本文採用重力網平差程式 gravnet.f90 (Hwang et al, 2002)的前處理過程，首先 以 Hwang et al.(2002)所編寫的收集資料處理程式 correct.f 和 arrange.f90，相關程 式操作過程詳述於附錄 D；correct.f 程式為進行觀測資料初部改正整合運算，環 境改正方法於第四章所詳述；轉換程式 arrange.f90 為把各站之間的重力差值轉換 成觀測量檔案格式(.obs)；前處理後獲得的 obs 檔案用以提供 gravnet 平差程式的 輸入檔資料，在 gravnet 平差程式中設定儀器率定函數的階數和儀器漂移階數，
以及運用 g7 軟體綜合處理及改正後的絕對重力值(詳述於 4-5 節)為平差約制條件，
經過平差網程式 gravnet.f90 進行網形平差計算，並以 Pope′s τ-test 方法(Pope, 1976) 偵測粗差並加以刪除後，解出各相對測點的平差後重力值及重力儀的漂移率等儀 器參數。
6-1 應用於大屯山研究區之重力網平差模式設定
相對重力值之平差計算模式以根據 6 種 case 的重力網平差模式設定，平差 模式設定分別為 case 1、case A1、case A2、case B、case C 和 case D，平差模式 設定的說明如下所示。
(1) case 1：用自由基準平差模式，以絕對重力測點 YMSG 為起始解算點，
並計算一階之儀器漂移率。
(2) case A1：用加權約制平差模式，以固定五個絕對重力測點(YMSG，YAG1，
YAG2，YAG3，YAG4)作為基準約制值，並計算一階之儀器漂移率。
(3) case A2：用加權約制平差模式，以固定五個絕對重力測點(YMSG，YAG1，
YAG2，YAG3，YAG4)作為基準約制值，並計算一階之儀器漂移率和計算一階 率定函數之長波長系數。
(4) case B：用加權約制平差模式，以固定四個絕對重力測點(YMSG，YAG2，
YAG3，YAG4)作為基準約制值，並計算一階之儀器漂移率。
(5) case C：用加權約制平差模式，以固定三個絕對重力測點(YMSG，YAG2，
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YMSG: -3.61μgal/cm YAG1: -3.90μgal/cm YAG2: -2.89μgal/cm YAG3: -2.98μgal/cm YAG4: -3.26μgal/cm
表6-2 第一期(First campaign)各種平差模式之結果 平差模式
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表6-3 第二期(Second campaign)各種平差模式之結果 平差模式
表6-4 第三期(Third campaign)各種平差模式之結果 平差模式
表6-5 第四期(Fourth campaign)各種平差模式之結果 平差模式
66 介於 9μgal~11.25μgal，並且在約制 5 個絕對重力點後之設定平差模式 case A1 及 caseA2 有較佳的成果表現，所得的標準偏差平均值為最小，其中以 caseA2 的 標準偏差平均值達 7.75μgal 為最小，故此本研究採用以平差模式 case A2 的平 差結果進行後續研究；運用該平差模式所得的共四期之平差後觀測量殘差分佈直 方圖，如圖 6-1、圖 6-2、圖 6-3、圖 6-4 所示，各殘差分佈直方圖顯示出之分佈 均成常態分佈，即無系統誤差存在於平差模式中。
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圖6-3 第三期 case A2 模式平差後之殘差分佈直方圖 (unit: μgal)
圖6-4 第四期 case A2 模式平差後之殘差分佈直方圖 (unit: μgal)
6-3 應用於大屯山研究區之時變重力變化與分析
6-3-1 應用於大屯山研究區之時變重力變化量
大屯山研究區之共四期的平差後所得的重力值及標準差(如表 6-7，表 6-8)，
共四期監測期間的重力變化分析，透過第二、三、四期的平差後重力值各自與第 一期的平差後重力值相減後獲得的重力差值，如表 6-9 所示，包括第二期與第一 期間( )的重力差值( )、第三期與第一期間( )的重力差值 、第四期 與第一期間( )的重力差值 。根據表 6-7，表 6-8 及表 6-9 整合出共四期監 測之各期平均殘差值及平均標準差(如表 6-10 所示)，並包括 、 、 的 監測期之間的 5 條路線之平均標準差及重力變化量，5 條路線(1R、2R、3R、4R、
