山坡地社區災害防制技術之研究-GIS、RS 科技應用坡地社區環境災害評估判釋準則建立之研究

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(1)山坡地社區災害防制技術之研究︵二︶. 內政部建築研究所委託研究報告九十七年度.

(2) 山坡地社區災害防制技術之研究（二） GIS、 RS 科技應用坡地社區環境災害評估判釋準則建立之研究. 內政部建築研究所委託研究報告中華民國九十七年十二月.

(3) （國科會 GRB 編號）ＰＧ９６０３－００６８（本部計畫編號）０９６－３０１０７００００Ｇ１－０１４. 山坡地社區災害防制技術之研究（二） GIS、RS 科技應用坡地社區環境災害評估判釋準則建立之研究. 受委託者：財團法人中興工程顧問社研究主持人：冀樹勇協同主持人：高憲彰研究助理：林彥享、許秋玲、邵國士、沈哲緯. 內政部建築研究所委託研究報告中華民國九十七年十二月.

(4) 目次目次目次...............................................................................................I 表次............................................................................................. V 圖次............................................................................................IX 摘要.......................................................................................... XV 第一章. 緒論.............................................................................. 3. 第一節研究緣起與背景 ..................................................... 3 第二節國內外相關研究現況與參考資料 ......................... 4 第三節工作項目與範圍 ................................................... 10 第四節研究方法及進度說明 ........................................... 13 第二章. 坡地社區風險評估與管理文獻回顧 ....................... 19. 第一節坡地社區風險管理與風險評估方法學 ............... 19 第二節遙測技術於環境地質災害判釋應用 ................... 49 第三節山坡地開發管理與相關法規 ............................... 52 第三章. 前期計畫回顧 ........................................................... 60. 第一節研究方法及過程 ................................................... 60 第二節 96 年度成果概述 .................................................. 61 第三節主要建議事項 ....................................................... 64 第四章. 研究區域環境概述 ................................................... 66. I.

(5) 山坡地社區災害防制技術之研究-GIS、RS 科技應用坡地社區環境災害評估判釋準則建立之研究第一節地理環境及交通 ................................................... 66 第二節氣象水文 ............................................................... 68 第三節地質與土壤 ........................................................... 72 第四節汐止市人口基本資料 ........................................... 76 第五章. 遙測判釋環境地質災害 ........................................... 80. 第一節資料蒐集與建置 ................................................... 80 第二節遙測影像判釋環境地質災害之準則 ................... 89 第三節航照立體像對地質災害判釋 ............................... 99 第六章. 坡地社區風險評鑑模式建立 ................................. 108. 第一節定量風險分析方法 ............................................. 108 第二節風險評鑑流程 ..................................................... 112 第三節環境地質災害潛在因子決定與處理 ................. 116 第四節發生機率計算 ..................................................... 118 第五節後果指數計算 ..................................................... 141 第六節風險排序與分級 ................................................. 153 第七節風險分析研究發現 ............................................. 160 第七章. 坡地社區災害防制調查 ......................................... 164. 第一節坡地社區災害防制調查流程 ............................. 164 第二節室內分析工作 ..................................................... 165 II.

(6) 目次第三節坡地社區現地調查 ............................................. 166 第四節調查成果與資料庫 ............................................. 178 第八章. 坡地社區安全評估案例分析 ................................. 180. 第一節瓏山林社區安全評估成果 ................................. 180 第二節白馬山莊社區安全評估成果 ............................. 195 第三節社區優先防制敏感區風險分析成果 ................. 206 第九章. 結論與建議 ............................................................. 212. 第一節研究結論 ............................................................. 212 第二節建議事項 ............................................................. 214 附錄一...................................................................................... 213 附錄二...................................................................................... 219 附錄三...................................................................................... 225 附錄四...................................................................................... 229 附錄五...................................................................................... 233 參考書目.................................................................................. 216. III.

(7) 山坡地社區災害防制技術之研究-GIS、RS 科技應用坡地社區環境災害評估判釋準則建立之研究. IV.

(8) 表次表次表 1-1 前人研究探討之山崩因子一覽表................................. 8 表 1-2 山坡地社區災害防制技術之研究-96 年度至 98 年度工作項目表 ................................................................... 11 表 1-3 各工作項目之研究進度 ............................................... 17 表 2-1 坡地社區使用管理階段相關研究摘要分析表........... 33 表 2-2 山坡地社區相關法令檢討 ........................................... 33 表 2-3 坡地防災風險研究方法學 ........................................... 34 表 2-4 既有山坡地住宅社區危險度量化初步評估表........... 34 表 2-5 土削坡 I.S.分數範圍表................................................. 36 表 2-6 香港生命財產損失潛勢表 ........................................... 37 表 2-7 優先關注對象分類表 ................................................... 38 表 2-8 土削坡 C.S.分數範圍表 ............................................... 38 表 2-9 風險評估損失因子部份評分架構表........................... 39 表 2-10 95 年度臺北縣建築物總工程費單價參考表............. 40 表 2-11 97 年度行政院主計處一般建物費率(住宅與宿舍) .. 40 表 2-12 山區道路損失統計表 ................................................. 41 表 2-13 臺北市納莉風災產業道路部份緊急處理情形概況表 .................................................................................................... 41. V.

(9) 山坡地社區災害防制技術之研究-GIS、RS 科技應用坡地社區環境災害評估判釋準則建立之研究表 2-14 遙測技術與現場調查作業之比較............................. 51 表 2-15 山坡地社區公共設施之維護法源依據..................... 56 表 2-16 山坡地社區相關管理條文及檢討............................. 57 表 2-17 山坡地社區基地範圍外土地之維護問題相關條文及檢討說明 ..................................................................... 58 表 2-18 山坡地社區「公共安全檢查」簽證及申報制度相關條文及檢討說明 ......................................................... 58 表 4-1 台北氣象站歷年統計資料 ........................................... 69 表 4-2 本研究統計之雨量站特性 ........................................... 70 表 4-3 汐止市各里人口與戶數統計表................................... 77 表 5-1 本計畫所蒐集之網格式資料一覽表........................... 83 表 5-2 新店市及汐止市正射航照圖幅編號........................... 83 表 5-3 本計畫所蒐集之向量式資料一覽表........................... 84 表 5-4 環境地質敏感區遙測判釋準則................................... 94 表 5-5 人眼對不同地面解析度的遙測影像之辨識能力..... 102 表 6-1 發生機率分析考量的潛在因子................................. 110 表 6-2 不同尺度下之風險分級圖適用範圍與目的............. 115 表 6-3 潛在因子進行配適度檢定結果(K-S 檢定)............... 131 表 6-4 各潛在因子之基本統計量 ......................................... 132 VI.

(10) 摘摘要表 6-5 各潛在因子之雙母體變異數分析結果(t 檢定)........ 133 表 6-6 潛在因子獨立性檢定結果(Pearson 相關係數) ........ 134 表 6-7 判別方程式分類結果 ................................................. 135 表 6-8 分類誤差矩陣表 ......................................................... 137 表 6-9 坡地社區判別分析結果之分類誤差矩陣表............. 137 表 6-10 分析模式之 ROC 曲線下面積統計表 .................... 137 表 6-11 分析模式之特徵值與變異數解釋能力結果........... 138 表 6-12 模式統計檢定結果 ................................................... 138 表 6-13 汐止市坡地社區受環境地質災害影響人口數評分表 .................................................................................................. 145 表 6-14 汐止坡地社區各類型房建物結構型式損失權重因子表 ............................................................................... 145 表 6-15 汐止坡地社區受環境地質災害影響房建物與交通設施損失評分表 ........................................................... 146 表 6-16 後果指數評估結果 ................................................... 147 表 6-17 風險分析成果總表 ................................................... 155 表 6-18 分類集群中心點 ....................................................... 156 表 6-19 風險分級成果 ........................................................... 157 表 6-20 風險分析結果總表 ................................................... 161 VII.

(11) 山坡地社區災害防制技術之研究-GIS、RS 科技應用坡地社區環境災害評估判釋準則建立之研究表 7-1 山坡地社區災害防制技術研究調查表..................... 169 表 8-1 瓏山林社區環境地質敏感區判釋結果..................... 182 表 8-2 瓏山林社區各敏感區勘查現況結果說明................. 183 表 8-3 瓏山林社區各敏感區勘查現況照片集..................... 186 表 8-4 瓏山林社區優先防制敏感區 ..................................... 188 表 8-5 白馬山莊社區環境地質敏感區判釋結果................. 197 表 8-6 白馬山莊社區各敏感區勘查現況結果說明............. 198 表 8-7 白馬山莊社區各敏感區勘查現況照片集................. 201 表 8-8 白馬山莊社區優先防制敏感區................................. 202. VIII.

