民眾風險承擔的科學探討

過去幾年來的申訴案件一直維持在1300-1500件¹⁵³，大概接近每十個設置基 地台地點就有一個受到抗爭。以近年來的電磁波涵蓋率而言，可以說除了無人居 住山區之外，幾乎有人之處手機都收得到訊號。我們可以這樣說，人民只要在一 般的活動範圍內，包括居家、出外上班工作、吃飯、睡覺都在電磁波的籠罩之下，

但是一個人隨著位置的移動，其暴露的強度雖一直都在改變，就一長時間的考慮 之下，某人的暴露值會趨向一平均值，例如一年，則暴露值依據統計學上的隨機 程序是會趨向一算數平均值，而每個人的平均值將隨著居住位置，變異很大。換 言之，一個人在這個充滿電磁波的環境之中，如果電磁波的承受是個負擔的話，

這個負擔是可以被量化的。如果活動中的人電磁波暴露承受值都能量化，住在基 地台周圍的居民屬長期住戶，電磁波暴露承受負擔值更能被計算出來。

153參見註 1。

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第一款 、基地台周邊之功率密度科學計算

在探討這個問題之前，我們必須先瞭解，當天線一旦架設在建築物之上，通 訊設備開啟電源的那一刻，電磁波的強度分布就大致固定，它物理上的意義簡單 來說就是：有一個基地台在家的附近，它對住家的影響是固定的。

電磁波的行為基本上是遵循馬克斯威爾的方程式，該方程式的特徵在於一旦 邊界條件固定，其數學的解就是固定的，所謂的邊界條件，若將其應用在基地台 的世界裡，天線是個電波發射源，其周圍一切的物體都是邊界條件，例如建築物 的材質它出現的位置在哪裡，而是以何種成分出現，水泥或是金屬，在電磁波的 領域之中就有其對應的介質係數，這個係數最後就會納入馬克斯威爾方程式的計 算之中。方程式或許難以理解，但是它的物理意義卻是很直接，亦即，當有一個 電磁波源發射的時候，外部某一點隨即就會產生一個場量，並且當電磁波源的大 小為已知，而周圍參數也為已知時，外部某一點的場量大小就已決定，這就是「方 程式數學的解就是固定的」的意義。

馬克斯威爾方程式已經是一個發展成熟的數學方程式，不管周邊的環境是多 複雜，一定是可以透過數值方法的計算得到結果，而且具有相當的精確度。

根據行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告¹⁵⁴，其目的係調查校園內 因架設基地台而該電磁波於校園內的分布情形，該計畫名稱為「屋頂水泥板上手 機基地站天線之輻射電場研究」，研究的方法先採用時域有限差分法，一般在計 算電磁波所在的空間模型不可能開放至無窮大的空間，因此需要利用吸收邊界條 件的方法來模擬無限邊界的模型，吸收邊界條件的方法有很多種，該研究過程中 是採用 Mur 的二階吸收邊界條件法，根據該報告記載，採用 Mur 的二階吸收邊 界條件法最主要的原因是簡單經濟但又不失準確度。換言之，該研究的結果具有 一定的參考價值。該研究運用非常實際的調查方法，先將基地台的天線予以拆解，

確認「基地台天線結構是由銅製隔板和被平坦的玻璃纖維防護罩包覆的 32 支發

154國科會計畫編號 : NSC 97-2221-E-155-008。

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射器所構成，這 32 支發射器每 8 支為一組陣列天線，每組陣列再依不同激發饋 線分為相位+ 45 度和-45 度，基地台天線被設計其發射功率為 1-20 瓦特，每個饋 線在 1710-1880MHz 都是 50 歐姆」。其次將天線的幾何以及影響到結果的天線塑 膠外罩都考慮到方程式內，成為計算的參數，同時瞭解到基地站架設在屋頂樓板 上時，當基地站的天線發射電磁波，有一部分的電磁波會在屋頂樓板上產生感應 電流，而會發生電磁波散射的情形，因此該研究考量到屋頂樓板之導電係數和相 對介電常數，將該次要因素亦列入計算之範圍。電磁輻射遠場主要是透過掌握天 線及其附近之電流密度，包括天線外罩，再予以近場轉遠場的技術得到遠處某一 點的場強值，再加上電磁波散射的結果而予以合成。事實上，當這些參數皆掌握 之後，只要方程式的推導正確，其餘只是電腦計算的問題。

該研究的結論為「有限時域差分法輔以近場遠場轉換技術得到的天線輻射場 形圖與實驗量測結果相當吻合。研究中亦比較基地台天線輻射在頂樓樓板上 1 公尺的電場模擬結果與實測數據，再一次發現理論與量測非常吻合。在距離基地 台 50 公尺範圍內之電場量測值與計算模擬值的範圍分別落在 0.15-42.47 和 0.24~39.57 V/m。」

另一個相關研究亦為行政院國家科學委員會專題研究計畫¹⁵⁵，計畫名稱「行 動通信電波傳播之研究」，其研究概要如下：本計畫探討都市地區之行動通信電 波傳播特性，其中主要乃發展高效率之圖資介面三維廣射線柱追蹤模擬程式，來 分析行動通信基地台發射訊號在建築物間或隧道內的傳播特性，並進行現場實測，

