文獻回顧

息，及2. 製圖對象或是地圖可能使用者(Otto et al.，2011)。過去在各國發展的 地形特徵圖普遍存在資訊量過於豐富而難以閱讀的問題，而臺灣在尚未有屬於 自身環境的地形特徵圖的背景之下，需釐清地形製圖的最終目的，以便在圖面 資訊量以及易讀性之間取得適當的平衡。本研究以地形學的角度出發，在現代 地形製圖的背景下，從國內外地形製圖經驗的基礎上思考如何利用地形製圖的 方式在地圖上完整且清楚地表現地形的形態以及演育。本研究的具體目的為：

1. 了解各國的地形製圖發展與經驗

2. 了解國內現有圖資並整合進行地形製圖

3. 了解潛在地圖使用者對於地形特徵圖之使用意見

第二節、文獻回顧

本研究的文獻回顧分為四個部分，首先彙整地形特徵圖之定義與常見分 類，其次回顧目前國際上地形製圖的發展狀況，並接著檢視臺灣在地形製圖方 面的發展，最後，針對地圖如何表現地形訊息進行回顧。

一、地形特徵圖之定義與分類

地圖記錄著製圖當下的地表狀態，其中地形是在野外中最容易見到的特徵 之一(Collier et al., 2003)。地形特徵圖便是其中一種最常用於表達一地的地形環 境特色的地圖。針對地形特徵圖的定義，Klimaszewski (1990)在波蘭的地形特徵 圖手冊中認為是「一種告知使用者各種地形的分布、大小、起源、年代的地 圖。」Barsch et al.(1987)則在德國的地形特徵圖手冊中，將其定義為「記錄各 種高山地表地形，如石牆、冰磧、崩塌地等資訊的地圖都可稱為地形特徵 圖。」義大利環境資源局則在義大利的地形特徵圖(ISPRA, 2007)中認為「一套 呈現地表起伏形態(包含海底地形)的地圖，其功用在於描述地形形態的特色、

解釋從過去到現在由內外營力所造成的地形，並且辨認地形的年代序列。」日

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本地形界出版的地形學辭典中，定義地形特徵圖為「將任意區域的所有地形表 現區分為各種地形類型的地圖，透過符號、顏色、數值等圖例組成，區分出不 同地形類型的形態特徵、營力、形成順序(形成年代)等資訊」 (日本地形學連 合，2017)。而 Otto et al. (2013)在(英國)皇家地理學會所出版的

Geomorphological Techniques 中，大致總結了地形特徵圖各種定義，認為是

「一種利用圖示表示的地景分類系統，使用描繪圖形的方式記錄地形以及地表 與近地表地質。 Graphical inventories of a landscape depicting landforms and surface as well as subsurface materials.」由此可知，地形特徵圖製做主要的目標 便是完整記錄地表上的各式地形特徵。

圖1-1 Bentivenga et al. (2015)繪製之義大利 Craco 與 Pisticci 地區地形特徵圖

地形特徵圖在分類上，可分為基本地形特徵圖(Basic/general

geomorphological map)與專門地形特徵圖(Derivative/applied geomorphological map) (Dramis et al., 2011)。基本地形特徵圖主要是將製圖範圍內的地形環境資訊 以良好的圖示表現方式呈現於圖上，主要的目的是使讀者了解一個地方的地形 環境特色(Paron et al., 2008)。在 Journal of Maps 之期刊中，收錄了不少以一地

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之地形製圖為研究主題的文章，該些文章所產製的即為基本地形特徵圖。例 如，Bentivenga et al. (2015)採用義大利官方的地形特徵圖系統，為義大利 Craco 與Pisticci 地區的惡地地形，繪製 1:16,000 的地形特徵圖(圖 1-1)； Lambielet et al. (2016)採用洛桑大學建置的地形特徵圖系統，繪製阿爾卑斯山 Hérens 山谷的 地形特徵圖；Loibl et al. (2013)則是利用德國的地形特徵圖系統，製作了德國淺 山地區的地形特徵圖(圖 1-2)。

