第三章 土地利用變遷之 Logit 模式分析
第二節 1994-2004 年防風林空間變遷機率分析與模擬
一、防風林空間變遷機率分析
為分析1994 年至 2004 年間，研究區內防風林與各土地利用型態之關係，
本研究以 1994 年之海拔高、坡度、距農地距離、距建地距離、距水體距離、
距道路距離、距沙地及距空/草地距離等 8 項環境影響因子（圖 3-13 至 3-18）
作為放入模式之解釋變數，之所以選擇以 1994 年的圖層作為影響因子，而不 是以 1978 年圖層為解釋變數之原因，乃是模式需藉由前一期之資料去推估，
故需使用 1994 年之圖層作為影響因子解釋變數，而以 2004 年防風林有無轉 變為其他土地利用型態作為自變數放入模式中。為能將 1994 年防風林與各項 土地利用之距離做適當的呈現，因此在圖 3-13 至 3-18 中之圖例以公尺為單位 並使用自然分等法（Natural Breaks）表示。
圖 3-13 1994 年防風林距農地距離
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圖 3-14 1994 年防風林距建地距離
圖 3-15 1994 年防風林距水體距離
圖 3-16 1994 年防風林距道路距離
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圖 3-17 1994 年防風林距沙地距離
圖 3-18 1994 年防風林距草空地距離
圖層之取樣方式同樣採用分層隨機取樣，並比照 1978 年至 1994 年該期使用 之方式，為避免防風林轉變為其他土地利用及防風林未轉變其他土地利用型態之 樣本數比例差異過大，而使得模式的運算結果產生誤差，因此從總樣本點數中整 理出1994 年至 2004 年間維持為防風林之土地利用型態的有效樣本為 550 點，及 由防風林轉變為其他土地利用型態之有效樣本550 點，兩者合計有效樣本共 1100 點，據此使用統計軟體SAS 進行 Logit 迴歸模式分析，其經過最大概似法所得到 之分析結果如表3-4。
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表3-4 1994-2004 年防風林變遷之 Logit 回歸模式分析結果 解釋變數 系數估值
Wald
𝛘𝟐Pr.
> 𝛘𝟐常數項 -0.9047 21.0687 0.0001 海拔高 0.1681 108.4246 0.0001 農地 -0.00121 4.3834 0.0363 建地 0.00219 8.8350 0.0030 水體 0.00465 50.1007 0.0001 道路 -0.00423 17.5402 0.0001 沙地 -0.00390 108.9478 0.0001 草空地 0.00197 9.2150 0.0024
表3-5 整體模式適合度檢定
卡方值 279.913
自由度 7
P 值 0.0001**
** 於5%顯著水準下，極為顯著。
根據表 3-4 之 Logit 回歸模式分析結果，海拔高、坡度、距農地距離、距建 地距離、距水體距離及距草空地距離等 7 項解釋變數之Waldχ2，分別為 108.4246、
4.3834、8.8350、50.1007、17.5402、108.9478 及 9.2150 均達顯著水準，顯示出 此 7 項解釋變數對於防風林具有顯著的影響力，故可以納入模式之中，至於坡度 這項解釋變數，因未達到顯著水準故不納入模式之中。而在模式適合度之卡方檢 定方面，模式整體解釋變數之對數概似率為 279.913，在自由度為 7 時，對應變 數的解釋能力達到顯著水準（表 3-5），顯示出此模式可以有效地呈現出防風林之 空間分佈情況。
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據表 3-4 各解釋變數的係數大小與正負號，可以對 1994 年至 2004 年之防風 林的變遷機率做出以下解釋：
（一）海拔高：在此時期中隨著海拔的降低，會使防風林越容易形成；反之，
海拔越高則對防風林之形成越不利。
（二）農地：此時期距離農地越遠，則防風林形成之機率越大；反之，距離 農地遠近，則土地利用類型不易轉變為防風林。
（三）建地：於此時期距離建地越近，防風林較容易形成。反應建地越來越 多，對於防風林之影響較大。
（四）水體：距離水體越近，則防風林形成機率越大；反之，離水體越遠，
防風林越不易形成。
（五）道路：離道路越近，則有防風林之機率越大。
（六）沙地：距離沙地越近，則防風林形成的機率也就越大；反之，離沙地 越遠則防風林形成的機率越小。
（七）草/空地：距離草地及空地地越遠，則土地利用型態轉變為防風林之機 率越大；反之，則越不易形成防風林。
與 1978 年至 1994 年該期之各種土地利用對於防風林空間分佈影響來做比較 時，可看出上一期影響防風林之因子中具有顯著影響之坡度因子，到了 1994 年 至 2004 年這一期中並不顯著，反而是前一期中不具影響之距草空地距離因子，
到了此期有著顯著的影響，可見在 1994 年到 2004 年這段期間在影響防風林之土 地利用影響因子之中，以距草空地距離這項影響因子之變化最大。
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為進一步得到此時期防風林之空間分佈變遷機率模式，將 Logit 回歸模式分 析結果所得到的各解釋變數及其係數值同樣代入式（1-7）及式（1-8）中，則會 得到下式：
