宜蘭縣大同鄉土地利用與邊坡崩塌之災害潛勢分析

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(1)國立臺灣師範大學地理學系第四十三屆碩士論文. 宜蘭縣大同鄉土地利用與邊坡崩塌之災害潛勢分析. 指導教授：林雪美研究生：李承玫. 中華民國一○三年五月. 1.

(2) 國立臺灣師範大學地理學系碩士論文摘要研究所別：地理學系碩士班論文名稱：宜蘭縣大同鄉土地利用與邊坡崩塌之災害潛勢分析指導教授：林雪美研究生：李承玫論文內容：共一冊，文約六萬四千餘字，共分五章十七節，並以六百餘字摘要說明。. 摘要邊坡崩塌為臺灣常見的塊體運動現象，若影響到人類的生命或財產，則為坡地災害。在特定時空下所產生的災害，其潛勢值可被計算，本研究以國土測繪中心的全國土地利用類型資料做為人類成災的條件，而自然條件為一地環境的背景要素，兩者交互作用下便可能產生災害，而其中的潛勢值便可計算出來，此為災害潛勢的概念。研究方法主要以現今在邊坡災害研究上普遍使用的羅吉斯迴歸，而研究區選定為土地利用類型多元和自然環境脆弱的宜蘭縣大同鄉。本研究以地理學中的人地互動觀點去做串聯，先以大同鄉土地利用對邊坡崩塌的影響，是為「人」對「地」的影響，進行因子的篩選，得出土地利用類型、農作距離、道路距離此三項具影響力的因子；接著為「地」對「地」的作用，即自然條件對邊坡崩塌的影響，篩選出以下七項因子，為高程、坡度、坡向、地質、河道距離、一日最大降雨分級和年總雨量。前兩個步驟皆著重於「因子」對於「地」的影響評估，目的在於找出可以解釋造成邊坡崩塌的影響因子，然而若要評估其影響力的大小以得出災害潛勢值，需將篩選得出的土地利用因子與自然條件因子結合，最後將此十項因子合併進行單因子檢驗和羅吉斯迴歸的統計分析，刪除坡向和年總雨量此兩者不具解釋力的因子後，得出一解釋力 68.3%的模型。本研究藉由統計方法來計算大同鄉土地利用與邊坡崩塌的潛勢值後，繪製出大同鄉的災害潛勢地圖，但此潛勢值與潛勢地圖需與實際現況配合，才能有效達到防災應用，因此最後以野外考察和居民訪談做一防災管理的探討，並希冀未來能持續投入研究以實際達到減災效果。關鍵字：災害潛勢、土地利用類型、邊坡崩塌、潛勢值. III.

(3) National Taiwan Normal University Department of Geography Master Thesis Thesis Title: Disaster susceptibility analysis of land use and landslide in Tatong town, Taiwan. Advisor: Dr. Lin, Hsueh-Mei Student: Li, Cheng-Mei. Abstract Landslide is a common phenomenon in Taiwan. If it affected people’s life or properties, that has become slope hazard. According to the hazard in specific time and space, its susceptibility could be calculated. This study defines landuse type data which is from National Land Surveying and Mapping Center as one of the condition of hazard. When landuse types interact with the physical factors of any environment backgroungs could yield hazard, and the susceptibility value could be generated. This is the concept of susceptibility. As for study method, this study applied Logistic regression which is commonly used in recent landslide studies. The study area must be provide with plentiful landuse types and vulnerable physical environment, so Tatong town was choosed. Human-land relationship is the structure in this study. To begin with, the impact of “human to land” was evaluated by the landuse types to landslide in Tatong town. In this procedure, this study selected factors by collinearity diagnosis which help to discover and eliminate multicollinearities. 3 influential factors was obtained, that were landuse types, crop distance and road distance. Sencondly, the impact of “land to land” was assessed by physical factors to landslides, and this study acquired 7 influential factors, that were DTM, slope, aspect, geology, river distance, 24 hours maximum precipitation and annual rainfall by collinearity diagnosis as the same. This two steps focused on the evaluation of “factors to land”, and the aim was to find the causal factors which could precisely explain the reason why makes landslide. Moreover, this study have to combine the landuse factors and physical factors so that could generate hazard susceptibility. And then put this 10 factors into univariate tests of association and Logistic regression, after deleted the aspect and annual rainfall factors which were uninterpretable, the 68.3% explanation model was obtained. This study use statistics methods to demostrate the susceptibility of landuse type and landslide, by this we could create hazard suceptibility maps in Tatong town. In order to utilize the susceptibility value and susceptibility maps practically, we carried out field works and interview with residents to revise the study to achieve hazard prevention. Keywords：Hazard Susceptibility , Landuse type, Landslide, Susceptibility value. IV.

