第四章 研究設計
第三節 土地利用變遷模型模擬設計
國
立 政 治 大 學
‧
Na tiona
l Ch engchi University
第三節 土地利用變遷模型模擬設計
土地利用變遷之模擬，整體研究流程除了上述二元羅吉斯迴歸模式對土地利 用與驅動力進行機率運算外，其核心重點即在於土地利用變遷模型之模擬。配合 IPCC 對於未來 2099 年海平面上之情況進行土地利用變遷模擬，研究設計尚需 配合CLUE-s 模型之設定空間政策與管制、轉移矩陣、土地利用移轉彈性及土地 需求，以預測未來各情境下之土地利用變遷情況，作實證之分析。
一、空間政策與管制
根據上節所述，本研究基本已設定海平面上升之兩種情境，分別為上升 59 公分及100 公分，作為空間模擬之基本情境。
（一）海平面上升與政策限制模擬
空間管制政策上，目前非都市土地使用管制規則第三章對於土地使用分區可 進行變更，另於使用分區內亦可辦理使用地變更編定，其須透過開發許可制之通 過即可進行開發，故本研究希望透過管制農地減少其轉移為建成地之機會。
此外，森林地具有調節氣候、降低氣溫，平衡溫室氣體之功能，因此近年來 多國政府鼓勵造林運動及家戶植栽。但因我國土地可透過開發許可進行變更，故 許多林地受開發所需而變更，如此將會降低氣候調節之功能，亦會因都市化、水 泥化而加劇溫室氣體之排放。故於本研究欲透過林地之管制，減少林地之變遷，
同時亦能減緩氣候變遷之影響。
因此，本研究於空間管制政策上，依海平面上升之情境最為基礎，於管制政 策再分為對農地、林地進行管制及無管制兩種情境，如下表4-4 所示：
表4-4 海平面上升與管制政策模擬情境分析表
農林地管制政策 海平面上升59cm 海平面上升100cm
無管制 情境A 情境B
管制 情境C 情境D
模擬情境可歸類為四種情況，情境A 為海平面上升 59 公分之情況下，依照 目前之土地變遷情況，並無對其做額外之管制；情境 B 為海平面上升 100 公分 下，亦無進行管制；情境C 則為海平面上升 59 公分之狀況下，針對農地、林地 進行管制；另情境D 則為上升 100 公分，對農林地進行管制。
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
Na tiona
l Ch engchi University
（二）空間限制區
經建會於民國八十五年修訂完成之「國土綜合開發計畫」，與目前正在研擬 中之「國土計畫法草案」中，均將確保自然資源的永續發展列為重要之國土發展 計畫目標，同時明訂於全國計畫中劃設限制發展地區，以維護生態環境及自然資 源之永續利用。然而，為確保環境資源之永續發展，實有必要就全台灣地區的自 然資源作一詳盡調查，針對土地使用現況資料及各類環境資源敏感地區之分布情 形，建立一套完整之地理資訊系統資料庫，目前台灣地區已完成北部區域及中部 區域限制發展區之劃設，因此本研究為提升海平面上升後土地利用變遷轉移最適 區位之模擬，特將台北都會區範圍之限制發展區納入考量，如下左圖則為限制發 展區基礎圖資。
圖4-20 限制發展區相關圖層 資料來源：本研究繪製
其限制發展區主要位置分主要位於石門鄉、三芝鄉、金山鄉、淡水鎮、萬里 鄉等沿海沿岸地區，其為沿海保護區；其另分佈於三峽鎮、雙溪鄉、平溪鄉、石 碇鄉、坪林鄉、新店市及烏來鄉等地，係屬高度較高、坡度陡峭之山坡地，其為 風景特定區、森林保護區及保安林地等；另於台北市之北投區、士林區多為限制 發展區，其係為陽明山國家公園，故對其發展有所限制之。可由下表4-5 得知各 鄉鎮市、行政區限制發展區所涵蓋之面積。
‧
‧
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
Na tiona
l Ch engchi University
市外圍地區發展，其土地轉移成本較商業使用及建地偏低，設定為0.6；而農地、
林地、草地轉移彈性則設定為0.2、0.3、0.1，代表其轉移成本較低。
四、土地需求分析
於土地需求之計算上，國內過去相關研究係利用世代生存法預測人口成長，
進而結合人口與建地之成長趨勢，推測未來建地之需求，而其他土地利用別則係 依其變動比例進行計算（吳振發，2006；吳佩蓉，2008）。然而，因本研究假設 台北都會區未來人口無成長與變動，如此可更為簡化單純地探討受淹沒人口之遷 移議題。另尚有研究採用馬可夫鍊模式（Markov Chain）進行 CLUE-s 土地需求 之推算（林裕彬、陳虹螢、朱宏杰，2010），馬可夫鍊應用於台北都會區之範圍 內，亦可計算整體土地變遷之趨勢。
於應用馬可夫鍊模式必須先測定其轉移矩陣是否具有馬可夫特性，才可進行 變遷預測，進而將第一次與第二次國土利用調查進行馬可夫鍊特性之檢定。本研 究所測定卡方檢定結果為 3052303，大於在顯著水準 0.01、自由度 36 下之理論 卡方值 58.619215，其卡方檢定結果大於理論卡方值，表示本研究將國土利用調 查運用於馬可夫鍊模式上符合該特性。
3052303 . , 58.619215
符合檢定後，本研究係以1995 年作為驗證 2006 年之起始年，進行比較第一 次與第二次國土利用調查之各別土地利用別數量，透過線性內插之方式，求得 1995 年至 2006 年間各年之土地利用需求，詳下表 4-8，方可透過 CLUE-s 進行 2006 年第二次國土利用調查之驗證。
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
Na tiona
l Ch engchi University
表4-8 1995年至2006年各年土地需求表
