本 論 文 主 要 探 討 雲 林 及 彰 化 地 區 之 超 量 抽 用 地 下 水 引 起 之 地 層 下 陷，應 用 水 文 地 質、大 地 工 程 及 大 地 測 量 之 監 測 設 備，組 合 成 多 重 感 應 器 監 測 系 統，分 別 從 空 中、地 面 及 地 下 不 同 面 向 來 監 測 與 分 析 下 陷 行 為 與 機 制，其 特 點 在 於 各 個 監 測 系 統 之 間 可 以 交 互 驗 證，同 時 利 用 空 間 解 析 度 與 時 間 解 析 度 之 差 異，結 合 不 同 監 測 設 備 ， 提 高 整 體 監 測 系 統 之 監 測 精 度 與 分 析 能 力 。
以 下 除 將 研 究 成 果 提 出 總 結 外 ， 並 針 對 對 未 來 研 究 提 出 建 議 。
6-1 結論
(1) 利 用 水 準 測 量 數 據 與 地 質 統 計 方 法 ， 內 插 持 續 下 陷 面 積 ， 並 與 降 雨 量 進 行 相 對 分 析 ， 得 到 兩 者 呈 逆 相 關 趨 勢 ， 亦 即 當 雨 量 減 少 時 ， 持 續 下 陷 面 積 會 增 加 ， 其 原 因 在 於 雲 林 地 區 目 前 大 量 依 賴 地 下 水 ， 在 政 府 之 新 增 水 源 尚 未 完 成 之 前 ， 一 旦 雨 量 減 少 ， 地 下 水 位 明 顯 下 降 ， 則 地 層 大 幅 下 陷 的 機 率 就 會 升 高 。
(2) 依 據 GPS與 水 準 測 量 累 積 之 下 陷 量 資 料 比 較 成 果 顯 示 ， 在 2003～ 2006年 期 間 ， 兩 者 之 RMSE為 1～ 3公 分 ， 在 測 量 初 期，GPS之 變 化 量 較 大，但 若 將 長 期 之 監 測 數 據 累 積 計 算，
則 因 偶 然 誤 差 之 消 除 ， 則GPS可 以 獲 得 良 好 之 成 果 。 (3) 結 合 GPS、 水 準 測 量 與 地 陷 監 測 井 ， 分 析 彰 化 縣 西 港 地 區
之 地 層 下 陷 成 果 ， 三 者 之 差 異 量 皆 控 制 在1公 分 以 內 ， 顯 示 整 體 監 測 系 統 相 當 穩 定 ， 因 此 本 研 究 利 用GPS數 據 輔 助 結 合 地 陷 監 測 井 資 料 ， 將 地 陷 監 測 井 原1個 月 一 次 的 觀 測 頻 率 ， 虛 擬 成1週 一 次 ， 該 方 法 可 以 有 效 凸 顯 土 壤 之 應 力 與 應 變 關 係 ， 同 時 分 析 出 西 港 地 區 之 體 積 壓 縮 係 數mv由 0.01714m2/KN， 變 化 成 0.01144 m2/KN， 顯 示 地 層 之 可 壓
縮 性 越 來 越 少 ， 其 意 為 西 港 地 區 之 地 層 由 塑 性 變 形 ， 逐 漸
陷 監 測 井 測 量 僅 是 點 狀 分 佈 ，因 此 若 要 對 整 體 面 狀 進 行 完 整 描 述 ， 則 需 耗 費 相 當 高 的 監 測 成 本 ， 因 此 本 研 究 利 用 DInSAR 技 術 對 雲 林 地 區 進 行 監 測 ， 經 實 驗 成 果 顯 示 ， DInSAR與 水 準 測 量 獲 得 相 同 的 下 陷 趨 勢，兩 者 的 RMSE約 略 在1～ 2公 分 /年 之 間 ， 利 用 融 合 技 術（ Fusion）結 合 水 準 測 量 與DInSAR成 果 ， 產 生 新 的 下 陷 趨 勢 面 ， 其 與 水 準 測 量 之 差 異 將 可 縮 小 至1公 分 /年 以 內 。
6-2 建議
(1) 依 據 監 測 的 結 果 顯 示，雲 林 內 陸 地 區 為 目 前 主 要 的 沉 陷 區 域 ， 主 要 土 壤 壓 縮 層 發 生 在 第 四 含 水 層 ， 經 由 土 庫 地 區 自 來 水 場 封 井 成 果 顯 示 ， 對 於 主 要 壓 縮 層 的 抽 水 進 行 管 制 ， 對 減 緩 地 層 下 陷 的 速 率 具 有 良 好 成 效 ，因 此 建 議 未 來 如 果 能 積 極 管 控 深 層 的 抽 水 ，將 可 有 效 控 制 雲 林 內 陸 地 區 的 下 陷 ， 進 而 減 緩 地 層 下 陷 對 高 速 鐵 路 之 影 響 。
(2) DInSAR容 易 受 到 大 氣 的 影 響 ， 進 而 影 響 其 觀 測 精 度 ， 未 來 之 研 究 方 向 可 應 用GPS 固 定 站 觀 測 量 ， 反 演 大 氣 影 響 量 ， 再 應 用 其 成 果 消 除DInSAR之 大 氣 影 響 量 ， 有 效 提 高 DInSAR之 精 度 。