69 Y001 978847.7937 0.0062 978847.8064 0.0056 Y002 978825.2258 0.0083 978825.23 0.0066 Y003 978807.9186 0.0095 978807.931 0.0068 Y004 978799.5418 0.0087 978799.5569 0.0061 Y005 978815.5366 0.0058 978815.5598 0.0036 Y006 978873.8735 0.0137 978873.8714 0.0082 Y007 978861.4109 0.0128 978861.4055 0.0076 Y008 978850.5755 0.0068 978850.58 0.0059 Y009 978836.8079 0.0054 978836.8103 0.0046 Y010 978819.2942 0.0037 978819.2885 0.0031 Y011 978804.3418 0.0096 978804.3323 0.0067 Y012 978828.4063 0.0093 978828.3953 0.0075 Y013 978821.4343 0.0055 978821.428 0.0075 Y014 978821.1599 0.0074 978821.1455 0.0090 Y015 978821.7204 0.0077 978821.6978 0.0081 Y016 978803.7992 0.0040 978803.7791 0.0097 Y017 978761.2056 0.0083 978761.1687 0.0135
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Y018 978741.0568 0.0111 978741.0429 0.0145 Y019 978721.3976 0.0128 978721.4048 0.0140 Y020 978722.8278 0.0133 978722.8272 0.0133 Y021 978754.7053 0.0194 978754.7149 0.0109 Y022 978783.0537 0.0189 978783.0358 0.0081 Y023 978794.8622 0.0155 978794.835 0.0056 Y024 978810.5037 0.0065 978810.4942 0.0034 Y025 978837.0801 0.0086 978837.0758 0.0068 Y026 978850.3937 0.0075 978850.3902 0.0058 Y027 978856.4351 0.0065 978856.4315 0.0047 YMSG 978814.1763 0.0001 978814.1724 0.0001 YAG1 978886.8393 0.0002 978886.8445 0.0002 YAG2 978836.4223 0.0003 978836.4195 0.0001 YAG3 978804.8569 0.0001 978804.8542 0.0001 YAG4 978901.9631 0.0003 978901.9626 0.0002 註：1mgal = 1000μgal，1 μgal = 1 × 10-8 m s-2。 Y001 978847.77 0.0117 978847.806 0.0124 Y002 978825.1974 0.0154 978825.23 0.0127 Y003 978807.8946 0.0160 978807.935 0.0071 Y004 978799.5174 0.0141 978799.552 0.0060 Y005 978815.5376 0.0099 978815.552 0.0034 Y006 978873.9179 0.0086 978873.889 0.0150 Y007 978861.445 0.0078 978861.421 0.0139 Y008 978850.6046 0.0072 978850.582 0.0116 Y009 978836.8316 0.0066 978836.808 0.0057 Y010 978819.2807 0.0067 978819.291 0.0032 Y011 978804.2975 0.0097 978804.339 0.0043 Y012 978828.3819 0.0103 978828.413 0.0057 Y013 978821.4307 0.0080 978821.433 0.0036 Y014 978821.1442 0.0097 978821.159 0.0049 Y015 978821.7017 0.0091 978821.708 0.0055 Y016 978803.7782 0.0116 978803.775 0.0109
