圖 ４.5 田寮樣區控制點分布示意圖(照片年份：2018)(照片來源：Google Earth)
圖 ４.6 龍崎樣區控制點分布示意圖(照片年份：2009) (照片來源：農林航空測量所)
第四節 研究方法(二)、測量資料處理與分析
網格(local grid)，回到相同座標系統以並獲得位置資訊。在 Cyclone 軟體內，利用 相同控制點來做兩兩之間的資料疊合。接下來比較同一高層內兩期點雲的分布位 能，把文字檔轉換成為點狀位置檔(point shape-file)。接著用 ArcGis10 中的 point to raster 的功能，將這些點轉換成為 DTM 資料。轉換的過程中，DTM 網格大小 的設定為 2 cm x 2 cm。2 cm 網格的設定是在資料量大小與地表解析精密度上作折 衷的結果。在原始掃描的設定中，雖然是以地表 1 cm 的掃描間隙為基準，但由 於地形的高低起伏，視野阻擋等種種因素，在掃瞄點的空間分布上不會剛好為 1cm 間距。經過密度計算，2 cm x 2 cm 網格能夠保持約 1 網格 1 個資料點，而資 料又不發生偏移，故產出的資料以 2 cm 網格的方式呈現。
在轉換成為 DTM 的方法上，本研究分為兩組不同的處理方式。在第一組不內 插的計算中，使用 ArcGis 10.5 Point to Raster 的功能。網格內出現兩個點時 採取平均法，超過兩個點選擇以最多出現次數的數值為準。選擇這個功能是因其
第 五 節 研究方法(三)、地形指標萃取
確認 DTM 資料可用性之後，接續為資歷的萃取與分析。各期的 DTM 資料 用以計算各點的坡度；相減之後可得到地表的變遷訊息。然而這兩種資料分別儲 存在點資料與網格資料，需要製作一個容器來同時儲存一個點位的兩個資料。首 先以面積最大的一期資料為底，建立起一個方形地形網格，面積稍大於前述的 DTM 資料範圍。此一網格為收集侵蝕量與坡度資料的容器，其中有網格的位 置、點的侵蝕量、以及網格坡度。製作方式為將各期 DTM、變遷量與坡度用，
與此一容器相乘，即可把有資料的部分置入容器內，而無資料的部分則因為沒有 數值乘入，呈現無資料而被清除。
取得各項資料後，侵蝕地圖的部分以 ArcGIS 10.5 程式處理呈現，集水區面 積計算、坡度統計、集水區面積—坡度—侵蝕量、以及坡度—侵蝕量則由
MATLAB 進行計算。邊坡外型剖線，由 ArcGIS 10.5 進行製作；紋溝的位置處理 較為複雜，因無法直接由點雲資料判斷其位置，因此採取從 DTM 用水文模組萃 取，並依據現地照片調整水文模組參數的方式進行。水文模組調整的參數為集水 網格的數量，經過試誤法與照片比對，最終採用 500 格 10 cm X 10 cm 網格大 小，計算出的紋溝樣態最為接近現場照片，因此採用此一方案。
第五章 研究成果
307mm/7 days在第一期，田寮氣候為冬季至春季，屬於雨量較少的乾季，總雨量偏低。雨
事件是歸因於颱風接近而造成。
205.2mm/7 days 2011/08/05~
降雨紀錄與掃描成果)。以田寮為例，第二期資料具有二個颱風事件，造成數百 10mm，僅有一次降雨事件達到 80 公釐，這段期間沒有任何颱風事件發生。2011 年第二期，時間包含了當地的雨季，降雨事件發生的次數多。依據資料顯示，該 (a))。2011 年第一期降雨資料顯示，期間內最大的降雨強度為 20mm/hr，大約是 2011 年第二期與長期降雨資料表現出強度的一半。該降雨強度附近發生類似強度
部分，且不含有颱風事件，故作為乾季降雨的代表。
圖 ５.1 研究區三個時期的降雨強度機率分布。(a)為 2011 年 2 月 24 日至 5 月 26 日(第一期)；(b)為 2011 年 5 月 26 日至 8 月 3 日(第二期)；(c)為 1991 年至 2016 年的長期統計數據。在 2011 年第一期資料中降雨強度偏低，不容易產生逕 流侵蝕地表；而第二期的降雨強度機率分布則與長期統計相當接近。
第二節 2011 年地形變遷監測成果
本研究在樣區的監測上，利用地面光達在 2011 年度在田寮樣區進行了 3 次 掃瞄(圖 ５.2)，日期分別為 2011/02/23、2011/05/27、以及 2011/08/04。龍崎樣區 則進行了 4 次掃描，日期分表為 2011/02/23、2011/05/27、2011/08/04 以及
2011/12/11(圖 ５.3)。取得掃描資料後，將各期資料整合至相同座標後，進行後續 的各項變遷分析。
圖 ５.2 田寮樣區經地面光達掃描外觀