(12) 圖次圖次圖 1-1 台北縣汐止市坡地社區航照區域範圍(黑色框線為臺灣 1/5000 像片基本圖號) ............................................ 12 圖 1-2 山坡地住宅社區環境影響因子................................... 12 圖 1-3 山坡地社區災害防制技術研究流程圖....................... 16 圖 2-1 山坡地住宅社區災害風險管理層次圖....................... 42 圖 2-2 風險管理架構與策略 ................................................... 42 圖 2-3 天然災害風險管理程序概念圖................................... 43 圖 2-4 風險分析元素概念圖 ................................................... 44 圖 2-5 危險度圖範例－岩坡崩塌 ........................................... 44 圖 2-6 邊坡崩塌危險度分析模式流程圖............................... 45 圖 2-7 現場調查資料分析方法的示意圖............................... 45 圖 2-8 NPCS 一般評分條件範圍選定圖................................. 46 圖 2-9 NPCS 特別評分條件範圍選定圖................................. 46 圖 2-10 地形調查項目示意圖 ................................................. 47 圖 2-11 香港 GEOMETRY 分類圖 ......................................... 47 圖 2-12 設施群體數、交通量與巷道數之關聯圖................. 48 圖 4-1 汐止市地形陰影圖 ....................................................... 67 圖 4-2 汐止市交通環境圖 ....................................................... 67. IX.

(13) 山坡地社區災害防制技術之研究-GIS、RS 科技應用坡地社區環境災害評估判釋準則建立之研究圖 4-3 研究區域平均年雨量分布圖 ....................................... 71 圖 4-4 汐止地區地質圖 ........................................................... 75 圖 4-5 研究區域 50km 範圍之活動斷層分布圖.................... 75 圖 4-6 汐止市各里行政區域分布圖 ....................................... 78 圖 4-7 汐止市坡地社區分布圖 ............................................... 78 圖 5-1 網格式資料示意圖 ....................................................... 85 圖 5-2 向量式資料示意圖 ....................................................... 85 圖 5-3 汐止地區網格式資料 ................................................... 86 圖 5-4 非都市土地使用分區圖 ............................................... 88 圖 5-5 道路及建物分布圖 ....................................................... 88 圖 5-6 次集水區及水系圖 ....................................................... 88 圖 5-7 土石流潛勢溪流及影響範圍圖................................... 88 圖 5-8 NDVI 計算流程 ............................................................. 95 圖 5-9 汐止地區 2007 年福衛二號衛星影像之 NDVI 計算結果 ................................................................................... 95 圖 5-10 本研究坡地環境地質災害判釋流程示意圖............. 96 圖 5-11 坡地環境地質災害剖面示意圖 ................................. 97 圖 5-12 坡地環境地質災害航照範例圖................................. 97 圖 5-13 航空像片之重疊區域示意圖................................... 103 X.

(14) 圖次圖 5-14 不同航照影像投影方式示意圖............................... 103 圖 5-15 不同投影方式的航照影像。................................... 104 圖 5-16 航空像片投影示意圖 ............................................... 104 圖 5-17 航空照片紅綠立體對判釋成果範例 1.................... 105 圖 5-18 航空照片紅綠立體對判釋成果範例 2.................... 106 圖 6-1 風險分析模型概念 ..................................................... 110 圖 6-2 風險分析流程 ............................................................. 111 圖 6-3 網格資料示意圖 ......................................................... 117 圖 6-4 環境地質潛在因子與坡地社區 150m 分析範圍進行交集示意圖 ..................................................................... 117 圖 6-5 判別分析示意圖 ......................................................... 138 圖 6-6 分析模式之工作特徵曲線 ......................................... 139 圖 6-7 發生機率分布次數百分比圖 ..................................... 139 圖 6-8 坡地社區發生機率之空間分布圖............................. 140 圖 6-9 判別分數與發生機率之擬合曲線............................. 140 圖 6-10 坡地社區受災生命損失分析流程........................... 149 圖 6-11 計畫範圍敏感區影響人數累積分布曲線圖........... 150 圖 6-12 坡地社區建物設施損失分析流程........................... 151 圖 6-13 房建物與交通設施可能災損金額之累積分布曲線圖 XI.

(15) 山坡地社區災害防制技術之研究-GIS、RS 科技應用坡地社區環境災害評估判釋準則建立之研究 ............................................................................................ 152 圖 6-14 坡地社區後果指數空間分布圖............................... 152 圖 6-15 集群分析法示意圖 ................................................... 159 圖 6-16 汐止市坡地社區環境地質災害風險圖................... 163 圖 7-1 坡地社區災害防制調查流程圖................................. 164 圖 7-2 坡地社區現地調查相關設備 ..................................... 168 圖 8-1 瓏山林社區範圍與構造型式圖................................. 190 圖 8-2 瓏山林社區區域地質圖 ............................................. 191 圖 8-3 瓏山林社區地形彩繪明暗圖 ..................................... 191 圖 8-4 瓏山林社區坡向圖 ..................................................... 192 圖 8-5 瓏山林社區坡度圖 ..................................................... 192 圖 8-6 瓏山林社區等高線圖 ................................................. 193 圖 8-7 瓏山林社區環境地質敏感區判釋分布圖................. 193 圖 8-8 瓏山林社區現地勘查點位分布圖............................. 194 圖 8-9 社區優先防制敏感區空間分布圖............................. 194 圖 8-10 白馬山莊社區範圍與構造型式圖........................... 194 圖 8-11 白馬山莊社區區域地質圖 ....................................... 205 圖 8-12 白馬山莊社區地形彩繪明暗圖............................... 205 圖 8-13 白馬山莊社區坡向圖 ............................................... 206 XII.

(16) 圖次圖 8-14 白馬山莊社區坡度圖 ............................................... 206 圖 8-15 白馬山莊社區等高線圖 ........................................... 207 圖 8-16 白馬山莊社區環境地質敏感區判釋分布圖........... 207 圖 8-17 白馬山莊社區現地勘查點位分布圖....................... 208 圖 8-18 白馬山莊社區優先防制敏感區空間分布圖........... 208 圖 8-19 瓏山林社區總體風險圖 ........................................... 208. XIII.

(17) 山坡地社區災害防制技術之研究-GIS、RS 科技應用坡地社區環境災害評估判釋準則建立之研究. XIV.

(18) 摘要. 摘. 摘要關鍵詞：環境災害、崩塌、土石流、遙測、風險評鑑. 一、研究緣起臺灣位於歐亞板塊與菲律賓板塊交界處，地處造山運動之板塊邊緣，進而造成臺灣自然環境特性多為節理發達且地質破碎。由於臺灣地區山坡地及山地佔全島面積約為 74%，平地土地資源受限，故於民國七十年代以後，大規模山坡地社區開發案陸續出現。尤其 921 大地震後，造成岩坡表面之開裂節理鬆動，近期颱風或豪雨過後，山崩與土石流之災害發生頻率更勝於以往，因豪雨進而增加坡地社區的風險性，惟臺灣之坡地社區為數甚多，如何在短時間內迅速有效地選擇出風險較大之社區作進一步之追蹤調查，以有限之人力及經費將災害之風險降至最低，實有其必要性。遙測技術除可於短時間內進行大區域之環境地質災害評估外，對於人員或交通無法到達之處亦可提供全面性之災害評估，尤其是福衛二號發射成功後，每日均可取得臺灣地區之環境監測重要資訊，對於都會區周緣坡地社區之環境災害，可提供即時之重要資訊。因此藉由蒐集地震、斷層、崩塌、土石流等潛在之環境地質災害資訊，並且量化各項資料進入地理資訊系統 (Geographic Information System, GIS)資料庫，再結合遙測技術與統計方法，針對坡地社區各種環境進行影響因子權重分析以及災害風險分析，並建立坡地社區災害防制調查流程，以提供都會區周緣坡地社區之災害防制策略研擬參考。二、研究方法及過程本計畫針對坡地社區環境地質災害之影響進行研究，首先蒐集各單位所建立之地震、斷層、崩塌、土石流等潛在環境地質災害資訊，並將各項資料量化建置於 GIS 資料庫中，再藉由各項遙測技術進行環境地質災害敏感區判釋準則的建立，根據相關圖資以多變量統計方法建立風險評鑑模式，對坡地社區進行風險分級，並依照不同風險程度研擬風險控管 (Risk control)對策，針對第一類坡地社區 (高度關注社區)透過坡地社區現地調查進行環境地質災害敏感區之複核，藉以瞭解遙測判釋所建立之準則的準確性並檢核遙測基礎之風險評鑑模式的預測能能力。各研究主要方法分述如下： XV.