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Y017 978761.1608 0.0157 978761.191 0.0163 Y018 978741.0243 0.0177 978741.067 0.0190 Y019 978721.3622 0.0185 978721.422 0.0206 Y020 978722.7845 0.0178 978722.845 0.0199 Y021 978754.7041 0.0150 978754.713 0.0150 Y022 978783.016 0.0124 978783.001 0.0125 Y023 978794.8404 0.0098 978794.848 0.0081 Y024 978810.4947 0.0058 978810.505 0.0043 Y025 978837.0692 0.0073 978837.093 0.0072 Y026 978850.3944 0.0059 978850.421 0.0122 Y027 978856.4423 0.0047 978856.478 0.0116 YMSG 978814.1658 0.0001 978814.172 0.0001 YAG1 978886.8292 0.0001 978886.829 0.0001 YAG2 978836.4285 0.0001 978836.419 0.0001 YAG3 978804.8381 0.0001 978804.852 0.0001 YAG4 978901.9584 0.0001 978901.958 0.0002 註： 1mgal = 1000μgal，1 μgal = 1 × 10-8 m s-2。
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Y014 -14.387 11.681 -15.660 12.163 -1.314 8.866 Y015 -22.566 11.150 -18.664 11.930 -12.473 9.462 Y016 -20.154 10.465 -21.009 12.242 -24.058 11.571 Y017 -36.942 15.817 -44.815 17.755 -14.646 18.265 Y018 -13.855 18.285 -32.482 20.865 10.526 22.014 Y019 7.218 18.957 -35.362 22.488 24.085 24.272 Y020 -0.539 18.762 -43.231 22.181 17.727 23.881 Y021 9.583 22.267 -1.232 24.555 7.669 24.515 Y022 -17.950 20.552 -37.773 22.590 -53.243 22.643 Y023 -27.164 16.448 -21.773 18.334 -14.211 17.453 Y024 -9.494 7.289 -8.983 8.682 1.081 7.781 Y025 -4.337 10.952 -10.926 11.278 13.061 11.180 Y026 -3.542 9.490 0.711 9.551 26.969 14.324 Y027 -3.662 8.018 7.222 8.009 42.419 13.244 YMSG -3.902 0.194 -10.498 0.178 -4.199 0.187
YAG1 5.195 0.277 -10.107 0.256 -10.109 0.263 YAG2 -2.769 0.299 6.231 0.284 -2.863 0.305 YAG3 -2.704 0.190 -18.806 0.161 -4.509 0.182 YAG4 -0.504 0.354 -4.702 0.347 -4.703 0.355
圖6-5 第二期與第一期間( )之 32 個監測站的重力差值( )分佈圖
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圖6-6 第三期與第一期間( )之 32 個監測站的重力差值( )分佈圖
圖6-7 第四期與第一期間( )之 32 個監測站的重力差值( )分佈圖
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6-3-3 應用於大屯山研究區之時變重力顯著變化分析
大屯山研究區的時變重力變化期間之重力變化，根據共四期監測的時間差 ( 、 、 )之對應的重力差值( 、 、 )，經過 95%信心水平的顯 著性測試的結果(詳述於 6-3-2)，顯著變化的測站較常發生在絕對重力點測站(如 表 6-14，表 6-15 及表 6-16)，原因為受到絕對重力點的標準差較小的影響及該重 力點的各時期間的變化量大小所致，使經過顯著測試後較易出現顯著變化的現象，
並以地形圖顯示(如圖 6-8、圖 6-9 及圖 6-10)，地形圖集中顯示範圍於北緯 25.13 度至 25.19 度，東經 121.525 度至 121.61 度，故此未顯示相距中心測站 YMSG 偏遠的 YAG4 測站。如表 6-14 至表 6-16 及圖 6-8 至圖 6-10 所示，可知顯著變動 的測站主要位於以 YMSG 為中心測站的東北方地區，西北方地區及西南方地區 路線的測站，並且在西北方地區的變化趨勢(地形圖之左側)與西南方或東北方地 區(地形圖之右側)出現不同的趨勢。