(3) 應 用 水 準 測 量 與 DInSAR之 成 果 比 對 ， 發 現 在 非 都 市 區 之 干 涉 結 果 相 對 比 都 市 地 區 差 ，該 原 因 主 要 為 非 都 市 區 缺 乏 有 效 的 反 射 體 ， 因 此 在 全 相 位 回 復 （Phase Unwrapping）
的 時 候 ， 容 易 產 生 錯 誤 ， 因 此 未 來 可 在 反 射 訊 號 較 不 明 顯 的 區 域，設 置 人 工 角 反 射 器，做 為 未 來 比 對 與 校 正 的 基 礎。
(4) 雲 林 地 區 為 台 灣 主 要 農 業 區 ，因 此 不 同 時 間 會 有 不 同 的 作 物，而 其 作 物 亦 會 影 響 干 涉 成 果，而PS-InSAR技 術（ Ferretti et al.,2001；Hooper et al., 2007）與 SBAS技 術（ Berardino et al., 2002） 都 可 克 服 上 述 問 題 ， 因 此 這 是 未 來 值 得 深 入 研 究 之 課 題 。
參考文獻
陳鴻智，洪本善，張嘉強，2008。GPS監測站高程變化之多因子估測模式-以北港GPS衛星追蹤站為例，第二十七屆測量學術及應用研討會論文
Abidin HZ, Andreas H, Djaja R, Darmawan D, 2008. Land subsidence characteristics of Jakarta between 1997 and 2005, as estimated using GPS surveys, GPS Solutions, 12(1):23-32
Abidin HZ, Djaja R, Darmawan D, Akbar A, Rajiyowiryono H, Sudibyo Y, Meilano I, Dasuma MA, Kahar J, Subarya C, 2001. Land subsidence of Jakarta(Indonesia) and its Geodetic Monitoring System, Natural Hazards, 23:365-387.
Amelung F, Galloway DL, Bell JW, Zebker H, 1999. Sensing the ups and downs of Las Vegas: InSAR reveals structural control of land subsidence and aquifer-system deformation, Journal of Environmental Geology, 27 (6):483–486.
Baarda W, 1968. A testing procedure for use in geodetic networks. Netherlands Geodetic commission, Publ. on Geodesy, 2(5), Delft.
Bell JW, Amelung F, Ramelli AR, Blewitt G, 2002. Land subsidence in Las
Vegas, Nevada, 1935–2000: New geodetic data show evolution, revised spatial patterns, and reduced rates. Journal of Environmental Engineering Geoscience, 8(3):155–174.
Berardino P, Fornaro G, Lanari R, Sansosti E,2002. A new algorithm for surface deformation monitoring based on small baseline differential SAR Interferograms, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 40(11): 2375-2383.
Beutler G, Bauersima I, Gurtner I, Rothacher M, Schildknecht T, 1988.
Atmospheric refraction and other important biases in GPS Carrier phase observations, Monograph 12, School of Suverying, University of New South Wales, Australia.