(19) 山坡地社區災害防制技術之研究-GIS、RS 科技應用坡地社區環境災害評估判釋準則建立之研究 1. 坡地社區遙測影像災害判釋遙測原始影像經過顯揚之後，透過立體觀測，再搭配地形起伏特徵資訊可進行環境地質災害之判釋。本研究首先參考各單位利用遙測技術針對環境地質災害所建立的判釋方法，初步建立坡地社區環境地質災害判釋準則，以供後續社區案例研究之環境地質災害敏感區判釋之用。其次可利用遙測影像之光譜特性，計算植生指標與土壤修正植被指數等植生覆蓋相關指標，藉以瞭解裸露地的分布情況，並可經由不同時期的衛星影像進行影像變遷分析，瞭解災害或不當人為開發的分布。 2. 坡地社區災害防制調查透過遙測與 GIS 技術在室內進行環境地質災害判釋與分析，以瞭解坡地社區鄰近之環境地質敏感區後，再針對判釋出之敏感區進行現地調查工作，並檢核環境地質災害與保全對象之空間關係，最後完成坡地社區環境地質敏感區圖以及資料庫，並對坡地社區環境地質災害提出風險分級與災害防制管理建議。 3. 坡地社區災害風險分析模式建立本研究結合上述坡地社區遙測影像災害敏感區判釋及蒐集相關環境地質災害圖資，搭配高解析度數值地形，進行災害潛在因子萃取，針對台北縣汐止市內登記有案之坡地社區，利用多變量統計方法建立風險分析模式，並對不同風險等級社區建議具體之控管手段，期使負面後果與破壞發生機率降至最低，以達風險最適化 (Risk optimization)之目標，據此建立一套務實可行之風險管理 (Risk management)流程。 4. 第一類敏感第一類敏感坡地社區案例分析敏感坡地社區案例分析根據風險分析成果挑選數個第一類敏感坡地社區 (高度關注社區)進行社區內部現地調查，以第一年計畫確立之坡地社區遙測影像災害敏感區判釋及災害防制調查流程為基礎，針對台北縣汐止市內 2 處第一類敏感坡地社區進行遙測災害判釋並進行現地調查，依照調查結果與風險分析進行驗證，並判釋優先敏感防制區域位置，完成坡地社區環境地質敏感區圖以及建置資料庫，根據現地調查表量化成可計數值，進行優先敏感防制區域之風險排序，並與汐止市坡地社區風險分級圖結合繪製坡地社區總體風險圖，成果可供社區災害預防管理、處理對策研擬與資源有效分配參考。 XVI.

(20) 摘要. 摘三、重要發現由本研究分析成果發現幾點重要結論簡述如下： 1. 遙測判釋優勢. 以遙測影像配合 5m × 5m 高精度數值地形及環境地質圖資等綜合判釋，對於坡地社區廣域可能致災的環境地質危險區域可進行初步的瞭解、達成迅速篩選的目的、亦可提升專業技師現地勘察之效率，節省人力與時間。 2. 立體對判釋可藉由立體像對空間實景判釋環境地質災害，亦可藉由立體像對萃取坡度、高程差、水平距離等資訊協助判釋災害規模與類型，另藉由高精度數值地形判斷立體對判釋區位之正確性，依此方法可有效判釋出社區周緣之環境地質敏感區域與訂定優先敏感防制區。 3. 風險評鑑模式經由本計畫所提出之環境地質可能災害區域判釋，再進行風險識別、風險分析、風險評鑑等評估過程，初步對於汐止市坡地社區可定出受環境地質災害影響的風險度及其高低排序，亦可對於高中低不同風險程度社區之主要致災原因及其影響等級加以鑑別及篩選，此訊息可提供政府主管機關對坡地社區環境地質災害狀況得以瞭解與掌握。本計畫所提的方法模式來評估環境地質災害發生機率與實際發生過歷史災害的社區進行比對，其預測準確率約達 96%，其過程均符合統計檢定顯著性的要求；且模式預測正確能力與區別能力亦符合統計檢定要求，由各統計檢定結果顯示坡地社區發生機率分析模式可靠度頗佳。 4. 風險圖應用方向本研究已初步擬定風險評鑑模式，且根據模式分析災害發生機率與後果指數，以其成果繪製汐止市坡地社區環境地質災害風險圖，可提供相關主管機關研擬坡地社區詳細監測、調查與管理之災害防制技術參用。. 四、主要建議事項建議一 (建議主題)：立即可行建議主辦機關：內政部營建署 XVII.

(21) 山坡地社區災害防制技術之研究-GIS、RS 科技應用坡地社區環境災害評估判釋準則建立之研究協辦機關：財政部、各地方政府針對坡地社區進行現況普查並拍照建立資料庫，定期進行複查或，以利坡地社區災害的防制及未來發生坡地環境地質災害時，可供主管機關之災害防制管理與後續相關研究使用。風險後果損失須進一步廣泛蒐集不同時間的坡地災害對於人員及建物設施的災損數量資料，以建立完整的坡地災損資料庫系統。建議二 (建議主題)：中長期建議主辦機關：內政部營建署協辦機關：財政部、內政部建築研究所、經濟部中央地質調查所、各地方政府若以較高精度之環境地質圖進行本研究風險評鑑模式應可得到更佳的評估效果。建議未來可提撥經費建置高精度 (1/5000)比例尺之環境地質圖資供後續風險評估與災害防制參考使用。 5m × 5m 高精度數值地形對於地形空間分布及環境地質敏感區的研判分析有很大的幫助，但對於人工擋土構造物邊坡的判釋效果仍未達完善。故建議坡地社區環境判釋工作除了須建置高解析度的數值地形之外、亦可搭配航照立體對判釋工作，例如高陡擋土牆、人工棄填土邊坡等均可加以判釋分析，如此可大幅提升自然與人為環境地質災害的判釋準確度並降低現地調查的工作份量。針對坡地社區之相關 GIS 基本資料目前尚無單位建置，建議主管單位可對坡地社區所在位置坐標、邊界範圍、房建物分布、公共維生設施、道路橋樑等進行 GIS 資料庫建置，尤其針對社區內外可能影響社區安全的擋土及排水設施等進行現況安全普查並建立安全屬性資料庫，定期進行複查，以利坡地社區災害的防制及未來發生坡地環境地質災害時，可供主管機關進行災害防制之決策與管理。福衛二號衛星每日均經過臺灣上空，對於颱風、豪雨及地震等事件前後皆有影像拍攝紀錄，建議定期或於各颱風、豪雨及地震過後建立坡地社區衛星影像資料庫，利用影像變遷分析的技術對各事件前後期的影像進行分析，以監控坡地社區周邊範圍之環境變化情形，期望能達成坡地住宅社區災前預防警戒的效果，將災損降至最低甚至達零災害之目標。建議主管機關應從執行面的角度檢討法令規章 (如建築技術規則、山坡地開發建築管理辦法、山坡地保育利用條例、地質法、水土保持法、水土保持技術規 XVIII.

(22) 摘要. 摘. 範、公寓大廈管理條例…等)，是否須針對坡地社區或坡地開發案研擬不同執行位階的適當管理政策 (如開發前、中、後，目前對於開發後之管理最為缺乏)，並可參考香港 GEO 的做法從公權力的層面來確保坡地安全並降低災損。未來可嘗試利用三維雷射掃描技術 (LiDAR 技術)進行坡地社區地形現地量測，以提供高解析度之數值地形，並整合數值地形進行分析，以真實反應現地之社區周緣環境地形與敏感區空間分布，期能快速有效的訂定各社區之優先防制敏感區域。. XIX.

(23) 山坡地社區災害防制技術之研究-GIS、RS 科技應用坡地社區環境災害評估判釋準則建立之研究 ABSTRACT Keywords: Geo-hazard, landslide, debris flow, remote sensing, risk assessment. Taiwan is located on an active mountain belt created by the oblique collision between the northern Luzon arc and the Asian continental margin. The inherent complexities of geological natural creates numerous discontinuities through rock masses in this region, especially in mountainous areas. Since montane areas occupy more than 74 % of the island, the development of land use for constructing hillside resident communities is inevitable and the development of hillside resident communities reached peak in 1980s. Because considerable geo-hazards in hillside resident areas were found after the 921 Chi-Chi earthquake, the study on hazard mitigation for hillside resident communities were studied herein. Remote sensing technique provides large scale geo-hazard evaluation in short time, including reach the no man’s land. After the launch of FORMOSAT-2 satellite, daily images of urban hillside resident areas to evaluate the potential geo-hazard are available. Because FORMOSAT-2 is the first and only high-resolution satellite with daily revisit capability of Taiwan which overcomes the obstacle to provide a new response to surveillance needs, such as landslides, debris flows after heavy rainfalls, the satellite images from FORMOSAT-2 play an important role in the proposed study. The different factors required in the analysis and prediction of geo-hazard were investigated to establish the investigation SOP(Standard Operation Procedure) for hillside resident area geo-hazard strategy decision makings. The establishment of the risk classification of hillside resident areas is also the main goal of this study, the information could provide the government agencies for further monitoring and construction strategic decision makings, the information could also provide the effective and direct hazard mitigation information for residents. The main procedure is gathering the information of potential geo-hazards, such as earthquakes, faults, landslide, debris flow, to quantif the data into GIS data base, then using the remote sensing technique to establish the geo-hazard interpretation principle. Through the on-site investigation, the condition and location of existing XX.