以供市區通訊場強涵蓋區預測及發射基地台規劃之用，來提高都市地區無線通訊 系統的效率與功能。該研究提出廣射線柱追蹤法，以應用均勻幾何繞射理論追蹤 整體射線柱而非無數單一射線柱，此對於市區行動通信基地台發射訊號傳播特性 之模擬可大為提升程式效率與實用性，來計算建築物體對無線通訊電波的反射、

穿透及繞射效應，以分析行動通訊在特定環境下之訊號分佈。另外，該計畫使用 地理資訊系統應用程式取得市區建築物主體輪廓、行動通信基地台位置及電波場

155國科會計畫編號 :NSC91-2219-E-011-003。

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強量測路徑資料，同時應用時域有限差分套裝模擬軟體 XFDTD 探討了行動通信 基地台天線之 3D 輻射場型、反射損失與周遭電磁場強分佈特性並且實測之，其 中所獲得基地台天線 3D 輻射場型可以提供射線追蹤程式進行模擬之用。此外，

亦測量了都市地區行動通信基地台發射訊號於所涵蓋區域街道上之分佈特性，而 所得實測結果與模擬相當吻合。更深入該報告可以得知，該報告以套裝軟體將市 區街道及建築物輸入到電子地圖，利用該資訊取得建築物外圍輪廓之重要參數，

以研究案例而言，研究區域包括 295 幢建築物，共有 2333 面牆與屋頂。其中進 行模擬時，建築結構及地面的相對複數介電常數均設為(6.2,−0.69)，以過去文獻 RC 材質來近似。依據此方法獲得，市區街道之電波場強分佈。這一研究獲得的 結論為：測量與模擬結果之緩慢衰落趨勢相當吻合。然而，使用偶極天線模擬所 得結果似乎反而較佳，不過差別並不大，均可以有不錯之結果。廣射線柱追蹤法 模擬程式兼具精確性與高效率，相當適合用來分析市區街道中行動通信基地台涵 蓋範圍之電波場強分佈特性。本篇研究報告對本文之最重要貢獻及最值得傳遞的 訊息是：一般我們認為複雜的建築物會影響電磁波的路徑，以至於基地台發射之 後的電磁波強度預測根本上是困難的，這樣的想法並不正確，而是可以計算的。

該報告除了戶外之電磁場強之外，一般民眾關心的建築物內部之強度亦有調 查，其設置方式如下：以距離基地台約 32 公尺的一幢 12 樓高之建築物為例，其 中設該建築物外牆厚度為 20 公分，各樓層的寬度、高度及深度分別為 5 公尺、3 公尺和 10 公尺，且於各樓層之外牆中央有一扇窗戶，各窗戶離地板 1 公尺，而 寬和高分別為 1.5 公尺及 1.7 公尺。進行程式模擬時，忽略窗戶金屬外框之影響，

即將窗戶視為一個矩形缺口，而場強觀測位置是在離各樓層地板約 1.7 公尺處，

由這些結果得知：在較高樓層中，由於基地台之天線可直接射到室內，因此電波 場強較高。為了降低室內之電波場強，可使用具有遮蔽電磁波效果的導電玻璃，

而應用廣射線柱追蹤法所得模擬結果顯示：僅將窗戶屏蔽後即可降低場強達 20dB 以上。

以上報告針對室內電波場強分佈僅做模擬預估，得知窗戶加上金屬屏蔽後可

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使場強降低 100 倍以上(20dB 以上)，惟其缺少室內的實際測量。然而，蘇祖彥¹⁵⁶ 利用時域有限差分法計算離基地台 19 公尺處的一處鋼筋水泥所建構之小屋內之 電場，並與量測值比較，結果發現數值計算結果與量測值令人滿意。

對於電磁場數學模型的建立，以現在的科學算是非常成熟，大家都知道天線 發射源之外仍有許多建築物會干擾電磁波的行走路徑，造成電磁波的強度不確定。

游彬立¹⁵⁷以穿透、反射和物理光學方法來分析單層及多層平板結構，而各層平板 是以均勻厚度及介電材質的結構來近似則調查紅磚牆、鋼筋混凝土牆、木板隔間、

及空心磚牆，獲得其等效複數介電常數。有了該文獻的協助，就可使應用在室內 及市區無線電波傳播特性模擬具有所需之建築物電性結構參數，進一步令模型的 計算上與實際的量測之間差距縮小，更具有精確性。

由以上的幾個國內研究顯示，基地台所輻射出的電磁波是可以被計算出來的。

這個數據的實質意義在於如果全台灣有人居住的區域皆受到電磁波的覆蓋時，從 NCC 所公布的 16000 多個基地台最終造成的電磁波分布強度就可以實質的被算

這個數據的實質意義在於如果全台灣有人居住的區域皆受到電磁波的覆蓋時，從 NCC 所公布的 16000 多個基地台最終造成的電磁波分布強度就可以實質的被算