z z
e P e
= +
1
；Z= −0.9047 + 0.1681 × 海拔高 − 0.00121 × 距農地距離 + 0.00163 × 距建地距離 + 0.00465 × 距水體距離 − 0.00423 × 距道路距離 − 0.00390 × 距沙地地距離 + 0.00197 × 距草空地距離
由上式計算出來之數值，即為 1994 年至 2004 年在這 7 種土地利用環境因 子之影響下，研究區內各像元轉變為防風林之預測機率值。為使此機率值能以圖 像方式呈現，一樣使用 ArcGIS 之空間分析模組（Spatial Analyst）中的圖層計算
（Raster Calculator），將防風林之空間分佈變遷機率模式代入運算後，即可得到 防風林之變遷機率空間分佈圖，如圖 3-19。圖中每一像元的變遷機率介於 0 至 1 之間，越靠近 0 表示土地利用發生變遷之機率越低；反之，越靠近 1 則表示土地 利用發生變遷之機率越高。
圖3-19 防風林預測變遷機率分佈圖
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為能進行模式的驗證，本研究將預測出來之防風林變遷機率分佈圖與2004 年實際防風林分佈圖進行套疊，並藉由此套疊圖評估模式預測之準確度，套疊結 果如圖3-20，圖中紅色區塊為預測變遷機率值為 0.5 至 1.0，即預測變遷為防風 林之機率較高的區域；圖中黃色之區塊則為預測變遷機率值為0.3 至 0.5 區域；
而圖中綠色區塊則為機率值於0.3 以下之區域，即預測變遷為防風林之機率較低 的區域。除套疊圖層外，另將預測變遷機率對應之防風林百分比進行計算，其結 果如表3-6。另外，亦對研究區中各個區域之防風林真值對應預測變遷機率值進 行分析，故使結果圖與村界圖套疊，如圖3-21。
圖3-20 2004 年防風林真值對應預測變遷機率圖
表3-6 變遷機率與 2004 年防風林真值百分比
變遷機率
2004 年防風林百分比
0.0-0.3 42%
0.3-0.5 33%
0.5-0.1 25%
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圖3-21 2004 年防風林真值對應預測變遷機率圖與村界圖
由圖3-17 中可以看出，預測變遷機率對應到 2004 年真實防風林之分佈位置 後，變遷機率值高於0.3 且與真實防風林之空間分佈位置相符的地方，以內海村、
北港村、草漯村、白玉村、觀音村及大潭村之近海岸一帶居多，其中又以內海村、
白玉村及大潭村之預測機率準確度較佳，其區域內顯示變遷機率值為0.5 以上之 防風林大於半數。而南港村、保障村、草漯村、樹林村及富林村一帶之預測準確 率較為低落，雖離海岸較遠之防風林對應預測機率值時，其預測機率值大多位於 0.3 以下，但沿岸一帶之預測機率則大致上還可維持於 0.3 以上。
藉由表3-6 可以了解模式預測機率對應到 2004 年防風林真值後，防風林所 佔之百分比。於預測變遷機率值為0 至 0.3 之間時，其防風林所佔百分比為 42%；
預測變遷機率值為0.3 至 0.5 時，其所佔之防風林百分比為 33%；而預測變遷機 率值是為0.5 以上時，其所佔之防風林百分比則有 25%，若以預測變遷機率值 0.3 以上來看防風林之所佔百分比的話，此期之模式預測準確率約為58%，顯示此時 期之模式預測能力雖較上一期低落，但仍有50%以上的準確率，尚屬可以接受之 範圍。
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二、未來防風林空間分佈情形模擬預測
與前一節相同，本研究為預測未來防風林之空間分佈情形，利用馬可夫模式 所預測出之未來各土地利用型態面積百分比，與變遷機率圖互相結合，即可得知 未來防風林可能之空間分佈。依據圖 3-19 所得到的變遷機率值，比較不同地點 之機率值的相對大小，以決定土地利用變遷的位置，直至其面積與馬可夫模式所 得之預測面積相同為止，因此便可以推估防風林之分佈情形。本研究除希望能得 知未來防風林的空間分佈狀態之外，也希望能比較其減少的區域範圍，故使用馬 可夫模式預測出之 2034 年與 2104 年各土地型態面積百分比資料，結合 Logit 模 式 1994 年至 2004 年預測之變遷機率圖進行防風林未來空間分佈預測，其結果如 圖 3-22 及圖 3-23 所示。
圖 3-22 2034 年之防風林分佈預測圖
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圖 3-23 2104 年之防風林分佈預測圖
圖 3-24 2034 年至 2104 年間防風林減少之預測區域
圖 3-22 及圖 3-23 中可知在無任何自然或人為因子之干擾下，未來防風林可 能之空間分佈情況，其面積約從研究區總面積之 9%降至 6%，減少之面積較上 一期即 1978 年至 1994 年來得多，而從空間分佈來看，防風林區塊不但變小且更 為破碎。另外，比較 2034 年至 2104 年間預測防風林減少之區域範圍，結果如圖 3-24 所示。從圖 3-24 中可看出，當土地利用變遷之情形已達至穩定狀態，且無 任何新的干擾因素出現時，防風林確實有逐漸減少的趨勢，且圖中紅色之預測減 少範圍以靠近內陸的部分較為明顯，而若以村落範圍來看，紅色區域較明顯之村 落有內海村、樹林村及白玉村。
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