(24) 摘. 摘要. structures were double checked, then with statistical method was used to analyze hillside resident areas geo-hazard risks.. XXI.

(25) 山坡地社區災害防制技術之研究-GIS、RS 科技應用坡地社區環境災害評估判釋準則建立之研究. 2.

(26) 第一章緒論第一章緒論第一節研究緣起與背景臺灣位於歐亞板塊與菲律賓板塊交界處，地處造山運動之板塊邊緣，進而造成臺灣自然環境特性多為節理發達且地質破碎。由於臺灣地區山坡地及山地佔全島面積約為 74%，平地土地資源受限，故山坡地之開發利用無可避免，因此自民國七十年代以後，大規模山坡地社區開發案陸續出現。尤其 921 大地震及其餘震造成岩坡表面之開裂節理鬆動，導致其後每逢颱風或豪雨侵襲時，山崩與土石流災害之發生頻率更勝於以往。如何透過坡地社區鄰近之環境地質災害調查與評估，進行坡地社區之危險度分級，以利後續主管機關進行詳細調查、監測管理及災害防制策略研擬，以期能防患於未然，減少災害發生時之損失，並將有限之資源做最有效之運用，即為未來坡地社區災害防制之主要課題。惟傳統之評估方式係透過專家學者以現地調查的方式，根據經驗對災害因子進行選擇及評分，不但需要大量的人力和物力，且此人為方式的評分較為主觀，評分結果常常因人而異，亦無法在短時間內完成大區域之評估。遙測技術 (Remote Sensing, RS)除可於短時間內進行廣泛區域之環境災害評估外，對於人員或交通不易到達之處亦可提供全面性之災害評估，尤其是福衛二號發射成功後，每日均可取得臺灣地區之環境監測重要資訊。因此若能有效蒐集地震、斷層、崩塌、土石流等潛在環境地質災害資訊，並且量化各項潛在因子資訊進入地理資訊系統 (Geographic Information System, GIS)資料庫，再配合遙測技術，針對坡地各種環境地質災害潛在因子進行分析，即可建立客觀且廣域適用之環境災害潛勢評估方法，以提供都會區周緣坡地社區之防災防制策略研擬參考。本計畫係為期三年之研究計畫，主要目的乃研發可迅速評估坡地社區環境地質災害之流程與方法，其評估方式主要以遙測技術為主，並進一步完成風險分析之技術。預期成果包含：. 壹、建置與整合都會區周緣坡地社區環境災害 GIS 資料庫，以利主管機關針對坡地社區災害進行管理。. 貳、建立都會區周緣坡地社區環境災害航照立體判釋技術。. 3.

(27) 山坡地社區災害防制技術之研究-GIS、RS 科技應用坡地社區環境災害評估判釋準則建立之研究參、建立都會區周緣坡地社區環境災害判釋準則，可作為後續防災策略研擬參考。. 肆、建立都會區周緣坡地社區環境災害風險分析技術。. 伍、完成坡地環境災害風險分析，以利未來排定後續現地重點調查區域以及加強監測之優選原則。. 第二節國內外相關研究現況與參考資料國內外相關研究現況與參考資料. 壹、內政部營建署-「內政部營建署「山坡地住宅社區安全檢查記錄表」山坡地住宅社區安全檢查記錄表」之判定內政部營建署乃於 86 年 11 月 28 日制定「山坡地住宅社區安全檢查記錄表」供業主、社區委請專研判及擬定坡地災害防制對策。該記錄表經專業技師、建築師於查證後，審慎客觀予以評估及建議，經簽章確認後，向社區住戶詳予解說，作必要之協助，並經社區簽章同意後，送當地政府機關備案各地方政府給予追蹤列管，並應作適當之輔導辦理措施。該計畫將山坡地社區安全分為三級，各級定義分述如下：. 一、A 級社區基地範圍內有地質災害或相關結構物及設施等災害現象，須急迫性穩定處理者；或研判在雨期、地震等自然營力作用時，有立即發生災變之可能性者；或有人民生命財產損傷之可能性者。二、B 級社區基地範圍內有異常現象，研判屬於地質災害或相關結構物及設施等不穩定徵兆，且須釐清后列疑慮者： (一) 在雨期、地震等自然營力作用時，有惡化並擴大範圍之可能性，但無立即發生災變或導致人民生命財產損傷之可能性者。此狀況需局部整修補強。 (二) 有安全疑慮之異常現象或補強、穩定處理後，但需採用科學方式(如安全監測等)驗證其穩定性者。三、C 級社區基地範圍內有地質或相關結構物及設施等缺失，但無異常不穩定現象致有安 4.

(28) 第一章緒論全疑慮且無發生災變或導致人民生命財產損傷之可能性者；或曾有安全疑慮，經過科學方式(如安全監測等)驗證後，現況已呈穩定無安全疑慮者。. 貳、中央地質調查所-「中央地質調查所「都會區及周緣坡地整合性環境地質資料庫建置計畫」都會區及周緣坡地整合性環境地質資料庫建置計畫」經濟部中央地質調查所於九十一年度開始執行「都會區及周緣坡地整合性環境地質資料庫建置計畫」陸續完成全省坡地環境地質災害調查工作，五年內建置完成一套以防災為著眼的坡地環境地質災害敏感區資料庫。該計畫所使用調查底圖比例尺為 1/5,000，為改善傳統航照立體判釋於轉繪過程所造成之誤差，於地理資訊系統平台進行各類環境地質災害之航照立體像對判釋與圈繪數化工作，以減少轉繪誤差。為加強判釋準確度，並利用空間分析模組來處理 DTM 資料，以提供更多地形資訊來輔助圈繪環境地質災害區域。而野外調查則使用 PDA 配合 GPS 定位功能，根據不同地質災害因子類型依其地形、地質、植生等狀況進行資料登錄，以提昇工作效率與資料處理方便性。. 參、臺北市政府建設局-以風險管理方式針對保護區臨界住宅區環境敏感邊坡進臺北市政府建設局以風險管理方式針對保護區臨界住宅區環境敏感邊坡進行安全檢查」行安全檢查」計畫臺北市政府建設局於 93 年執行完成「以風險管理方式針對保護區臨界住宅區環境敏感邊坡進行安全檢查」計畫，該計畫除了提出地質敏感區影響範圍劃定準則、風險評估準則及現場調查紀錄表外，並且完成基本資料蒐集、計畫範圍內環境地質敏感地點清查、執行構想與方法確認及確立各潛在因子評估及量化標準等作業方法與計畫。此計畫完成環境地質敏感區風險順序後，將針對高風險地區進行安全檢視管理，並建立地質敏感區安全觀測資料，以做為後續執行管理之依據，以降低山坡地發生地質災害之風險。. 肆、坡地災害評估分析方法坡地災害評估分析主要分為定性法及定量法兩種，其中定性法主要是依照專家經驗進行判釋或人為給定因子之權重值最後將各因子疊合，利用各因子權重計算最終之山崩潛感值 (Stevenson, 1977; Ives and Bovis, 1978; Sidle, 1985)。在國內相關的應用方面，張石角 (1980)在都市坡地利用潛力調查與製圖中，以工程地質因子及動態地形因子利用線性組合法繪出工程地質圖及工程風險度。王鑫 (1981)以地景法研究阿里山公路沿線的地形與地質因子，將分析結果製成不穩定. 5.