圖1-2 Loibl et al. (2013)繪製之德國地形徵圖(節錄)

專門地形特徵圖是利用基本地形特徵圖作為基礎，進一步加值應用在不同 的領域，如工程、防災、土地規劃等(Dramis et al., 2011)。如在日本官方的地形 特徵圖體系中，「土地條件圖」為特別針對防災及土地規劃目的所繪製的地形特 徵圖(圖 1-3)，該套地圖上呈現的資訊，包括地形分類、地形高度以及主要防災 相關機構、人工結構物(河川與海岸)(國土地理院，2007)。同時，針對水災防治

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的目的，日本也繪製所謂「治水地形分類圖」，並搭配說明手冊來理解地形訊息 與災害之間的關係(國土地理院 防災地理課，2015)。關於地形特徵圖在防災應 用上之探討的文章頗多 (e.g. Petley, 1998；van Westen et al., 2000；van Westen et al., 2003；Seijmonsbergen, 2008)。例如，Parry(2011)為了評估香港地區的坡地災 害潛勢，將香港的山坡地區進行地形特徵圖的繪製，以便未來對於防災工作的 應用。Griffiths et al.(2011)針對英法隧道在英國端終點的地形，評估周遭的崩塌 潛勢，進行詳細地形調查搭配影像判釋，以繪製大比例尺1:500 的地形特徵 圖。

圖1-3 日本土地條件圖之示例-田邊圖幅(國土地理院，2007)

工程的施作上時常也須面臨當地環境與災害的挑戰，地形特徵圖便提供了 一項評估環境的重要工具。Brunsden et al.(1997)便針對地形測繪在公路工程上 的目的提出以下幾點地形製圖需求：

1. 確定路線的一般地形特徵，包括對於替代路線的建議和有風險的位置。

2. 定義路線的「情況(situation)」，例如確認路線邊界之外的影響。

3. 提供現場地形演育的概況，包括施工材料放置的地點，以及施工期間和

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施工後會影響安全的地形作用發生位置。

4. 定義具體危害，例如崩塌、淹水等。

5. 描述排水特性、地表與地下排水的位置和配置、所需的排水方法類別。

6. 坡度分級，根據陡峭程度、起源和穩定性。

7. 對風化性質和程度的描述，包含對礦業塌陷和侵蝕的敏感度。

8. 地形單元的定義，作為鑽孔採樣計劃的架構並將衍生數據從採樣點擴展 出來。

由以上的回顧可知，地形特徵圖為一種適合用於表現地形特徵的地圖，並 且根據使用目的的不同，可分為基本地形特徵圖以及專門地形特徵圖。

二、地形製圖的發展與挑戰

地形特徵圖的進程大致從20 世紀初期的歐洲國家開始，早期的地圖大部分 僅針對特定的地形進行繪製，如河階地形，其他部分的地圖則留白

(Verstappen，2011)。實際上要到 20 世紀中期較為成熟的地形分類圖概念才在歐 洲地區蔓延，包括法國、英國、德國、波蘭、義大利等等國家都在這一波地形 分類圖製圖的潮流上，在該國內大致是由地質調查單位擔任調查的工作，但比 起地質圖的建置來說，以全國分幅地形特徵圖為目標的國家仍相對較少，甚至 在美國並未有類似的計畫(Paron et al, 2011)。在 1968 年國際地理學會

(International Geographical Union，簡稱 IGU)的研討會上，其中一主題便是地形 製圖，並且試圖整合各國的地形分類圖發展建置一套標準化的地形分類圖系統 (Demek, 1972)(圖 1-4)。

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圖1-4 國際地理學會之地形圖例(引用自 張瑞津(1997)轉引 Demek(1972))

但該嘗試結果並不成功，因地形相關研究的方法學轉變，即自然地理學在 1970 年代開始了一波量化研究的風潮，因此像是在地形計測方面就逐漸追求更 高精度的地形訊息，並且GIS 技術的出現也使資料處理方面可更加的細緻化 (Smith et al, 2017)，舊式的地形製圖技巧便越來越不適用。但 Verstappen (2011) 也提到，統一的地圖系統仍較為不切實際，應依照不同需求而有不同的地形製