在第二期與第一期間( )的重力差值( )呈現為顯著變動的 6 個監測站 (YMSG，YAG1，YAG2，YAG3，Y005 及 Y017)，其中以重力變化最大為 Y017 的-36.9μgal，除了兩測站 YAG1 及 Y005 的 分別為 5.2μgal 及 23.1μgal 的 正值變化外，其餘測站皆表示為負向變化介於-2.7~ -36.9μgal，平均約-11.6μgal，
並顯示西北方路線 4R 及 5R 之第二期(T2)的重力值小於第一期(T1)的重力值。
在第三期與第一期間( )的重力差值( )呈現為顯著變動的 11 個監測站 (YMSG，YAG1，YAG2，YAG3，YAG4，Y006 ~Y009，Y011 及 Y017)，其中 以重力變化最大為 Y017 的-44.8μgal， 出現的負向變化介於-4.7~-44.8μgal，
平均值約為-22.2μgal，顯示以 YMSG 為中心的西方路線 3R 及 5R 之第三期的重 力值小於第一期的重力值；另一方面，在東北方地區路線 1R 之 5 站(Y006~Y009 及 YAG2)的 出現正向變化介於 6.2~44.5μgal，顯示路線 1R 之第三期的重力 值大於第一期的重力值。故此， 測期的重力差值出現東北方路線(1R)與西邊 路線(3R 及 5R)出現不同的變動趨勢。
在第四期與第一期間( )的重力差值( )呈現顯著變動的 9 個監測站
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(YMSG，YAG1，YAG2，YAG3，YAG4，Y005，Y016，Y022 及 Y027)，其中 以重力變化最大為 Y022 的-53.2μgal，除了兩測站 Y005 及 Y027 的 分別為 14.9μgal 及 42.4μgal 的正值變化外，其餘的測站出現負向變化介於-2.9~-53.2μ gal，平均約-14.8μgal，顯示西北方路線 5R 之第四期重力值小於第一期重力值。
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6-4 應用於大屯山研究區時變重力之超導值變化及水文變動分析
本研究區之擎天崗超導重力儀(SG)與鄰近的絕對重力測站 YMSG、YAG2 及 YAG3 之絕對重力值(各重力值已拘除基準值)之比較(圖 6-11、圖 6-12)。超導重 力儀(SG)的監測重力值已進行地球固體潮、海潮、氣壓及極移等環境改正，SG 重力值變動可能受到局部區域的地震或現場環境影響(例如根據中央氣象局資料 顯示 10 月 13 日台北巿政府東南方 12.8 公里的芮氏規模為 4.2 的地震)及 10 月 8 日 SG 進行清除積冰的維護作業，使 SG 值產生漂移現象，經過漂移改正後，分 析 SG 值與 FG5 監測的絕重力值比較，得知超導重力儀(SG)的監測站所得的重力 變化與 FG5 的監測站 YMSG 及 YAG3 與 SG 變化趨勢相同。
圖6-11 陽明山擎天崗 SG 超導重力儀之監測重力變化圖
圖6-12 鄰近超導重力站的絕對重力測站(YMSG 及 YAG3)之重力變化圖 (顯示的重力值已扣除基準重力值的相對重力變化)
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大屯山研究區之水井及雨量計分佈位置的地形圖資料(如圖 6-13)，深藍色正 方形圖示為水井位置(水井資料由中國文化大學地質學系陳柔飛老師提供)，黃色 正方形圖示為雨量計位置(雨量資料由中國文化大學大氣科學系游政谷教授所提 供)，紅色及紫色三角形圖示分別絕對重力站和相對重力站。由圖 6-13，顯示出 本研究所獲得研究區域的 8 個水井的位置主要分佈以陽明山擎天崗 YMSG 測站 為中心的地形圖西南及西北方，而雨量計的位置主要分佈於地形圖的東南方、西 南及西北方。
圖6-13 大屯山研究區之絕對重力測站(紅色三角形)、相對重力測站(紫色三角 形)、水井(深藍色正方形)及雨量計(黃色正方形)位置地形分佈圖
大屯山研究區之 8 個水井資料中，以 TW23 號為研究區內唯一有安裝連續式 自動監測水井水位變化設備的水井，能有效監測每 15 分鐘一筆的水位變動資料，
資料經過整合成 1 天 1 筆的水位變化數據，TW23 號水井設置於北緯 25.169 度，
東經 121.561 度(約位於 YMSG 測站的西北方)，分析 TW23 水井相對水位變化與 鄰近絕對監測站 YMSG、YAG3 的重力變化(圖 6-12)及 YAG2 的重力值變化(圖 6-14)之比較，得知在鄰近的三個絕對重力監測站中以監測站 YAG2 的重力變化 趨勢與 TW23 號水井的連續水位變化最為相同，如圖 6-14 所示。