(29) 山坡地社區災害防制技術之研究-GIS、RS 科技應用坡地社區環境災害評估判釋準則建立之研究邊坡分布圖，標示可能發生災害的地方。陳振華、潘國樑等人 (1985)在全省都會區環境地質資料庫中，以基岩性質、坡度、災害為因子，利用因素組合法進行了山崩潛感分析及土地利用潛力評估，將山崩潛感分為低、中低、中高與高潛感四級，並製成山崩潛感圖，再以各項災害防制成本利用線性組合法得出土地利用潛力圖。定量法是利用統計方法分析已發生崩塌地之因子組合，再以定量方式針對目前尚未發生崩塌但具有相同特性之因子組合的區域進行山崩潛感值之預測。在國內相關研究方面，王嘉燁 (2002)利用現場調查及衛星影像，以坡度、坡向、斷層分布、植生覆蓋等因子，利用多變量分析方式，以網格疊加的方式，劃定南橫公路潛在災害路段。廖凰卿 (2004)將現地調查成果進行統計分析，並運用多變量不安定指數分析與多元線性迴歸分析等方法，推導出台三線之邊坡崩塌潛在風險評估模式及其在不同岩性之不安定指數曲線圖，且經由此曲線圖予以研判邊坡與護坡工程之不安定性後，再據以劃定邊坡崩塌潛感路段。. 伍、坡地災害主要影響因子探討坡地災害依發生的型態不同，其主要的影響因子也會有所差異，Koukis 與 Zioukas (1991)提出可能影響崩塌的因子達六十四個之多，其中有許多因子是無法量化的。過去國內外的相關研究甚多，例如 Hearn (1995)以地質構造、節理分析、岩石裂隙大小、岩石強度等共十個因子分別計算災害發生可能率；王智仁 (2001)以現場調查的方式，針對南橫公路梅山-啞口段調查岩石種類、強度、排水狀況、風化程度等 22 項工程地質因子，進行公路邊坡穩定性評估等。林彥享 (2003) 針對過去前人之研究所使用的因子整理如表 1-1。惟要以如此多樣的因子進行分析是相當困難的，其中上有許多難以量化的因子有待克服，所以因子的量化及選擇將是未來研究分析的重點，. 陸、遙測技術之演進在遙測技術 (RS)應用方面，近年來隨著地理資訊系統 (GIS)及遙測技術的不斷演進，目前國內外已有學者運用其相關技術於坡地防災的研究，例如 Y. Haeberlin (2004)運用 2.5 m 解析度之 SPOT5 衛星影像套疊數值地形，針對尼加拉瓜的瑪達加巴地質災害地區製作 3D 模擬，並進行崩塌地及土石流判釋；林昆賢 (2001)運用衛星影像判釋分析及植生指數萃取技術，以多變量岩體不安定指數分. 6.

(30) 第一章緒論析法對南橫公路沿線之邊坡進行其崩塌破壞風險評估；許逸祥 (2006)利用 GPS 進行其現況工址定位與調查，並輔以 GIS 及 RS 技術作為各類圖層資料、萃取、分類及建檔之主要處理工具，再結合類神經網路及多變量分析法，完成大高雄坡地社區邊坡崩塌潛感區劃定。. 7.

(31) 山坡地社區災害防制技術之研究-GIS、RS 科技應用坡地社區環境災害評估判釋準則建立之研究表 1-1 前人研究探討之山崩因子一覽表. 資料來源：資料來源：本研究整理. 8.

(32) 第一章緒論表 1-1 (續續) 前人研究探討之山崩因子一覽表. 資料來源：資料來源：本研究整理. 9.

(33) 山坡地社區災害防制技術之研究-GIS、RS 科技應用坡地社區環境災害評估判釋準則建立之研究第三節工作項目與範圍工作項目與範圍本計畫中所關切之災害類別為環境地質災害，經由地震、斷層、崩塌、土石流等潛在之環境地質災害資訊之蒐集，並量化各項資料進入 GIS 資料庫，再藉由各項遙測技術進行環境地質災害判釋準則的建立，並透過坡地社區現地調查進行環境地質災害之複核，以及瞭解坡地社區既有坡地工程之分布與現況，以統計方法進行坡地社區之環境地質災害風險分析，達到風險度分級之目標，此分級可提供主管機關辦理後續監測與整治之參考依據，並進一步提供山坡地社區民眾有效及直接的防災資訊。本計畫為 3 年計畫，本年度為第二年度計畫，其主要工作項目整理如表 1-2，研究區域為台北縣汐止市的坡地社區。. 壹、都會區周緣坡地社區環境災害資料庫整合與建置都會區周緣坡地社區環境災害資料庫整合與建置基本資料之蒐集與建置為本計劃之重點工作之ㄧ，資料之完整性與否將影響後續環境地質災害判釋準則之建立與風險分析之結果。因目前國內相關主管機關及學術機構於各相關計劃中均已陸續建置資料可供本計畫參考應用，故本研究除蒐集本計畫研究區域之自然及人文環境、地質環境及既有歷史災害等資料外，並整合各單位所建置之環境地質災害相關資料，將各項資料建置於 GIS 資料庫中，以提供後續建立環境地質災害判釋準則及風險分析之基本資料，並可作為主管機關進行管理之基礎。研究區域範圍如圖 1-1 所示。. 貳、環境地質災害判釋準則建立環境地質災害判釋準則建立以遙測資料進行環境地質災害判釋評估，首先需考慮都會區及坡地社區周邊地區之潛在因子。雖然目前國內既有水土保持相關法規內對於山坡地住宅社區環境影響因子已有類似之規定，惟其內容係針對大規模山坡地住宅社區開發之可行性評估應用為主，且多為質化之描述，較不適用於既有山坡地住宅社區危險度評估與防災管理量化使用。而依建築研究所於民國 95 年所完成之研究顯示，山坡地住宅社區環境影響因子主要可分為自然環境影響因子與人為環境影響因子兩部分 (如圖 1-2 所示)，其中自然環境影響因子括：土壤、植被、坡度、坡向、水文、地形、地質、邊坡傾角、活動斷層、降雨強度等；而人為環境影響因子則包括護坡工設計、排水狀況及營運之維護管理等。因其考慮之項目較廣，應可作為本案之參考。一般而言，自然環境影響因子變化較小，故資料較為完整，取得亦較容易，而人為環境影響因子則可能因使用者或管理機關之作為而變更，其變化 10.

(34) 第一章緒論較大，資料之取得亦較困難。因本研究係以遙測資料建立廣域的環境災害評估方法，故除考慮上述之自然環境影響因子外並增加山崩及土石流歷史作為初步廣域之評估因子，據以建立環境地質災害判釋準則，並將其應用於遙測影像之判釋辦理廣域環境地質災害之初步評估，篩選出災害潛勢較高之區域；其後，即可依據廣域環境地質災害初步評估成果再結合人為環境影響因子進行重點高危險度社區之詳細評估工作。此外，於計畫執行時亦透過統計檢定以及實際資料之反饋分析，檢討所選用之環境影響因子於本研究之可行性與適用性，並作必要之修正。. 參、坡地環境地質災害風險分析坡地環境地質災害風險分析將影響山坡地環境地質災害之各種因子，透過 RS 與 GIS 之運用以統計機率方法予以量化，並訂定危險度分級標準。並依照山坡地社區可能發生環境地質災害之機率，及對社區保全對象之重要性，制訂危險度分級，以利後續主管機關規劃坡地社區之災害調查、監測管理與災害防制策略研擬。表 1-2 山坡地社區災害防制技術之研究-96 年度至 98 年度工作項目表山坡地社區災害防制技術之研究 96 年度. 97 年度 (本年度計畫本年度計畫) 本年度計畫. 98 年度. 案例研究。 1. 既有資料與文獻蒐集。 1. 既有資料與文獻蒐集。既有資料與文獻蒐集。圖資料整合。 2. GIS 資料數化與更新。資料數化與更新。 2. GIS 資料數化與更新。環境資料建置整 3. 彩色航照正射影像建置。彩色航照正射影像建置。 3. 彩色航照正射影像建置。合。 4. 數值地形模型建置。 4. 數值地形模型建置。數值地形模型建置。 4. 環境地質災害整 5. 坡地社區地質災害判釋。坡地社區地質災害判釋。 5. 坡地社區地質災害判釋。合。 6. 現地勘查與檢核。 6. 現地勘查與檢核。現地勘查與檢核。 5. GIS 資料庫建置與 7. 災害潛在因子萃取與多變量分 7. 災害潛在因子萃取與多變量數化。析。分析。 8. 坡地社區環境地質災害風險分坡地社區環境地質災害風險分 8. 坡地社區環境地質災害風險 6. 教育訓練。析方法初擬。分析方法擬定。析方法初擬。 9. 研究區域坡地災害風險分析。研究區域坡地災害風險分析。 9. 研究區域坡地災害風險分析。 10. 坡地社區災害風險分析 GIS 展示系統建置。 11. GIS 展示系統移交與教育訓練。 1. 2. 3.. 工作內容. 資料來源：資料來源：本研究計畫. 11.

(35) 山坡地社區災害防制技術之研究-GIS、RS 科技應用坡地社區環境災害評估判釋準則建立之研究. 圖 1-1 台北縣汐止市坡地社區航照區域範圍 (黑色框線為臺灣黑色框線為臺灣 1/5000 像片基本圖號) 像片基本圖號資料來源：資料來源：本研究計畫本研究計畫. 圖 1-2 山坡地住宅社區環境影響因子資料來源：資料來源：建研所，建研所，2006. 12.

