緒論

第一節 研究背景與動機

全世界近年來震災頻傳，過去 10 年間發生了 3 次傷亡慘重的震災，分別是 2010 年於海地的強震，造成約 30 萬人死亡；其次是 2004 年造成印度洋海嘯的 印尼蘇門答臘海底地震，造成約 20 多萬人死亡；最後是 2008 年中國大陸的汶川 強震，造成約 7 萬人不幸遇難。雖然上述的震災皆發生於開發中國家，應可歸咎 於防災系統的不完備，但是 2011 年於日本東北發生的強震與海嘯，也造成了至 少約 2 萬人死亡或失蹤，更引發了災難性的核洩漏事件。由此可知，就算是防災 工作落實的先進國家，面對強震時仍然會造成難以彌補的傷害。因此，平時落實 各項防災工作更顯得重要。

臺灣的地理位置正處於地球上最大且最活躍的環太平洋地震帶上，近年 來不論是 2004 年印尼規模 9.0 地震、2008 年汶川規模 8.0 地震、2010 年智利規 模 8.8 地震或是 2011 年日本規模 9.0 地震的發生都是屬於環太平洋地震帶的影響 範圍。臺灣自從 1999 年 921 大地震之後，是否會出現更具毀滅性的震災，是居 住在這塊土地上的人們必須去面對的問題。因此，我們必須以更嚴謹和務實的態 度去落實防災的各項工作。

從歷次重大震災與 921 大地震的經驗中得知，許多人員死傷的原因是被倒塌 之建築物壓、埋所造成的 (張憲卿，1999)，因此建築物的耐震能力就顯得格外 重要。在校園中的建築物是屬於高密度使用之公共建築，如在使用中突遇強震傾 倒，則傷亡必然不堪設想 (黃世建等，2012) 。例如 2005 年巴基斯坦 7.6 級強震 之死亡統計中，約有 1 萬 9 千名學童因建築物倒塌而死亡，死亡率佔全校學生的 22%，另於 2008 年大陸汶川強震中亦造成約 5 千 3 百多名學生死亡。前述 2 次 強震皆發生於上課期間，因此也造成了一個年輕的世代的喪失，這是令人難以承

受的傷痛。所幸臺灣的 921 地震發生於非上課時間，否則依專家學者事後研究學 校建築物的損害情形，很難想像會有多大的悲劇發生(陳錫慶，2005)。因此為避 免類似的悲劇一再重演，我們應引以為鑒，不要讓臺灣再次發生這樣的不幸。所 以，檢測和加強學校建築的耐震能力，已經是臺灣所面臨的重要議題。

有鑑於此，政府自 2009 年起，以振興經濟擴大公共建設投資方案的經費用 於學校建築的耐震能力評估與補強的工作。但臺灣各級學校與其所屬建築物數量 眾多，以公立高中職以下學校為例就有 3,621 所，其管轄之校舍建築高達兩萬多 棟(黃世建等，2012)，在此一現實情形之下，要在短時間內進行全面性耐震能力 評估與重建或補強的工作是十分的困難。因此政府決定採用國家地震工程研究中 心(以下簡稱國震中心)的建議，先以初步評估與篩選的方式，評定耐震能力堪慮 的建築，並採用經濟有效之補強工法進行補強，以解決全國學校建築耐震能力不 足的問題(黃世建、蕭輔沛、邱聰智，2010)。

然而這一連串由國震中心所提出之耐震能力補強程序雖然十分完備，但卻需 要花費大量政府預算，且對於耐震能力有疑慮之建物，必須經由政府採購程序招 標後，由得標廠商所屬之專業工程人員，進行詳細評估作業，並經專業審查委員 會通過後方能對評估建物之耐震能力作成定論。此一程序雖十分嚴謹精確，能避 免誤判建物之耐震能力，但卻有花費大量時間和金錢的缺點。目前校舍耐震補強 計畫於 2009 年至 2011 年 3 年間完成了 6,000 棟校舍的初步評估工作，花費 0.36 億新台幣。在詳細評估作業方面則完成 2,398 棟校舍的耐震能力評估，花費 12.15 億新台幣，平均每棟校舍評估花費 50 萬 7 千元，詳細說明資料如下表 1-1 所示。