Beutler G, Brockmann E, Dach T, Fridez P, Gurtner W, Hugentobler U, Johnson J, Mervart L, Rothacher M, Schaer S, Springer T, Weber R, 2001.
Bernese GPS Software Version 4.2, Astronomical Institute, University of Berne, Bern.
Caspary WF, 1988. Concepts Of Network Adjustment and Deformation Analysis, Monograph 11, Scholl of Surveying, University of New South Wales, Kensington, NSW, Australia.
Chen CW, Zebker HA , 2002. Phase unwrapping for large SAR interferograms:
Statistical segmentation and generalized network models: IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 40:1709-1719.
Choi KH, Chung YS, 2002. A data fusion algorithm for estimating link travel time, Intelligent Transportation Systems, 7:235-260.
Colombo OL, 1986. Ephemeris errors of GPS satellite, Bulletin Geodesique, 60:64-84.
Cressie NAC, 1993. Statistics for Spatial Data, A Wily-Interscience Publication, JOHN WILEY & SON, INC.
Diapason, 2006. Automated Interferometric Processing Software version 4.0, Altamira Information, France.
Fujiwara S, Rosen PA, Tobita M, Murakami M, 1998. Crustal deformation Measurements using repeat-pass TERS-1 synthetic radar interferometry near the Izu Peninsula, Japan Journal of Geophysical Research, 103:2411-2426.
Ferretti A, Prati C, Rocca F, 2000. Nonlinear subsidence rate estimation using Permanent Scatterers in differential SAR interferometry, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 38: 2202-2253.
Ferretti, A, Novali, F, Burgmann R, Hilley G, Prati C, 2004, InSAR Permanent Scatterer analysis reveals ups and downs in San Francisco bay area.
Gabrysch RK, Ronald JN, 2005. Measuring a century of subsidence in the Houston-Galveston region, Texas, USA, Land Subsidence, proceeding of the seventh International Symposium on Land Subsidence, Shanghai(in China).
Galloway DL, Hudnut KW, Ingebritsen SE, Phillips SP, Peltzer G, Rogez F, Rosen PA, 1998. Detection of aquifer-system compaction and land subsidence using interferometric synthetic aperture radar, Antelope Valley, Mojave Desert, California. Water Resources, 34:2573–2585.
Galloway DL, Hoffmann J, 2007. The application of satellite differential SAR interferometry-derived ground displacements in hydrogeology, Journal of Hydrogeology, 15 (1):133-154.
Hanssen R, 2001. Radar interferometry : data interpretation and error analysis.
Kluwer Academic Publishers, Boston.
Helm DC, 1984, Latrobe Valley subsidence predictions, Vol.1 & vol.2.
Helm DC, 1976, One-dimensional simulation of aquifer-system compaction near Pixley, California, 2. Stress-dependence parameters. Water Resources Research, 12:375-391
Hoffmann J, Galloway DL, Zebker HA, Amelung F, 2001. Seasonal subsidence and rebound in Las Vegas Valley, Nevada, observed by synthetic aperture radar interferometry. Water Resour Res, 37:1551–1566.
Hoffmann J, 2003. The application of satellite radar interferometry to the study of land subsidence over developed aquifer systems, Ph.D. thesis, Stanford University.
Hoffmann J, Galloway DL, Zebker HA, 2003. Inverse modeling of interbed storage parameters using land subsidence observations, Antelope Valley, California. Water Resour Res 39(2): 1031. DOI 10.1029/2001WR001252 Hooper A, Segall P, Zebker H, 2007. Persistent scatterer interferometric
synthetic aperture radar for crustal deformation analysis, with application to Volca´n Alcedo, Gala´pagos. Journal of Geophysical Research, 112, oi:10.1029/2006JB004763.
Hwang C, Hsiao YS, 2003. Orthometric correction from leveling, gravity, density and elevation data: a case study in Taiwan. Journal of Geodesy, 77: 279-291.
Hwang C, Hung WC, Liu CH, 2008. Results of geodetic and geotechnical monitoring of subsidence for Taiwan High Speed Rail operation, Nature Hazards, 47:1-16.