(36) 第一章緒論第四節研究方法及進度說明本計畫研究工作之執行步驟與流程圖如圖 1-3 所示，流程內各主要項目之工作內容詳述如下。. 壹、既有資料蒐集與數化蒐集研究區域以往與計畫相關之報告與文獻資料，以提供本研究各項基本資料與分析結果的驗證參考。除既有報告資料之外，地質圖、航空照片、衛星影像資料、地質資料、雨量資料與數值地形也是本研究的重要基本資料。. 貳、航照立體對製作向行政院農委會農林航空測量所購置研究區域彩色航空照片，按航空測量作業規範規定進行航照立體對製作，以利後續航照正射影像製作及環境潛在災害立體判釋。. 參、航照正射影像製作利用數值航測影像工作站，配合數值地形模型資料作為正射糾正之高程控制資料，將中心投影之航空像片，糾正成正射投影，消除像片上投影誤差，製作數位正射影像資料檔。. 肆、影像光譜分析採購研究區域內之福衛二號衛星影像資料，利用地表植生及裸露地間的光譜特性，計算 NDVI 及 SAVI 等植生覆蓋相關指標，進而輔助環境地質災害判釋。. 伍、環境地質災害潛在因子萃取藉由 GIS 相關資料之蒐集，萃取環境地質災害潛勢因子，例如坡度、坡向、坡高、邊坡區位、岩性、人工填土區、向源侵蝕、侵蝕溝、環境地質災害及敏感區位等相關因子。. 陸、崩塌地及土石流判釋結合衛星影像及光譜分析所得到之 NDVI 及 SAVI 等資訊進行崩塌地及土石流判釋，並利用正射航照進行檢核。 13.

(37) 山坡地社區災害防制技術之研究-GIS、RS 科技應用坡地社區環境災害評估判釋準則建立之研究柒、環境潛在災害航照立體判釋針對社區周邊邊坡，利用航照立體對進行潛在災害判釋。. 捌、環境地質災害判釋準則建立藉由分析得到各潛在因子與災害間之關係，以訂定坡地社區周邊環境地質災害評估準則。. 玖、坡地環境地質災害風險分析將各項環境潛在因子與災害發生區位間之關係，以多變量分析的統計方法找出關鍵因子，並得到各項環境地質災害潛在因子的權重關係，進而推估未來可能發生災害的位置，作為評估坡地社區災害風險之依據。. 拾、現地調查檢核依環境地質災害判釋及風險分析成果選定不同風險等級的社區進行現地查核，將查核成果回饋至分析模式，檢討並修正分析模式。現調除檢核環境地質災害判釋成果之外，同時也建立坡地社區主要坡地工程空間分布與現況描述，以利後續追蹤管理。. 拾壹、拾壹、坡地社區環境地質災害風險坡地社區環境地質災害風險圖風險圖依據環境地質災害風險分析之成果繪製坡地社區環境地質災害風險圖，利用 GIS 套疊社區周邊相關資訊，並以 1/5,000 比例尺 A0 彩色掛圖展示。. 拾貳、拾貳、GIS 資料倉儲系統建立將收集得到的航照影像、衛星影像、地質資料、地震資料、雨量資料、衛星影像及分析成果建置於 GIS 倉儲系統內，提供未來 GIS 資料查詢展示系統的連結。. 拾參、拾參、GIS 查詢展示系統建立本計畫以 ArcGIS 9.X 地理資訊系統完成 GIS 圖檔數化及屬性資料建檔工作，並結合 GIS 資料倉儲系統建置一套「坡地社區災害管理地理資訊查詢及展示系統」。. 14.

(38) 第一章緒論拾肆、拾肆、教育訓練及技術轉移中興社依據本案招標文件之規定，擬定相關教育訓練及技術轉移計畫，其內容包括 GIS、RS 科技應用、地理資訊系統之軟硬體架構說明、各項軟體使用及詳細應用系統之實務操作等。所有教育訓練課程包含講師費、訓練教材、上機環境軟體設備安裝等；並且依下列訓練方式與內容，達到建研所人員可自行操作、管理、運轉與維護本系統為原則。本教育訓練之執行與規劃將與建研所研商，並經建研所同意後執行。根據上述工作內容與流程，本階段完成之各主要工作項目及其進度(如表 1-3)說明如後：. 一、已蒐集本計畫需求之相關文獻 (包括遙測技術相關與風險分析方法相關文獻)。二、蒐集本計畫研究區域之各項圖資，包括衛星影像、航照、環境地質圖、數值地形等，並完成影像處理分析、轉檔及坐標轉換等工作。三、環境資料方面，透過蒐集及由本計畫自行數化製作 (例如崩塌地現況之數化)等方式，將蒐集之圖資陸續建置於本計畫 GIS 系統中，並初步建置資料庫。四、完成研究區域台北縣汐止市登記有案之 63 個坡地社區範圍、房建物、道路數化，及經由現地調查檢核數化之區位正確性，並將數化圖資陸續建置於本計畫 GIS 系統中。五、完成 2 處現調社區立體對組立與判釋，根據判釋成果進行現地勘查，據此進行遙測影像判釋檢核。六、初步擬定以遙測判釋為基礎之風險分析模式，後續工作時程將陸續調整分析模式，力求模式準確與務實可行。七、 2008 年 6 月 26 日完成第一次專家座談會議；2008 年 10 月 09 日完成第二次專家座談會議。. 15.

(39) 山坡地社區災害防制技術之研究-GIS、RS 科技應用坡地社區環境災害評估判釋準則建立之研究. 圖 1-3 山坡地社區災害防制技術研究流程圖資料來源：資料來源：本研究計畫. 16.

(40) 第一章緒論表 1-3 各工作項目之研究進度月次工作項目. 第. 第. 第. 第. 第. 第. 第. 第. 第. 第. 一. 二. 三. 四. 五. 六. 七. 八. 九. 十. 月. 月. 月. 月. 月. 月. 月. 月. 月. 月. 第. 第. 十. 十. 一. 二. 月. 月. 備註. 既有資料與文獻蒐集. GIS 資料數化與. 更新. 彩色航照正射影像建置. 數值地形模型建置. 坡地社區地質災害判釋. 現地勘查與檢核. 災害潛在因子萃取與多變量分析. 坡地社區環境災害風險分析方法初擬. 研究區域坡地災害風險分析報告撰寫專家座談. 17.

(41) 山坡地社區災害防制技術之研究-GIS、RS 科技應用坡地社區環境災害評估判釋準則建立之研究預定進度 2.5 ( 累積數 ). 5.0 12.5 20.0 30.0 47.5 60.0 67.5 77.5 92.5 97.5 100. 說明：1. 工作項目請視計畫性質及需要自行訂定，預定研究進度以粗線表示其起訖日期。 2. 預定研究進度百分比一欄，係為配合追蹤考核作業所設計。請以每一小格粗組線為一分，統計求得本計畫之總分，再將各月份工作項目之累積得分(與之前各月加總)除以總分，即為各月份之預定進度。 3. 科技計畫請註明查核點，作為每一季所預定完成工作項目之查核依據。資料來源：資料來源：本研究計畫. 18.

(42) 第二章坡地社區風險評估與管理文獻回顧. 第二章坡地社區風險評估與管理文獻回顧. 本章將對坡地社區之風險管理、風險分析方法、山坡地開發管理相關法令規範等研究作一歸納整理，以供本計畫後續風險評鑑模式建立參考。. 第一節坡地社區風險管理與風險評估方法學山坡地因特殊的自然特性，地形與地質複雜性高，所以山坡地開發不當，易造成災害。就山坡地開發建築生命週期而言，可概分為調查評估、規劃設計、施工管理與使用管理四個階段。從風險管理的角度探討山坡地社區之防災管理，則可將山坡地住宅社區開發建築生命週期與風險管理過程之結合歸納如圖 2-1 的風險管理層次關係。因此，在進行基地調查時就應進行風險辨識，施工階段採取必要的工程手段予以降低或消除風險，使用階段僅能藉由財務規劃或是經濟手段進行風險的轉移或是承擔，這些經驗可回饋在開發設計階段評估其他坡地社區開發個案之風險高低 (林建宏，2001)。本計畫研究對象為既有的坡地社區之災害防制，故就坡地社區於使用管理階段之風險評估與法令檢討的相關文獻進行彙整與分析，彙整結果如表 2-1 與表 2-。. 19.