1:25000

其產製了兩種比例尺的地圖，包括27 幅 1:25,000 以

1:50000

義大利的地形分類圖研究已經有相當的發展歷史。

而由政府地質調查單位的計畫(CARG)主導，預計生 產出共計 652 幅全國性的地質以及相關的主題地 圖，比例尺皆為1:50000。其地圖元素包括地表型態、

水文資訊、岩性及沉積物、地質構造、地形生成作

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日本 (田村俊 和，2011)

1963／

1:25000

由國土地理院所生產的土地條件圖，目的在於防災

1:1000000

稱為「中國地形輿圖」，共計生產了 74 幅比例尺為 1:1000000 的地形分類圖，上面有超過 1300 種的地 形分類。其地圖的地圖元素分成七種：基本地形資

1:50000

為國內 Project MAGNA 的一部分，目的在於生產全

1:50000

1980 開始，荷蘭政府開始利用 GIS 系統進行大規模 的地表以及近地表資訊的整合，成果為 TNO (the Netherlands Organization for Applied Scientific Research database)。利用 LiDAR 做為地行分析的材 料，生產出62 幅比例尺為 1:50000 的地形分類圖。

波蘭 (geographia

polonica, 1982)

1968／

1:50000

由波蘭的科學研究院底下的地理與空間管理部門進

／1:200000 1997~今／

在1976 到 1990 年代，羅馬尼亞的地理官方單位生 產 了 涵 蓋 全 國 範 圍 的 地 形 分 類 圖 ， 比 例 尺 為 1:200000。近期地理單位正在生產 1:25000~1:50000

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al., 2011) 1:25000、

1:50000

比例尺的地形分類圖。圖例有 167 種分類，在地圖

1:25000

有別於白人為主的國家，澳洲是少數沒有生產全國 性地形分類圖的國家，並於國內的「紅色大陸表面 沉積物與地形(CRC LEME Programme)」中進行，共 生產205 幅。 1:1000000

最初的目的是針對亞馬遜地區進行製圖，但最後是 進行全國的環境調查，包括地質、植被、土地利用，

同時也包括地形調查。最後總共生產49 幅比例尺為 1:1000000 的全國地形分類圖。其地圖的元素包含地 質資料、精確地形分類、構造資料、地形生成作用 力以及地表沉積物。

地形特徵圖發展至今已從傳統地形計測在20 世紀末逐漸變成現代地形製圖 (Modern geomorphological mapping)，意即過去需要利用詳盡野外調查來建立環 境基本資料的工作，現在已經可以利用多種數值資料如數值地形模型、光達等 等進行快速的地形分析(Seijmonsbergen et al.，2013)。因此現在有關地形製圖的 相關研究逐漸朝向地形的數值地形分析(Allen et al., 2012；Metelka et al., 2018)、

資料精度的提升(Tarolli, 2014；Wheaton et al., 2015)。但不管是哪個時期的地形 製圖，其發展仍然面臨一些根本上的問題，在Bishop 的文章(2012)中提及數個 geomorphological map 需要面對的挑戰，如建立地形分類、不同尺度且可重複操 作的地形製圖方法、決定地形繪製邊界、統一的圖例系統等(表 1-2)。而在 Griffiths et al (2008)的文章中更進一步針對地形特徵圖製作完後，對於不同使用 者來說應考慮何種的地圖簡化(圖 1-5)。

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表1-2，地形製圖之相關議題(整理自 Bishop et al., 2012)

建立地形分類  實際地表的地形階層為何?不同尺度的問題能夠被獨立 呈現嗎?

 如何以地形形態與地形生成資料來完整闡述一個地方的 地形?

 若已知作用力的速率變化，地形與演育時間的關聯性能 夠如何被呈現?

不同比例尺的 地形製圖方法

 圖面上應該要包含多少資訊，才成為一張有意義的地

 圖面上應該要包含多少資訊，才成為一張有意義的地