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圖6-14 測站 YAG2 的重力變化與 TW23 號水井的水位變化趨勢
大屯山研究區之 8 個監測水井資料，除 TW23 號為連續水位觀測外，其餘 7 個水井的水位以手持式水位尺監測所得，並經過約化至同一的水位變化範圍，以 觀測各時期的相對水位變化量，7 個水井的水位變動如圖 6-15 及圖 6-16 所示，
以地形圖(圖 6-13)西南方的水井(TW17，TW20，TW21 及 TW22)水位相對變化 圖(如圖 6-15)及西北方的水井(TW11，TW25 及 TW26)水位相對變化圖(如圖 6-16)，
其中水井 TW11、TW20 及 TW26 缺乏 4 月資料，故此以 5 月為起始時間，經過 綜合成表 6-17 及表 6-18 所示，得知本研究區水井水位變化趨勢皆顯示在 時 期為負值，即第一期的水井水位高於第四期的水位，與路線(4R 及 5R)重力差值 為負值(代表第一期重力值大於第四期重力值)的變化趨勢相同(表 6-16)，並且 TW11 和 TW26 的相對水位變化在 時期為最大水位負向變化(表 6-18)，符合 重力變化以 時期為最大負值變化(詳述於第 6-3-1)的趨勢。
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表6-17 以 4 月份為基準之水位變化(單位:公尺)
TW17 TW21 TW22 TW25 4 月~7 月 -1.59 -0.94 -1.17 0.26
4 月~9 月 -1.86 -0.06 -1.07 (4 月~10 月) -3.23 4 月~12 月 -2.66 -1.44 -1.59 -3.58
表6-18 (缺 4 月份資料) 以 5 月份為基準之水位變化(單位:公尺) TW11 TW20 TW26 5 月~7 月 -0.12 0.68 -0.49 5 月~9 月 -1.04 0.1 -2.9 5 月~12 月 -0.5 -0.04 -1.23
圖6-15 水井(TW17，TW20，TW21 及 TW22)之水位相對變化圖
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圖6-16 水井(TW11，TW25 及 TW26)之水位相對變化圖
大屯山研究區之 4 個監測雨量計資料分別為代號 AR、BR、CR 及 DR 雨量 計(雨量資料由中國文化大學大氣科學系游政谷教授所提供)，如圖 6-13 所示雨量 計的地形分佈，把雨量計資料之累積雨量(藍色線)及每天雨量(紅色線)之雨量圖，
如圖 6-17，圖 6-18，圖 6-19 及圖 6-20 所示，以地形圖(圖 6-13)YMSG 為中心的 東南方雨量計 AR， YMSG 站的鄰近東南方雨量計 BR，西南方雨量計 CR 及西 北方雨量計 DR，其中三個雨量計(AR、BR 及 DR)的累計雨量都超過 3500(mm)，
並且以北方雨量計 DR 的累計雨量為最大(4 月至 12 月累計達 4000 mm)；4 個雨 量計中的累積雨量以 CR 的雨量計之累積雨量為最小(4 月至 12 月累計約 2100 mm)，顯示東北方地區之雨量大於西南方地區，可能受到東北季風，迎風面和背 風面雨量不同的影響。各月份雨量表(表 6-19)顯示七月(介於 110~125.5mm)及九 月份(介於 155.25~295.5mm)之降雨量皆小於四月降雨量(介於 301~400mm)，與西 北路線(4R 及 5R)之第二與第一期的重力差值 為負值的趨勢相同(表 6-14)；
並且與西南路線(3R)之第三與第一期的重力差值 為負值的趨勢相同(表 6-15)。
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圖6-17 雨量計(AR)的累計雨量(藍色線)及每日雨量(紅色線)之雨量圖
圖6-18 雨量計(BR)的累計雨量(藍色線)及每日雨量(紅色線)之雨量圖
圖6-19 雨量計(CR)的累計雨量(藍色線)及每日雨量(紅色線)之雨量圖
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圖6-20 雨量計(DR)的累計雨量(藍色線)及每日雨量(紅色線)之雨量圖
表6-19 四月，七月，九月及十二月之單個月份 4 個雨量計的雨量累積表(單位: mm) AR 雨量計 BR 雨量計 CR 雨量計 DR 雨量計
4 月份 400 369.5 301 390
7 月份 121 117 125.5 110
9 月份 222 295.5 155.25 244.5 12 月份 580 606.5 149.5 681.5
圖6-21 四月，七月，九月及十二月之單個月份 4 個雨量計的雨量累積圖
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