(4) 目錄第一章緒論……………………………………………………………………… 1 第一節第二節第三節第四節第五節. 研究動機與目的……………………………………………………………… 1 文獻回顧……………………………………………………………………… 3 研究架構 …………………………………………………………………… 14 研究方法 …………………………………………………………………… 16 研究區概況 ………………………………………………………………… 23. 第二章土地利用對邊坡崩塌的影響評估……………………………………… 31 第一節第二節第三節第四節. 土地利用對邊坡崩塌的影響因子選取 …………………………………… 31 土地利用類型因子的資料收集與處理 …………………………………… 33 土地利用空間分布因子的資料收集與處理 ……………………………… 45 土地利用對邊坡崩塌的影響因子篩選 …………………………………… 48. 第三章自然因子對邊坡崩塌的影響評估……………………………………… 51 第一節第二節第三節第四節. 邊坡崩塌圖的建立 ………………………………………………………… 51 邊坡崩塌的幾何特性 ……………………………………………………… 57 自然條件對邊坡崩塌的影響因子 ………………………………………… 58 自然條件對邊坡崩塌的因子篩選 ………………………………………… 66. 第四章土地利用與邊坡崩塌的潛勢分析……………………………………… 72 第一節第二節第三節第四節. 因子檢驗之危險評估 ……………………………………………………… 72 潛勢值空間分布之探討 …………………………………………………… 78 歷年災害案例之探討 ……………………………………………………… 83 災害潛勢分析之防災應用 ………………………………………………… 89. 第五章結論……………………………………………………………………… 95. 參考文獻 ………………………………………………………………………… 99 附錄一土地使用分類色碼表 ………………………………………………………… 106 附錄二訪談記錄稿 …………………………………………………………………… 107. V.

(5) 圖次圖 1-1 地滑風險管理架構………………………………………………………………………12 圖 1-2 研究架構圖………………………………………………………………………………15 圖 1-3 研究流程圖………………………………………………………………………………22 圖 1-4 宜蘭縣大同鄉行政區圖 ……………………………………………………………… 26 圖 1-5 宜蘭縣大同鄉地形圖 ………………………………………………………………… 27 圖 1-6 宜蘭縣大同鄉地層分布圖…………………………………………………………… 28 圖 2-1 國土利用調查作業流程 ……………………………………………………………… 33 圖 2-2 大同鄉國土利用調查資料合併(Merge) ……………………………………………34 圖 2-3 大同鄉國土利用調查資料溶合(Dissolve) ……………………………………… 35 圖 2-4 大同鄉國土利用調查資料差集(Clip) …………………………………………… 35 圖 2-5 大同鄉十類土地利用類型…………………………………………………………… 38 圖 2-6 大同鄉土地利用所佔面積…………………………………………………………… 39 圖 2-7 大同鄉人為設施與河流系統圖……………………………………………………… 40 圖 2-8 大同鄉旱作分布圖 …………………………………………………………………… 41 圖 2-9 大同鄉果樹分布圖 …………………………………………………………………… 41 圖 2-10 大同鄉廢耕地分布圖………………………………………………………………… 42 圖 2-11 大同鄉天然林與人工林分布圖 …………………………………………………… 43 圖 2-12 大同鄉草地分布圖…………………………………………………………………… 43 圖 2-13 大同鄉崩塌地分布圖………………………………………………………………… 44 圖 2-14 (a)大同鄉農作分布圖 (b)大同鄉道路分布圖 (c)大同鄉建物分布圖………46 圖 2-15 (a)大同鄉農作距離分布圖 (b)大同鄉道路距離分布圖 (c)大同鄉建物距離分布圖 ……………………………………………………………………………………………… 47 圖 2-16 土地利用空間分布三因子分布圖 ………………………………………………… 49 圖 3-1 (a)國土測繪中心土地利用資料之崩塌地 1 (b)Google Earth 崩塌地 1………51 圖 3-2 (a)國土測繪中心土地利用資料之崩塌地 2 (b)Google Earth 崩塌地 2………52 圖 3-3 (a)國土測繪中心土地利用資料之礁岩 1 (b)Google Earth 礁岩 1……………52 圖 3-4 (a)國土測繪中心土地利用資料之礁岩 2 (b)Google Earth 礁岩 2……………53 圖 3-5 (a)國土測繪中心土地利用資料之礁岩 3 (b)Google Earth 礁岩 3……………53 圖 3-6 (a)、(b)國土測繪中心土地利用資料之裸露地 (c)、(d)、(e)Google Earth 裸露地 …………………………………………………………………………………………… 54 圖 3-7 大同鄉邊坡崩塌向量圖層…………………………………………………………… 55 圖 3-8 大同鄉邊坡崩塌網格圖層…………………………………………………………… 56 圖 3-9 高程網格分布頻率圖 ………………………………………………………………… 59 圖 3-10 坡度網格分布頻率圖………………………………………………………………… 60. VI.