在資料品質控制(誤差估計)上，以田寮樣區的掃描成果為例，控制點的誤差 在0.6 cm 內，RMS 成果兩期在 0.005 m 以下，DOD 值分別為 0.00336 m(第一期) 與 0.00297 m(第二期)。龍崎樣區的品質控制成果類似，控制點結合誤差小於 0.7 cm，RMS 成果在 0.004 m、0.003 m、0.0003 m、0.004m；DOD 值分別為
0.0068m(第一期)、0.0033 m(第二期)、0.0062 m(第三期)。詳細報表見附錄一。上 述品質數值代表地面光達的測量成果足夠支撐後續進行分析的空間解析度品質。
圖 ５.3 龍崎樣區經地面光達掃描外觀
確認資料品質可供使用後，接著進行後續的分析。影響邊坡發育的地形因子 相當多，常見的分析有邊坡長度、邊坡形狀係數、水系密度、邊坡坡度、集水區 面積等。本研究選擇以邊坡坡度為主要分析的因子，原因在於就本研究樣區的特 性，坡度隨著集水面積的增加而有分級的趨勢，且邊坡侵蝕量會被上述兩個因子 所影響(Neugirg et al., 2014)，比其他的分析因子更為顯著。因此在後續的分析 中，設定坡度為影響泥岩邊坡發育的控制變因。在這項分析中，著重在分析找出 整體大邊坡在不同坡度、上中下邊坡(以集水面積表示，集水面積愈小、代表愈處 於上邊坡；面積愈大，代表愈接近下方出口)呈現出的侵蝕量變化，並觀察集水面 積、坡度與侵蝕量三者之間的關係(本章第三節)。而隨著分析的深入，本研究發 現坡度確實在泥岩邊坡的堆積與侵蝕具有關鍵作用，因此在單獨挑出觀察坡度與 侵蝕量的關係，最終搭配侵蝕地圖分析(本章第四節)分析邊坡侵蝕的全貌。在第 五節中，則利用紋溝的縱剖線，分析紋溝在不同坡度下，外型的變化情況。
第三節 田寮樣區侵蝕量與坡度的關連
(1)單位侵蝕量、坡度與集水面積的關係
圖 ５.4 2011 年田寮樣區單位侵蝕量、坡度與集水面積關係圖。(a)為第一期，侵 蝕區落在高到中坡度的區域，低坡度區則被堆積控制；(b)為第二期，幾乎在各個 坡度都有侵蝕發生且變嚴重。然而，部分區域仍有發生堆積的情況。
第一期(2 月~5 月)的變化中(圖 ５.4(a))，侵蝕量的分布依據坡度分為三個部 種現象的轉換區(transition zone between erosion and accumulation)。侵蝕出現在高 起伏的區域，例如子邊坡的邊界、以及紋溝起點。堆積出現在起伏相對平緩的底
蝕量比較，用以瞭解特定的邊坡坡度是否有獨特的侵蝕量發生。侵蝕量與坡度的 分析，是將邊坡上每一個DEM 網格都計算出其坡度，並記錄其個別的侵蝕量，
以坡度為X 軸、侵蝕量為 Y 軸做圖。侵蝕量的表現以該坡度所有發生的侵蝕量 中位數為黑色實心點，搭配一個標準差的誤差範圍來表示特定坡度的侵蝕量。選 用中位數是避免極端的侵蝕量模糊了該坡度的平均表現。
圖5.5 表現出 2011 年兩個期間邊坡表面上侵蝕量隨著坡度的變化。在第一期 中(2 月~5 月) (圖 ５.5 (a))，中位數曲線的變化將邊坡分為三個部分：邊坡頂部 (高坡度)、中坡度與低坡度。在坡頂部分，最高的地點變化量不大，然而當坡度 來到85–70°，就出現了非常大的侵蝕量，也幾乎是所有角度的最大侵蝕量。當坡 度往70°下降，侵蝕量也快速的削減趨於平緩。到中坡度的區域(70-30°)，侵蝕量 很微小，在0 左右晃動，這表示這段邊坡在這個時間內能夠維持相同的坡形。其 中在50-30°的部分維持在侵蝕與堆積平衡的情況，與上文圖 5.4(a)的情況是一致 的。在低坡度的部分(30°至坡腳)，中位數曲線轉變為堆積的情況。邊坡表面的高 度增加，而這增加的情況隨著坡度的遞減而上升。
在第二期(5 月~8 月) (圖 ５.5 (b))，中位數曲線似乎只有低角度區有變化，而 實際上在所有角度區都有變動。相對於第一期，高角度區還是由侵蝕主控，侵蝕 的量比第一期稍多，最大的侵蝕出現在80°。在中坡度區，中位數曲線比第一期 多一些侵蝕量產生，但外型上大至保持跟第一期相同，侵蝕量沒有大起伏。在低 坡度區，中位數曲線有著顯著的改變，從第一期的堆積轉換為大量侵蝕，且侵蝕 量隨著坡度下降而增加。這個情況可能是降雨轉變的地表逕流，在邊坡上受益於 較長的坡長與紋溝所貢獻，這種情況在前文的圖5.4(b)中也有顯示。
圖 ５.5 2011 年田寮樣區坡度與侵蝕量變化圖。 圖中的點代表該坡度侵蝕量的 中位數，誤差線為該坡度侵蝕量一個標準差的範圍。圖(a)為 2011 年第一期(2 月 至5 月)，(b)為第二期(5 月至 8 月)
第四節 2011 年田寮樣區侵蝕地圖
圖 ５.6 田寮樣區 2011 年第一期邊坡侵蝕地圖(2 月~5 月)
圖 ５.7 田寮樣區 2011 年第二期邊坡侵蝕地圖(5 月~8 月)
第二期(5 月~8 月)比較(圖 ５.7)，也是呈現侵蝕的情況，但侵蝕量的分布區