西元年 農地 林地 建地 商業使用 工業使用 草地 水體 1995 24,515 162,898 28,123 563 3,459 16,254 9,033 1996 23,884 163,495 28,319 926 3,529 15,858 8,835 1997 23,253 164,091 28,514 1,289 3,598 15,461 8,638 1998 22,622 164,688 28,710 1,652 3,668 15,065 8,440 1999 21,991 165,285 28,906 2,015 3,738 14,668 8,242 2000 21,360 165,882 29,102 2,378 3,807 14,272 8,045 2001 20,728 166,478 29,297 2,742 3,877 13,875 7,847 2002 20,097 167,075 29,493 3,105 3,946 13,479 7,650 2003 19,466 167,672 29,689 3,468 4,016 13,082 7,452 2004 18,835 168,269 29,885 3,831 4,086 12,686 7,254 2005 18,204 168,865 30,080 4,194 4,155 12,289 7,057 2006 17,573 169,462 30,276 4,557 4,225 11,893 6,859
於驗證2006 年模型配適度可被接受後，將透過馬可夫鍊模式計算兩次國土 利用調查之轉移矩陣，承上假設水體不變動，故後續需求推算上皆將水體需求量 設定與 2006 年相同，為 6,869 公頃，而其他利用可相互轉換。其於水體維持不 變之情況下，馬可夫鍊所計算之土地利用變遷轉移矩陣表如下表4-9 所示：
表4-9 預測未來土地需求之土地利用變遷轉移矩陣
農地 林地 建地 商業使用 工業使用 草地 水體 合計
農地 36.1% 40.3% 10.9% 1.1% 3.3% 8.3% 0.0% 100%
林地 4.0% 91.2% 2.6% 0.1% 0.2% 2.0% 0.0% 100%
建地 3.2% 12.9% 65.1% 8.8% 2.1% 8.0% 0.0% 100%
商業使用 2.7% 3.2% 40.3% 43.8% 2.3% 7.6% 0.0% 100%
工業使用 4.3% 9.2% 23.9% 11.9% 43.1% 7.5% 0.0% 100%
草地 5.9% 48.4% 23.9% 2.3% 1.7% 17.7% 0.0% 100%
水體 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0%
未來土地利用 轉移機率
土 地 利 用 現 況
土地利用
而後將2006 年之土地利用代入馬可夫鍊計算土地利用變遷矩陣，因本研究 須模擬至21 世紀末（2099 年），於每十一年之間隔下，則須計算至 2105 年，計 算後可得2017 年、2028 年、2039 年、2050 年、2061 年、2072 年、2083 年、2094 年及2015 年之土地利用需求量，故其他各年亦須透過直線內插方式進行計算，
即可求得各年及2009 年之土地需求變化（如下表 4-10）。
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
Na tiona
l Ch engchi University
表4-10 預測未來土地需求之土地利用變遷轉移矩陣
西元年 農地 林地 建地 商業使用 工業使用 草地 水體 1995 24,515 162,898 28,123 563 3,459 16,254 9,033 2006 17,573 169,462 30,276 4,557 4,225 11,893 6,859 2017 15,111 171,758 31,685 5,801 3,643 9,988 6,859 2028 14,254 172,104 32,300 6,332 3,341 9,655 6,859 2039 13,959 171,981 32,678 6,566 3,203 9,598 6,859
2050 13,857 171,767 32,937 6,681 3,146 9,599 6,859 2061 13,821 171,562 33,121 6,745 3,126 9,611 6,859 2072 13,807 171,390 33,256 6,787 3,121 9,625 6,859 2083 13,801 171,253 33,357 6,817 3,122 9,636 6,859 2094 13,798 171,145 33,434 6,839 3,125 9,646 6,859 2099 13,797 171,107 33,460 6,846 3,127 9,649 6,859 預測出之未來之土地需求量，其亦符合研究假設與馬可夫特性，未來之土地 利用別於變遷上將會逐漸趨於平緩，因所計算之矩陣係依照1995 年與 2006 年之 變化趨勢計算，故預測趨勢亦大致雷同，呈現農地、工業使用、草地逐漸減少之 現象，林地、建地、商業使用則會逐年呈現增加之情況。
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
Na tiona
l Ch engchi University
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
Na tiona
l Ch engchi University