(6) 圖 3-11 坡向網格分布頻率圖 ……………………………………………………………… 60 圖 3-12 地層種類網格分布頻率圖 ………………………………………………………… 61 圖 3-13 大同鄉九種土地利用面積與河道距離…………………………………………… 63 圖 3-14 河道距離網格頻率分布圖 ………………………………………………………… 64 圖 3-15 雨量網格頻率分布圖………………………………………………………………… 65 圖 3-16 (a)大同鄉月均雨量分布圖 (b)大同鄉年總雨量分布圖……………………… 67 圖 3-17 (a)大同鄉月均雨量網格分布頻率圖 (b)大同鄉年總雨量網格分布頻率圖… 68 圖 3-18 (a)大同鄉一日最大降水分布圖 (b)大同鄉一日最大降水分級圖…………… 69 圖 3-19 大同鄉三日最大降水分級圖 ……………………………………………………… 70 圖 4-1 大同鄉各坡向分級內邊坡崩塌所佔網格數量 …………………………………… 75 圖 4-2 宜蘭縣大同鄉土地利用與邊坡崩塌的災害潛勢地圖 …………………………… 77 圖 4-3 宜蘭縣大同鄉河道距離圖…………………………………………………………… 78 圖 4-4 宜蘭縣大同鄉坡度分級圖…………………………………………………………… 80 圖 4-5 各坡度分級內邊坡崩塌所佔網格數量………………………………………………… 81 圖 4-6 宜蘭縣大同鄉土地利用與邊坡崩塌災害潛勢分級地圖……………………………… 82 圖 4-7 1966~2013 年宜蘭縣大同鄉坡地災例時間分布…………………………………… 83 圖 4-8 1966~1975 年宜蘭縣大同鄉坡地災例分布圖 …………………………………… 84 圖 4-9 1986~1995 年宜蘭縣大同鄉坡地災例分布圖 …………………………………… 85 圖 4-10 1996~2006 年宜蘭縣大同鄉坡地災例分布圖 …………………………………… 86 圖 4-11 2006 年以後宜蘭縣大同鄉坡地災例分布圖……………………………………… 86 圖 4-12 1966~2013 年宜蘭縣大同鄉坡地災例與國土測繪中心崩塌地資料套疊結果……… 87 圖 4-13 1966~2013 年宜蘭縣大同鄉坡地災例次數 ……………………………………… 88 圖 4-14 宜蘭縣大同鄉各村羅吉斯迴歸結果 ……………………………………………… 90 圖 4-15 宜蘭縣大同鄉各類土地利用內邊坡崩塌百分比………………………………… 90 圖 4-16 大同鄉農業與森林使用土地與坡度 ……………………………………………… 91 圖 4-17 宜蘭縣大同鄉各類土地利用之邊坡崩塌密度比例……………………………… 92 附錄圖 1 附錄圖 2 附錄圖 3 附錄圖 4 附錄圖 5 附錄圖 6 附錄圖 7 附錄圖 8. 大同鄉松羅村玉蘭茶園邊坡上的檳榔樹 ………………………………………107 大同鄉松羅村玉蘭茶園邊坡上的茶樹 …………………………………………108 大同鄉樂水村的耕地……………………………………………………………… 109 樂水部落與英士部落……………………………………………………………… 110 樂水部落的防災標示牌……………………………………………………………111 四季平台邊的大崩塌……………………………………………………………… 112 四季平台…………………………………………………………………………… 113 四季平台邊坡上的茶園 ………………………………………………………… 114. VII.