(43) 山坡地社區災害防制技術之研究-GIS、RS 科技應用坡地社區環境災害評估判釋準則建立之研究壹、風險管理架構與名辭定義坡地社區環境地質災害之風險管理包含風險評鑑 (Risk assessment)、風險控管 (Risk control)與風險處理 (Risk treatment)。風險評鑑為風險管理之核心，係整合風險分析 (Risk analysis)與風險評估 (Risk evaluation)之結果，作出建議以降低風險至可容忍程度的程序謂之風險接受 (Risk acceptance)，降低風險包括降低災害發生機率與降低後果嚴重性。風險評估則依據各政府權責部門可容忍風險之程度，提出設定不同風險程度下之處理方式，經由風險處理後所殘餘之剩餘風險 (Residual risk)所造成之負面後果與其發生機率應為最小，以達風險最適化 (risk optimization)之目標，風險管理架構與策略如圖 2-2 所示。參考冀樹勇等人 (2008)說明風險管理之架構，與本計畫有關風險管理名詞中英對照，係依據中華民國國家標準 CNS 14889「風險管理－詞彙－標準使用指導綱要」中所訂定 (經濟部標準檢驗局，2005)及行政院研究發展考核委員會 (2006) 發行「風險管理作業手冊－第三版」所述內容。圖 2-3 為天然災害風險管理程序概念圖，流程中包含風險管理 (Risk management)各部分之工作重點與分析內容，依序說明如下：. 一、風險管理 (Risk management) 風險管理係將管理策略、管理程序與管理實務等有系統的應用於風險相關作業，其中包含風險評鑑 (Risk assessment)與風險控管 (Risk control)程序，以風險評鑑結果作為決策依據，並據以採取降低風險之行動，控制風險所造成之損害。負責天然災害風險管理者應為政府跨部會之防救災機構，如美國 FEMA 機構 (Federal Emergency Management Agency)。二、風險評鑑 (Risk assessment) 風險評鑑為風險管理之核心，係整合風險分析 (Risk analysis)與風險評估 (Risk evaluation)結果，作出建議以降低風險至可容忍程度的程序，降低風險包括降低天然災害發生機率與降低後果嚴重性。風險評鑑則依據各政府權責部門可容忍天然災害風險之程度，提出設定不同風險程度下之處理方式。三、風險控管 (Risk control) 必須搭配風險評鑑準則，提出各式的風險控管手段，其目的主要在：(1)藉由適當之處置措施，達到避免風險發生；(2)藉由防災與減災工程的管理及監控， 20.

(44) 第二章坡地社區風險評估與管理文獻回顧降低風險發生機率；及(3)定期性評估天然災害威脅保全對象安全，是否如預期之狀況安全。常見風險控管手段可分為四種： (一) 風險迴避 (Risk avoidance)不涉入具風險之區域，遷移天然災害威脅區域。 (二) 風險留置 (Risk retention)：不積極處理之，風險可以自行承擔。 (三) 風險減災 (Risk mitigation)：積極處理之，透過工程建設加固或是疏散避難演練達到減災目的。 (四) 風險移轉 (Risk transfer)：一般而言，可透過保險手段去規避可能之風險，一旦損失發生可以由保險金給付災損，或由政府單位發行巨災債券 (catastrophic bonds)規避可能之災損 (蔣偉寧，2005、2006)。四、風險分析 (Risk analysis) 天然災害風險分析是一結構化程序，利用所蒐集之資訊幫助辨識天然災害是否發生或因為工程防災設施遭破壞，而造成之災害後果與發生可能性。天然災害風險分析步驟包括：危害辨識 (Hazard identification)、頻率分析 (Frequency analysis)、後果分析 (Consequence analysis)，及風險估算 (Risk estimation)等。風險分析分為定性風險分析與定量風險分析兩類，前者以文字型態描述或以名目尺度分級方式描述危害發生之後果規模與其可能性；後者則以數值型態描述天然災害發生機率與災害損失，以產生風險度區別災害程度。 (一) 危害辨識為天然災害風險評估之第一步驟，內容包含定義危害 (Hazard)、辨識災損與確認風險因子 (Risk factor)等三部分，其目的為根據過去天然災害案例和專家經驗，累積建置為天然災害目錄 (Nature hazard inventory)，建立危害、辨識災損及風險因子三者的因果關係。 (二) 頻率分析即天然災害發生的可能性 (機率)分析，為天然災害風險分析中最為關鍵與最為困難的一項工作，其可以下列方式表示： 1. 依據歷史或觀測之天然災害目錄，分析所獲得之特定區域天然年發生頻率 (統計法)。 2. 由於各項天然災害之發生機制不同，可分為內部與外部因子討論之。內部因子部分，即分析所在環境發生天然災害之內部條件，例如：崩塌災害，坡度、岩性、地形等因子；外部因子部分，必須分析啟動天然災害發生之誘發因子的發生頻率，例如：土石流與崩塌地，必須分析啟動之致災因子 (如地震、雨量)。 (三) 後果分析尚未考慮天然災害之危害潛勢，即天然災害發生規模與頻率之機 21.

(45) 山坡地社區災害防制技術之研究-GIS、RS 科技應用坡地社區環境災害評估判釋準則建立之研究率問題，故後果分析即假設天然災害實際發生某一規模狀況下所產生之結果，一般以災害損失表示，其災損包括人命與經濟之直接損失，以及對於人文、社會之衝擊等間接損失，惟因某些因素之間接損失甚難量化，故不易包含於後果分析中。為更具體計算量化災損，一般以曝露於危害之曝露量 (Exposure)之易損性 (Vulnerability)表示，其中曝露量以直接災損而言，即為受影響之保全對象，包括人命、建物、工程構造物、道路、橋梁與地表之經濟作物等。 (四) 風險估算為天然災害發生機率與災害後果嚴重性的計算程序，即計算某一程度危害事件發生之機率乘以實際發生後所產生之結果。考慮天然災害發生程度與頻率之機率，以定量風險分析為例，計算方式為： Risk = Hazard ×Vulnerability ×Exposure. (2-1). 1. 災害潛勢 (Hazard)：為天然災害危害潛勢，天然災害例如：地震或是豪雨皆可透過天然災害事件目錄，進行年發生機率統計分析，分析出天然災害不同規模程度之發生機率，即危害分析 (Hazard analysis)之過程。 2. 易損性 (Vulnerability)：天然災害對於保全對象有其獨特之破壞形式，與保全對象材料特性及災害類型有關，而天然災害規模愈大者，其對於保全對象造成破壞之可能性亦愈高，例如地振動愈大則樓房結構破壞程度越高。易損性則為詮釋曝露於危害區域內保全對象的損失程度，其值介於 0 (無損失)與 1 (完全損失)之間。 3. 曝露量 (Exposure)：代表承受天然災害威脅之保全對象曝露總量 (含人、財、物)，風險與曝露單元之單位價值與空間分布有關，曝露量價值愈高且多，則遭受天然災害威脅損失之單位也愈多。 4. 風險 (Risk)：曝露於天然災害威脅下之有價保全對象，因為天然災害發生而形成之損壞以及所造成之損失，可稱之風險。如式(2-1)中與機率有關者為危害潛勢 (Hazard)與易損性 (Vulnerability)，故風險亦可稱為期望值之表現。整體風險分析元素概念如圖 2-4 所示。五、風險評估 (Risk evaluation) 風險評估在風險評鑑中之角色，主要探討可承擔之風險程度，其屬法規制度面，目標在產生決策準則，而在該準則下，必須搭配風險分析之結果進行評估。 22.

(46) 第二章坡地社區風險評估與管理文獻回顧產生決策準則之程序需考慮公眾之價值及權利等原則，並包括財務、法律與管理狀況等因素。風險評估牽涉策略分析與決策準則建立，因此並非工程手段可為。工程人員在風險評估中之角色係解釋風險分析所隱含之意義與如何做最佳詮釋，故工程師除提供風險評估之輸入資訊外，並輔助決策準則之建立。管理機關制定最低可承受風險時需考慮大眾之接受度及搭配災害風險忍受度，而該接受度則有賴良好之溝通與決策過程之透明化。在天然災害危害度分析與風險分析之關係方面，根據圖 2-3 天然災害風險管理程序概念圖，可知天然災害危害分析 (Hazard analysis)是風險分析之先決必要步驟。影響天然災害發生之機制通常十分複雜，其發生時間 (發生頻率與週期) 與空間 (特殊地質、地形、水文條件)特性，引致天然災害發生之因子眾多且不易歸納，故必須經過統計分析予以歸納後，始能瞭解各項內部因子或外部因子與天然災害間之交互關係。天然災害之存在未必一定造成損害，故必須端視保全對象之空間分布狀況，採用式 (2-1)而加以評估之。例如：即使發生規模 8.0 以上之大地震，因震源遠離人煙或保全對象時，則風險分析所獲得之損失會較低。一般所謂的天然災害危害度分析通常是指具有發生頻率或發生機率意義之成果，對於天然災害危害度分析的程度亦有分為三個層次，以下說明之： (一) 定率分析 (Deterministic analysis)：設定特定天然災害之規模，根據既有之地工參數，分析工址發生天然災害之程度，或是探討災害發生與否，其成果與發生頻率無關。例如評估特定活動斷層活動造成場址之強地動值 (鄭世楠和葉永田，1989；羅俊雄等，1991；葉永田等，1995；Cheng et al., 2007)、土壤液化評估 (中興工程顧問社，1993)及邊坡穩定分析。 (二) 潛感分析 (Susceptibility analysis)：根據天然災害發生目錄資料，探討因子與天然災害發生間之關係，依據專家法或是統計法，完成一區域內天然災害發生之可能性與相對程度差異，成果亦無關發生頻率問題，僅探討可能性問題，例如山崩潛感 (Landslide susceptibility)(李錫堤，2007)。 (三) 頻率分析 (Frequency analysis)：根據天然災害發生目錄資料，探討因子與天然災害發生間之關係，經過統計分析獲得各迴歸期 (Return period)下，天然災害之規模程度，或是分析某一特定規模程度天然災害之發生頻率。例如地震危害度分析 (Seismic hazard analysis)。定率分析與潛感分析僅能提供風險分析中後果分析需求，若要完成量化之風險估計則必須採用具機率且有發生頻率意義之頻率分析。但由於某些天然災害發 23.

