
圖 14 1991～1998 年土地利用型態轉變。
表 13 1991～1998 年土地利用熱島效應強度變化表。
**為在信心水準 95%下進行 ANOVA 檢定，與未轉變之類別相比具有顯著差異者。
二、1998～2003
本研究將 1998 年與 2003 年的土地利用類型分類結果進行前後期比較，兩 個年度的分類變化數據統計於表 14，變化的空間分布呈現於圖 15，ANOVA 檢 定兩年度溫度轉變量之結果於表 15。
根據分類結果，從 1998 年到 2003 年建成地與裸露地為面積增加較多，而草 生地有大幅減少的情形。建成地面積在這個時期成長了 17.364 Km2，其中 27.617 Km2的草生地轉變為建成地，但卻只有 11.734 Km2的建成地轉為草生地，因此本 研究推論建成地擴張的主因是往草生地的區域開闢而來，如太平的十期重劃區、
台中高鐵站區闢建、國道三號與聯外道路完工，皆是在圖六中明顯可觀察到的部 分。
草生地是本時期減少最多的分類類別，達到 42.061 Km2，而成長面積最多的 是裸露地，草生地有 23.562 Km2轉變為裸露地，裸露地僅有 4.16 Km2轉為草生 地，有這樣大面積的轉變，本研究認為除了是大肚台地上植被成長情形每年不同 造成表土裸露外，中部科學園區的整地籌建也是一大原因；同時，在研究區南側 也有部分草生地轉變為裸露地出現，這個部分是因為適逢稻作收割時期，部分農 田已經先行收割造成田地無植被覆蓋，因此被歸類為裸露地。
草生地轉為建成地在熱島效應強度的變化上，平均升溫幅度為 1.151，草生 地轉變為裸露地平均有 1.707 度的升溫，此二轉變較無變化的草生地之 0.074 皆 具有顯著性，此證植被消失轉變為人工建物或裸露地造成之影響力顯著。而部 分建成地轉變為草生地，有-0.107 度的熱島效應強度減緩情形，較無變化的建 成地區域之 0.469 度的升溫具有顯著差異。
表 14 1998～2003 土地利用分類轉變統計。單位：平方公里。
圖 15 1998～2003 年土地利用型態轉變。
表 15 1998～2003 年土地利用熱島效應強度變化表。
**為在信心水準 95%下進行 ANOVA 檢定，與未轉變之類別相比具有顯著差異者。
三、2003～2009
圖 16 2003～2009 年土地利用型態轉變。
表 17 2003～2009 年土地利用熱島效應強度變化表。
**為在信心水準 95%下進行 ANOVA 檢定，與未轉變之類別相比具有顯著差異者。
四、2009～2015
圖 17 2009～2015 年土地利用型態轉變。
表 19 2009～2015 年土地利用熱島效應強度變化表。
**為在信心水準 95%下進行 ANOVA 檢定，與未轉變之類別相比具有顯著差異者。
五、2015～2019
本研究將 2015 年與 2019 年的土地利用類型分類結果進行前後期比較，兩 個年度的分類變化數據統計於表 20，變化的空間分布呈現於圖 18，ANOVA 檢 定兩年度溫度轉變量之結果於表 21。
本時期裸露地小幅成長 5.308 Km2，主要是有 12.811 Km2的草生地改變而來，
除了有些是大肚台地上以外，其他大多分布於研究區中央，屬於重劃區十四期、
單元四、十三期的範圍內，重劃區整地開闢前為舊聚落或農田，劃定範圍開闢後 使原本的農田消失，因此有草生地轉變為裸露地的現象。
裸露地的面積其次是由建成地轉變而來，有 7.655 Km2，主要是在水湳經貿 園區內，水湳經貿園區過去是台中水湳機場，完全不同的使用目的，勢必將前期 人工建物剷除後重新整頓，也因此有大量的建成地轉變為裸露地。
草生地於本時期減少 10.583 Km2，在幾個重劃區內有較多的裸露地轉變為草 生地，這部分在重劃區單元五明顯可見，其原因為重劃區剛開闢時地表裸露，所 以分類類型為裸露地，但經過幾年的閒置，荒地長出植被後，就轉變為草生地，
約有 6.948 Km2；然而卻有更多的草生地因為前段所述之原因轉變為裸露地，約 有 13.075 Km2，因此整體上草生地面積是減少的，而裸露地與草生地的相互轉變，
在溫度變化上皆有顯著差異，此亦意味著植被對於溫度調節的重要性。
表 20 2015～2019 土地利用分類轉變統計。單位：平方公里。
圖 18 2015～2019 年土地利用型態轉變。
表 21 2015～2019 年土地利用熱島效應強度變化表。
**為在信心水準 95%下進行 ANOVA 檢定，與未轉變之類別相比具有顯著差異者。
圖 19 五時期土地利用型態變化彙整表 六、小結
本段落藉由變遷矩陣總結各類型土地利用面積轉變過程，並以 ANOVA 檢定 分析未變化與變化區域之溫度改變，是否具有統計上的顯著差異。
統整五個時期各土地利用型態面積增減(圖 19)可發現，草生地與建成地變 動較大，裸露地次之，而森林地與水體則變動面積較少。
歸納各時期溫度改變具顯著差異之次數(表 22)可發現，建成地轉變為森林 地、草生地、裸露地在四個時期有顯著差異；森林地轉變為建成地、裸露地則全 部呈顯著差異，轉為草生地則是有三次顯著；草生地轉變為建成地、裸露地皆有 顯著差異，轉變為森林地也有四次，草生地與森林地互相轉變的結果皆有三到四 次呈顯著差異，此意味著森林地與草生地存在一定的溫度差，植被類型關係到蓄 熱與降溫的效果；裸露地轉變為森林地與草生地也全都有顯著差異，至於水體轉 變為裸露地則有四個時期有顯著差異，本研究推論其原因為裸露地造成之溫度改 變實在太高，即使是面積較小之水體與整體 UHII 有顯著正相關，仍在轉變為裸 露地之後溫度改變呈現顯著差異。
表 22 各時期熱島效應強度轉變量呈顯著差異次數統計