(7) 表次表 1-1 表 1-2 表 1-3 表 1-4 表 1-5 表 1-6 表 1-7 表 2-1 表 2-2 表 2-3 表 2-4 表 3-1 表 3-2 表 3-3 表 3-4 表 3-5 表 4-1 表 4-2 表 4-3 表 4-4 表 4-5. 邊坡破壞類型…………………………………………………………………………… 4 「土地利用變遷引發坡地災害」相關文獻的研究方法 ………………………… 10 2012 年宜蘭縣大同鄉農耕人數表……………………………………………………24 2012 年宜蘭縣大同鄉耕地面積表……………………………………………………24 2012 年宜蘭縣茶葉與甘藍收穫面積表………………………………………………24 2012 年宜蘭縣大同鄉人口資料表……………………………………………………29 歷年宜蘭縣大同鄉戶數及人口數量的變化…………………………………………29 大同鄉土地利用分類表 ……………………………………………………………… 37 大同鄉土地利用所佔面積比例 ………………………………………………………39 大同鄉土地利用因子線性迴歸結果 1 ………………………………………………48 大同鄉土地利用因子線性迴歸結果 2 ………………………………………………49 大同鄉邊坡崩塌面積特性 ……………………………………………………………57 大同鄉邊坡崩塌的面積大小與數量………………………………………………… 57 大同鄉邊坡崩塌的周長大小與數量………………………………………………… 57 大同鄉地球物理因子線性迴歸結果 1……………………………………………… 66 大同鄉地球物理因子線性迴歸結果 2……………………………………………… 71 十項因子的單因子檢驗結果………………………………………………………… 73 實際崩塌與預測崩塌的分類誤差矩陣……………………………………………… 73 九項因子的羅吉斯迴歸結果………………………………………………………… 74 八項因子的羅吉斯迴歸結果………………………………………………………… 75 八項因子的 ß 係數……………………………………………………………………… 76 表 4-6 八項因子標準分數的 ß 係數 …………………………………………………………… 76 表 4-7 河道距離每個段距內的邊坡崩塌面積……………………………………………… 79 表 4-8 河道距離與邊坡崩塌面積的相關程度……………………………………………… 81 表 4-9 各類土地利用之平均危險值………………………………………………………… 93. VIII.

(8) 第一章緒論第一節研究動機與目的一、研究動機臺灣位於環太平洋火山地震帶，板塊運動旺盛，地震活動頻繁，導致臺灣在地質條件上先天性脆弱，山區環境更是顯著。臺灣於北回歸線及東經 120 度附近，氣候界於熱帶和溫帶之間(楊貴三，2010)，北回歸線以北氣候類型為副熱帶季風氣候，以南則屬熱帶季風氣候，降雨季節分布不均，整體而言，雨量多集中夏季，除了有西南季風帶來的降水外，6~10 月是颱風的旺季，使得臺灣在夏秋季常有颱風或豪雨的侵襲。當原本即脆弱的自然環境，尤其在坡度較陡的山區，遇到了大量的降水，常在山坡上產生邊坡崩塌現象。臺灣總面積約 36,190 平方公里(楊貴三，2010)，人口約 23,299,716 人(CIA World Factbook, 2013)，地狹人稠，人口逐年增加，再加上經濟發展的壓力，使得人民不斷向山坡要土地，砍伐森林、開發道路、興建房屋、發展聚落、種植作物、飼養動物等，這些後天的人類行為影響坡地的穩定性甚大，進而引發邊坡崩塌。而臺灣環境在先天和後天的交互作用下，邊坡崩塌甚多，若這些邊坡崩塌導致人類生命或財產上的損失，則進一步成為坡地災害。人與環境的互動過程中，表現於空間的具體形式之一為土地利用，人在不同的自然環境、社會文化和政經條件下展現出不同的土地利用類型與強度，在不同時間序列下，土地利用的改變則顯示了人類在面對生存環境改變時所採取的調適行為展現於外在環境的空間型態改變(張長義，2003)。而這樣的土地利用變遷並非由單一因素影響，除了自然條件外，還受到許多背後的人為因素，即人類資源經營系統的影響，如國家政策、經濟發展、居民特徵等，土地利用即各個因素交互作用後的產物。人類在土地上的利用將造成坡地穩定性的改變而引發邊坡崩塌，然而早期有關邊坡崩塌的研究，多集中在探討自然因素的影響，人類甚至只被視為純粹受災的對象，而不是主動參與其中的角色(Panizza,1999)。這樣由自然因素造成災害的單向結果並無法解釋受災原因，因此近年來在探討引發邊坡崩塌的原因時，已加入人地互動的觀點，自然環境除了會影響人類的思想行為外，人類的思想行為亦會造成自然環境的改變，人類在其中扮演的角色漸漸被引入，且有許多研究將焦點放在人類的土地利用對坡面穩定性的影響(e.g.Tasser et al.,2003; Vanacker et al.,2003; Glade,2003; Van Beek & Van Asch,2004; Tarantion et al., 2007; Meusburger & Alewell,2008; Eeckhaut et al.,2009)。方法論上，以往在進行坡面穩定性的評估過程中，常將人類作用其上的土地利用類型視為自然環境背景之一，即與坡度、地質、降雨等自然條件一併分析，由於土地利用為人地作用後的結果，如此可能造成歸因上的混淆而使分析結果失準，因此在進行土地利用和自然條件對邊坡崩塌的影響時，本研究是將兩者分開進行分析，如此才能得出更接近真實狀況的分析結果。由於天然災害事件隨著科技資訊能力的提升而更常被關注，國際上也有許多組織 1.