(47) 山坡地社區災害防制技術之研究-GIS、RS 科技應用坡地社區環境災害評估判釋準則建立之研究生之迴歸期甚長 (如斷層錯動、海嘯)，即發生之頻率相當低，故容易受限於天然災害發生之樣本數不足，而導致無法完成進行危害度分析，建議之可採用數值模擬再結合經驗式以完成危害度分析工作。貳、風險分析方法與致災因子坡地社區災害防制之風險管理可透過環境地質災害危險度分析來製作環境風險率圖，再將風險機率排序後，選出優先關注的區域加以管理。首先，利用「機率分析」的方式來求得災害潛勢值，並配合現場地質調查、自然條件調查等方法對坡地社區地質災害情形進行潛勢分析，再將這些資料展現則可以顯示出某一區域受地質災害之危險度。風險率圖的製作除了社區地質災害危險度分析與自然環境評估考量之外，亦應包含歷次災損結果之分析。歷次災損分析結果可以提供災害潛勢模式中對同一區域發生何種災害、發生頻率多少等問題給予一參考資料。此項工作可由現場調查人員依據不同的災害類型填寫不同的調查表，增加資料蒐集的便利性，也利於存檔分類，更可將相關資料編入資料庫與分析模式結合，除估算山坡地社區地質災害的危險度外，也能配合風險圖說明區域歷史性災害的過程，給予更全面性的觀點。國內、外多位學者專家已有將不同的方法學模式應用於坡地防災風險研究 (如表 2-3)，以邊坡穩定度來說，影響因素可以分為自然以及人為因素，自然因素包含地質以及水文條件，人為因素則主要包含挖填方的情形、人為開挖坡面風化程度、坡趾開挖、植生及坡頂荷重等因素。於統計分析時需要將各項因子加以數量化並賦予各因子不同的權重加以組合 (見表 1-1)；將研究區內適合的地質與地形條件評量因子彙整後可作為後續坡地評估之分析元素。坡地安全之風險分析方法可分成「圖層套疊法」以及「現場調查資料分析法」兩種，亦為本計畫在進行風險分析作業之第一與第二階段。. 一、圖層套疊法國內、外有許多學者應用空間疊圖方式評估坡地風險率。利用邊坡崩塌潛勢分析的危險度來考量，在地圖上標示出相同危害程度的範圍，得到危險度分布圖 (如圖 2-5)，可提供主管單位評估何區域為首要整治或長期規劃整治，對主管單位在經費控制、人力調度上皆具有參考依據。這種分析方法可獲得大面積之崩塌潛勢，但對於單點小面積之道路邊坡穩定分析則須採可靠度分析，其破壞機制所. 24.

(48) 第二章坡地社區風險評估與管理文獻回顧使用參數的不確定性可由機率分布函數 (PDF)加以解決。圖 2-6 為邊坡崩塌危險度分析法之流程，在流程圖中除了利用機率的概念建立崩塌危險度估算外，並參考歷次災損結果分析以及自然環境評估兩項工作，納入邊坡崩塌潛勢分析的模式中，使分析區域時能考量曾經發生過的災害以及現地自然條件，以此作為可靠度分析的重要參考因子，以能準確的反應邊坡崩塌的可能性。因此以圖層套疊的方式繪製風險率圖，除了需進行邊坡崩塌的危險度分析，亦須包涵歷次災損分析及自然環境評估之成果。二、現場調查資料分析法除透過圖層套疊法，可快速製作風險圖，亦可透過現場調查方式進一步掌握現地資訊。現場調查結果建檔完成後，依據評估準則將資料庫中的各項災害潛勢因子做交叉分析，可將坡地社區調查區位之災害潛勢值加以排序，以利災害管理。依據風險評估模型及研究資料制定各風險因子，所有因子評分項目透過「加權分析」則可以強化某些重要的評分因子，再將加權後的總分除上滿分則可以得到一個綜合的指數，最後可依據綜合的指數繪成綜合評估指數與風險率關係圖，並可以排定風險順序 (分析流程如圖 2-7)。內政部建築研究所曾建置「山坡地住宅社區環境影響因子危險度量化評估 (2005)」，其中研擬各項山坡地住宅社區安全檢查與評估機制，以協助山坡地住宅社區危險度之量化數據，提出「既有山坡地住宅社區危險度量化初步評估表」 (見表 2-4)，將評估因子區分為自然影響因子與人為影響因子兩部分，自然影響因子共計 15 個評估項目，人為影響因子共計 12 個評估項目，總計 27 個項目，各項目依既有山坡地住宅社區環境影響因子危險度量化評估進行區分，並依既有山坡地住宅社區環境影響因子危險度量化權重計算結果決定配分。權重部分，根據一般工程經驗與相關法令規定與研究文獻資料，輔以學者專家意見依評估細項數目進行比例分配。. 參、風險評估模式回顧風險評估模式的實際應用案例可以「香港 GEO 邊坡專家風險評估方法」及「臺北市政府山坡地環境地質敏感區風險管理」等為例，來比較兩地之風險評估量化模式如何落實於坡地安全管理工作上。. 一、香港 GEO 邊坡專家風險評估模式概念. 25.

(49) 山坡地社區災害防制技術之研究-GIS、RS 科技應用坡地社區環境災害評估判釋準則建立之研究香港邊坡專家風險評估方法 (The New Priority Classification System, NPCS) 的理論背景為 1999 年由 C.K.L Wong 所提出之邊坡安全鑑定方法，其針對四種不同的邊坡類型，分別為土削坡 (Soil cut slope)、岩削坡 (Rock cut slope)、填土坡 (Fill slope)，以及擋土牆 (Retaining wall)做風險評估。所調查評估項目有 I.S. (Instability Score)以及 C.S. (Consequence Score)兩項，經過相乘而得總分 T.S. (Total Score)，風險分析模式如下：. T .S . = I .S . × C.S 100. (2-2). 以土削坡 (Soil cut slope)之評分為例，說明 GEO 之評分系統： (一) 選定原則：當土質邊坡垂直高度大於 3m 時則進行土削坡之評分 (見圖 2-8)，若垂直高度小於 3m 但符合以下兩點特殊條，也進行評估：(1)下邊坡擋土牆高度+土壤垂直高度>3m，且土壤垂直高度>下邊坡擋土牆高度。岩坡≧3m，若上邊坡擋土牆高度<3m 及土壤垂直高度≧1.5m，或上邊坡擋土牆高度及垂直高度皆>1m (見圖 2-9)。 (二) 不穩定因子評分：I.S. (Instability Score)主要是針對邊坡的自然條件評分，土削坡的 I.S.分數範圍如表 2-5 所示，其值域在 0~300，所強調的項目有 6 項，包含地形、危險警示、災害歷史、滲水影響、地質材料、工程判斷，將所有分數相加得到 I.S.分數，如式 (2-3)所示：. I .S . = A + B1 + B2 + C1 + C2 + C3 + C4 + D + E. (2-3). 以下簡述式(2-3)中各項評分項目： (1) 參照下表得知 A 為 GEOMETRY 經由測量調查邊坡之上邊坡擋土牆高 (Hcw)、岩坡垂直高度 (Hr)、土坡垂直高度 (Hs)、下邊坡擋土牆高 (Htw)、坡頂仰角 (β)、坡底仰角 (α)、坡度 (θ)等 (見圖 2-10)，經由下列基本的運算後，將有效坡高 (He)對照香港的 GEOMETRY 分類圖 (見圖 2-11)之類型，得知評分分數。 (2-4). H 0 = H s + H cw. H e = H 0 (1 + 0.35 tan β ) +. Group S1 S2 S3 26. s. γb. A 60 40 20. (2-5).