Imakiire T, Iimura Y, Saga S, Morishita H, Tsuchiya A, Kudo F, Ishikawa S, Iwana Y, 1997. Results of Phase Characteristics Measurements of GPS
Receiver, Antennas, Journal of the Geodetic Society of Japan, 439(2):77-90.
Johnson J, 1995. The role of multipath in antenna height tests at table mountain, UNAVCO.
Koch KR, 1987. Parameter Estimation and Hypothesis Testing in Linear Models, Springer, Berlin.
Lin LH, Lin HR, Chou TH, 1992. Petroleum potential of the Pre-Miocene Formations in the Chianan Plain, Taiwan: Petroleum Geology of Taiwan, 27:177-197.
Liu CW, Lin WS, Shang C, Liu SH, 2001. The effect of clay dehydration on land subsidence in the Yun-Lin coastal area, Taiwan, Journal of Environmental Geology, 40(4/5): 518-527.
Liu CH, Pan YW, Liao JJ, Hung WC, 2004. Estimating coefficients of volume compressibility from compaction of strata and piezometric changes in a multiaquifer system in west Taiwan, Journal of Engineering Geology, 75:33-47.
Lewis CD, 1982. Industrial and Business Forecasting Model,London, Butterworths.
Tosi.L, Teatini P, Carbognin L, Frankenfield J, 2007. A new project to monitor land subsidence in the northern Venice Coastland (Italy), Journal of Environmental Geology, 52:889-898.
Ma R, Wang YX, Ma T, Sun ZY, Yan SL, 2006. The effect of stratigraphic heterogeneity on area distribution of land subsidence at Taiyuan, northern China, Journal of Environment Geology, 50(4): 551-568.
Massonnet D, Feigl KL, 1998. Radar interferometry and its application to changes in the Earth's surface, Reviews of Geophysics, 36: 441-500.
Massonnet D, Holzer T, Vadon H, 1997. Land subsidence caused by the east mesa geothermal field, California, Observed Using SAR Interferometry.
Geophysical Research Letters, 24:901-904.
Moritz H, 1973. Least Squares collocation, Deutsche Geodatische Komission, Reihe A.Heft Nr.75, Munich.
Noppadol PW, Giao PH, Nutalaya P, 2006. Land subsidence in Bangkok, Thailand, Journal of Environmental Geology, 82：171-201.
Pope AJ, 1976. The Statistics of Residuals and the Detection of Outliers, Tech.
Rep. NOS65 NGS1, Rockville, MD.
Peng MH, Shih TY, 2002. A quality assurance approach for land subsidence interpolation, Survey Review, 36(286): 568-581.
Pathier E, 2003. Apports de l’interférométrie radar différentielle à l’étude de la
tectonique active de Taiwan. Ph.D. thesis, Univ. Paris VI. Paris, France.
Hanson RT, Zhen L, Faunt C, 2005. Simulation of Subsidence for The Regional-Aquifer System in The Santa Clara Valley, California, Land Subsidence, proceeding of the seventh International Symposium on Land Subsidence, Shanghai(in China).
Sato C, Haga M, Nishino J, 2006. Land subsidence and groundwater management in Tokyo, International Review for Environmental Strategies, 6(2):403 – 424.
Shi X, Xue Y, Wu J, Ye S, Yu J, 2005. LAND SUBSIDENCE, Proceedings of the Seventh International Symposium on Land Subsidence. Modification of Sub Package to Simulate Aquifer-System Compaction and Land Subsidence. 2：727-735.
Terzaghi K, Peck RB, Mesri G, 1996. Soil Mechanics in Engineering Practice.
Third edition, John Wiley and Sons, Inc.
U. S. Geology Survey, 2000. Aquifer-system compaction and land subsidence:
measurements, analysis, and simulations-the Holly site, Edwards Air Force Base, Antelope Valley ,California. Water-Resources Investigation Report.
UNAVCO, 2004. University NAVSTAR Consortium, UCAR UNAVCO Facility, Boulder, Colorado, http://www.unavco.ucar.edu/.
Watson DF, 1992. Contouring: A Guide to The Analysis and Display of Spatial Data, Pergamon Press.