(9) 或學者紛紛投入研究或行動，期望可以降低人類受災的衝擊。聯合國更將 1990 年代宣示為「國際減災十年」（International Decade for Natural Disaster Reduction, IDNDR），而 IDNDR 結束之後，聯合國於 1999 年設立「聯合國國際減災策略組織」（United Nations International Strategy for Disaster Reduction，簡稱 UNISDR 或 ISDR）此常設組織，作為全球降低災害衝擊之跨國合作平台。ISDR 目標在於各政府、組織部門，以及民間社會等共同分享資訊來降低災害對於人類社會之衝擊，而對於災害所可能產生的潛勢值或涉及實際災損的風險值便顯得重要，因此學者紛紛對於災害潛勢與風險提出研究架構並進行量化評估(Bell & Glade,2004; Fell et al.,2005; Glade et al.,2006)，發展出災害的評估方法以利於降低災害帶來的威脅，並進而推向後續的災害管理。有鑑於此，本研究希冀在方法論上能提出不同的論點，並對易受災害損害的地區提出防災管理與應用上的建議。二、研究目的本研究欲探討一地的土地利用對於邊坡崩塌之災害潛勢程度，因此得先量化出研究區內災害潛勢值的大小，而研究的邏輯架構以地理學的傳統核心─人地互動的觀點去串連，首先分析研究區內的土地利用類型與空間分布的展現，而土地利用類型和空間分布將進一步造成邊坡崩塌，此為人對地影響的概念；接著，進行地對地的分析，即自然條件對邊坡崩塌的影響，由此可得出各因子的影響程度，以利針對後續的防災應用。第三，將土地利用與自然條件兩者合併探討，對於邊坡崩塌進行一個人與地的綜合分析，最後以此方法得出一個對於研究區的災害潛勢量化值，始可探討後續災害管理的應用。最後，將土地利用和邊坡崩塌潛勢分析的結果投入防災應用，提供政府或決策者一個參考，期望在未來能達到減災的效果並對環境與社會有所貢獻。研究區選定於宜蘭縣大同鄉，其位於宜蘭縣的西南方，全鄉總面積約 768 平方公里，佔全縣約 1/3。依據內政部的劃分，宜蘭縣大同鄉屬於山地鄉；海拔從 78 公尺，到最高的 3519 公尺；地質大多為硬頁岩、板岩及千枚岩組成的廬山層(何春蓀，1975)，所佔面積近一半，自然環境較為脆弱。大同鄉人口以泰雅族居多，早期過著狩獵為主的生活，隨著日本、國民政府的管治，經濟型態也隨著轉變，近幾十年來更引進高冷蔬菜大面積的種植。由於宜蘭縣大同鄉自然環境的脆弱，歷年來災害事件頻傳，常因颱風或連日豪雨引發崩塌、土石流等災害而屢屢引起社會關注，且其土地利用隨時間的變遷十分顯著，本研究欲探討其土地利用對於邊坡崩塌的影響，此研究區甚為合適，因此將研究區選定於此。以下為本研究的目的：一、分析大同鄉土地利用對邊坡崩塌的影響二、分析大同鄉自然條件對邊坡崩塌的影響三、探討土地利用與邊坡崩塌的潛勢分析結果四、歸納土地利用與邊坡崩塌潛勢分析之防災管理應用. 2.