但政府花費了 3 年的時間與 176 億的經費，仍然無法全面性評估全國超過兩萬棟 的校舍之耐震能力。在臺灣這樣位於地震發生頻率極高的地區，假設仍有耐震能 力不足的校舍存在於校園中但卻等不到政府補助的經費進行評估工作，一旦發生 強震，其造成的傷亡後果將難以想像。

表 1-1 我國政府經濟振興方案之校舍耐震補強計畫執行統計表

建築物的耐震能力詳細評估資料，而這些花費大量預算後由工程結構專家實地測 量並依嚴謹程序模擬完成且經學術界專家審查核可之評估結果，是人類經驗與智 慧的結晶。如果能搜集前述資料並建立起學校建築耐震能力評估資料庫，並以現 今在各領域應用上皆十分成熟的資料探勘(Data Mining)技術加以分析和處理，就 能從已知的知識基礎上找到預測新知識的模式。此一資料探勘技術結合現有知識 庫的系統如果能完成並達到應有的預測準確度，就能解決實地勘查與系統模擬的 評估方法所需耗費大量金錢與時間的問題，也能讓非工程專業的學校人員能快速 與準確的了解建築物的耐震能力與如何進行防災應變的工作。因此本研究的目的 為利用資料探勘的分類技術，以分析實際的專業詳細評估資料，建立最佳的學校 建築耐震能力的預測模式，以期能達到事半功倍的成效，也能解決目前臺灣許多 學校建築物仍無法進行耐震能力評估的困境。

根據以上的說明歸納出本研究的主要目的有下列二點：

一、將學校建築之耐震能力詳細評估資料建立成一學校建築耐震能力資料庫系 統：

依據收集到各級學校實際執行政府補助之耐震能力詳細評估工作之成 果報告內的相關資料，依據本研究的需求，進行案例資料整理、選取、清理、

轉換與資料的品質確認等工作後，建立一提供程式分析之資料庫系統。此資 料庫將提供後續各項研究所需的資料。

二、建立學校建築耐震能力快速評估系統：

以資料探勘的各項演算法結合學校建築耐震能力資料庫建立各類分析 模型，並調整各項分析參數以尋找最佳的耐震能力預測模式後，建立一快速 評估之預測系統，以供學校非專業背景之防災管理人員能進行快速的學校建 築耐震評估作業，讓學校建築耐震能力評估作業更省錢且快速，同時能保障 更多學校生命財產的安全。

第三節 研究範圍及限制

本研究是以資料探勘的方式結合現有知識資料庫進行耐震能力的預測工 作，其準確度難以達到百分之百。若資料探勘模型或參數過度訓練以提高系統封 閉測試的預測力，反而會造成過度匹配現象(張云濤、龔玲，2012)，此將會影響 系統預測的推廣能力。因此本研究將系統預測準確度定為符合簡單快速預測的模 式所需，但是如果需更嚴謹的建築耐震能力評估，仍須由專業人員依更嚴謹的工 程分析模式進行評估工作。

學校建築物是國家教育的實施場所，在發生緊急災難時，也可以是居民避難 的主要處所(張景周，2007)，由此可見其建築耐震能力的重要性。但由於大部分 學校建築結構的型式與一般建築物並不相同，學校建築的形式與基本資料相對於 一般建築而言較為單純且統一，因此在資料分析上較能以資料探勘的方式找尋共 通預測模型。相對的一般建築物的形式多有不同的特色，因此在資料探勘的分析 上可能會面臨分析準確度無法滿足實際需要(潘泰成，2008)。因此本研究以典型 學校建築做為研究與分析對象，而近來部分新建之學校特色建築在設計上已和典 型建築差異頗大，故不屬於本研究的應用範圍。

在研究中將嘗試以資料探勘應用中常用的決策樹、貝式網路與類神經網路 3 種預測演算法進行預測系統模型的建置，其他的演算法因在其條件限制較不適合 應用在預測上，故不列為本研究的討論範圍之內。

第四節 論文架構

第一章為緒論，說明本研究之動機、範圍、目的等…；第二章為文獻回顧，

將蒐集與本研究相關之文獻進行分析與探討；第三章為研究方法，包含研究架 構、流程、工具、對象與實施方式的介紹；第四章為資料分析結果，將陳述資料

探勘的各項分析資料、展示耐震能力評估系統建置與驗證結果；第五章為結論與 建議，其內容為說明研究的結論，並對後續研究提出建議。