Walter V, Fritsch D, 1998. Matching spatial data sets: a statistical approach, Institute for photorammetry, University of stuttgart geschwister-scholl-strasse24, D-70174
Wells DE, Beck N, Delikarakglou D, Kleusberg A, Krakiwsky EJ, Lachapelle G, Langley RB, Nakiboglu M, Schwarz KP, Tranquilla J, Vanicek P, 1986. Guide to GPS Positioning, Canadian GPS Associates Fredericton, New Brunswick, Canada.
Zebker HA, Rosen PA, Goldstein RM, Gabriel A., Werner CL, 1994. On the derivation of coseismic displacement fields using differential radar interferometry: The Landers earthquake, Journal of Geophysical Research, 99(19): 617-634.
Zebker HA., Reson PA, Hensly S, 1997. Atmospheric effect t in interferometric.
synthetic aperture radar surface defomation and topographic mapping, Journal of Geophysical Research, 102:7547-7563.
Zebker HA, Villasenor J, 1992. Decorrelation in interferometric radar echoes, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 30:950-959.
Zildoski DB, D’Onofrio JD, Frakes SJ, 1997. Guidelines for Establishing GPS-DERIVED Ellipsoid Heights (Standards: 2CM AND 5CM) Version 4.3, NOAA Technical Memorandum NOS NGS-58.
作者簡歷
姓 名：洪偉嘉 出生地：高雄縣
生 日：民國62年2月19日 學 歷：高雄市立高級中學
國立成功大學測量工程學系學士 （1993-1997）
國立交通大學土木工程研究所碩士 （1997-1999）
國立交通大學土木工程研究所博士 （2005-2009）
經 歷：1999-2004 工研院能資所 副研究員
2004-迄今 工研院能資所 研究員
資 格：1.民國87年專技人員高等考試測量技師及格 2.民國90年公務人員測量科三級高等考試及格
專 利：1.GPS全球定位系統之監測樁結構（新型第一八二七八一號）
學術著作目錄
（A） Journal Papers
1. Liu CH, Pan YW, Liao JJ, Hung WC, 2004. Estimating coefficients of volume compressibility from compression of strata and piezometric changes in a multiaquifer system in west Taiwan, Engineering Geology, 75: 33-47.
2. Hwang C, Cheng TC, Cheng CC, Hung WC, 2008. Land subsidence using absolute and relative gravimetry:A case study in central Taiwan, Survey review, in press.
3. Hwang C, Hung WC, Liu CH, 2008. Results of geodetic and geotechnical monitoring of subsidence for Taiwan High Speed Rail operation, Natural Hazards, 47:1-16.
4. Hung WC, Hwang C, Chang CP, Yen JY, Liu CH, Yang WH, 2009.
Monitoring severe subsidence in Taiwan by multi-sensors: Yunlin, the
southern Choushui River Alluvial Fan, Journal of Environmental Geology,
9. Hung WC, LIU CH, Ouyang S, 2004. GPS Monitoring for Ground Subsidence in Middle West Taiwan, Gravity, Feoid and Space Missions - GGSM2004, August 30- September 3, Porto, Portugal, pp. 87 .
10.Hung WC, LIU CH, Ouyang S, 2005. Inter-comparison of geodetic and geotechnical sensor results for high-speed rail risk analysis, Dynamic Planet 2005 Symposium, August 22-26, Australia.
11.Liu CH, Hung WC, Tu FL, Ouyang S, 2005. Integrated Investigation of Land Subsidence due to Groundwater Pumping in the West Taiwan, Proceedings of the Seventh International Symposium on Land Subsidence – SISOLS2005, Shiliang, China, pp.39-52.
12.Hung WC, Hwang C, Chang CP, Yen JY, Liu CH, 2007.
Inter-comparison of multi-sensor results for high-speed rail risk analysis, AGU fall meeting, San Francisco.
13.Hwang C, Cheng TC, Hung WC ,Lu YF, 2007. Integrated monitoring of surface deformation over Central Taiwan using GPS, leveling, INSAR and gravimetry, invited speech, 4th Annual meeting of AOGS,