(10) 第二節文獻回顧國內外針對土地利用及邊坡崩塌兩者的個別相關研究十分豐富，本節先對土地利用類型與強度做一名詞上的定義，接著回顧邊坡崩塌和坡地災害的定義、研究觀念和研究方法。本研究認為土地利用將造成邊坡崩塌，甚至危損到人類的生命財產，進而產生坡地災害，因此文獻的第三個部分是將土地利用和坡地災害聯結起來，許多研究指出土地利用隨著時間的變遷對坡地災害確實造成影響，而背後的原因除了自然環境外，近年來也指向了人類活動，而在「因土地利用變遷引發的坡地災害」之研究中，使觀點更為明確並提供研究方法，做為後續研究的參考；第四部分則先回顧區域災害系統理論，再從災害潛勢與風險論述到災害管理與應用。最後為文獻回顧做一小結。一、土地利用類型與空間分布土地利用的相關研究眾多，本研究從土地利用的各種定義切入，了解其意義，再由其定義去探究其主要的研究方法。 (一)名詞定義 1.土地利用類型土地利用是指人類根據土地的自然特性和經濟社會目的對土地的使用狀況 (Turner, 1995)，是一地自然與人文環境交互作用的結果(蔡博文、范毅軍，1999)。王秀蘭等(1999)認為土地利用是土地的使用狀況或土地的社會、經濟屬性。人類的土地利用方式各式各樣，人與環境的互動過程中，表現於空間的具體型式之一即為土地利用(張長義，2003)。因此，本研究所指的土地利用類型為人類在不同環境背景、社會文化和經濟條件下於土地上展現出來的形式。 2.土地利用強度土地利用強度通常在農業上使用。Brookfield(1972)對土地利用強度的定義為，土地投入更多的資本、勞力和技術並增加耕作次數，以獲得更多的產出。 3.土地利用空間分布土地利用本身的空間分布範圍將影響邊坡穩定性，Van den Eeckhaut et al.(2007)在比利時的研究發現建築物或其他基礎設施的興建、因興建建築物而挖除邊坡材料、因汙水處理設施不良導致排水問題等人類干擾因子，將短暫或永久地降低邊坡穩定性。 (二)研究方法 1.土地利用類型土地利用類型的調查可做為後續土地利用研究的資料，如土地利用變遷機制、變遷預測及環境衝擊等等。目前調查土地利用類型的方法大致有：(1)衛星影像 (2)航空照片 (3)LIDAR (4)現地勘查 2.土地利用強度土地利用強度通常以投入變數後，土地單位的變化來計算 (Turner & 3.

(11) Doolittle, 1978)，投入變數如化肥、農業；土地產出可以每年產量或數量來計算。 3.土地利用空間分布由於土地利用空間指標尚無文獻資料及確切的分類標準，因此本研究假設，離人類干擾因子越近，邊坡的干擾越大，反之越小，將此指標定義為土地利用的空間分布。二、邊坡崩塌與坡地災害隨著近年科技進步，報章新聞時常深入山區播報邊坡崩塌及坡地災害事件，而相關研究亦蓬勃發展開來。每個學者對邊坡崩塌的定義有些許不同，以下先針對邊坡崩塌來做概念上的整理，再來探討何謂坡地災害。 (一)邊坡崩塌 1.定義邊坡崩塌或邊坡破壞(Slope Failure)，又稱為塊體運動(Mass Movement) 或崩壞(Mass Wasting),是指邊坡上的物質經風化而產生之岩屑、岩塊或出露的岩層，受到重力、水分和坡面上物質的剪應力(Shear Stress)增加或剪力強度 (Shear Strength)減少所影響，所產生向下坡運動的現象，邊坡運動的形式由速度快慢大致上分為三種，及崩落(Fall)、滑動(Slide)和流動(Flow)(何春蓀， 1980；劉守恆，2002；洪政耀，2009)。 2.類型：不同的專家學者有不同的分類依據和分類結果，從國內外文獻將邊坡崩塌的類型整理成表 1-1。其中，林雪美(2004)透過臺灣過去災害統計資料的收集，針對災情、發生時間、地點明確的案例來建立災害資料庫，發現臺灣常見的災害有：崩塌、地滑、土石流、地震、颱風、洪水、乾旱以及地層下陷，其中前三者屬於地形災害。洪政耀於新竹縣(2008)及臺東縣(2013)亦考量到臺灣常見的邊坡破壞類型，針對崩塌、地滑和土石流來進行研究。而本研究根據前述兩學者的邊坡崩塌分類，將針對臺灣較常發生的邊坡崩塌類型分為崩塌、地滑和土石流三者，以利於進行下一步的圖資判釋。表 1-1 邊坡崩塌類型作者 Sharp Crozier Brom Hoek & Bay Varnes Chowdhury. 年份 1938 1973 1975 1977 1978 1978. 類型流動、滑動流體流、黏滯流、滑動流、平面地滑、轉動地滑崩落、轉動地滑、移動地滑、流動圓弧破壞、平面破壞、楔型破壞、傾倒破壞崩落、傾倒、滑動、側移、流動平面破壞、傾倒破壞、落石、轉動破壞、流動地滑 4.

(12) Fookes 張石角林雪美李錫堤洪政耀. 1985 1992 2004 2005 2009、2013. 塊體運動、表面水蝕作用山崩、地滑、潛移、土石流、沖蝕崩塌、地滑、土石流淺層滑動、深層滑動、落石、順向坡活動、土石流崩塌、地滑、土石流. (資料來源：何春蓀，1980；劉守恆，2002；林雪美，2004；溫振宇，2005；廖啟岳，2008；陳建新，2008；洪政耀，2009；洪政耀，2013). 3.邊坡崩塌的原因 Terzaghi 在 1950 年指出影響邊坡崩塌可分成內在因子和外在因子，其中內在因子指的是降低坡面上物質剪力強度的作用，包括風化作用、岩體組成等；而外在因子為坡面上因降雨、地震或人為活動而使坡面物質剪應力的增加 (Popescu，2002；溫振宇，2005)。李三畏在 1984 年將邊坡崩塌的發生因素分成潛因與誘因，前者指的是邊坡本身的條件，如地質、地形特性等；後者則為誘發邊坡破壞的外在因素，如降雨、地震和人為擾動等(張石角，1987；蘇苗彬等，1998)。Meusburger & Alewell(2008)認為人類活動和邊坡崩塌有一定的關係，指出除了靜態因子外，動態因子亦會影響。Mondal & Maitiy(2011)認為邊坡崩塌主要是由兩組因子的交互作用所產生，一為先決條件，即為影響邊坡穩定狀態的自然因子；另一為促崩因子，若非被自然因子就是被人為活動所干擾，且後者影響通常在短時間內影響很大。 4.邊坡崩塌因子的選取各學者使用因子各不相同，依其研究目的與限制而有不同的結果。Koukis& Ziourkas(1991)指出影響邊坡崩塌因子可能多達64個。Popescu(2002)分成四類共39個因子。溫振宇(2005)整理文獻共43篇，指出大多研究選取地質、地形和環境因子做為內在因子，而外在因子則多考慮地震與降雨相關因子。林彥妤 (2012)在其太平山宜專一線道路的邊坡崩塌危害度分析中，根據研究區特性選取坡度、植被、斷層距離、褶皺軸距離、坡度與岩層弱面視傾角夾角、坡向與岩層弱面傾向夾角此六個因子。李錫堤等(2008)在進行大甲溪流域山崩潛感分析的研究中指出以如此多樣的因子進行分析是沒有必要的，且其中有許多是無法取得或量化的因子，因此各學者通常依研究目的、資料取得性和研究區特性來選擇將進行分析的因子。而本研究針對邊坡崩塌因子的選取在研究方法中有進一步的描述。 (二)坡地災害 1.定義災害是指一個事件或情況使人類的生命或財產受到威脅或損害(Fell et al.,2004;洪政耀，2009)，而坡地災害(Slope Hazard)是指坡面上的物質坍方、土石流或土壤流失，造成人類生命、財產或生活的不便(洪如江，2009)。因此，邊坡破壞不一定是災害，若其威脅或損害到人類的生命財產，即為坡地災害。 2.研究方法 5.

(13) 美國地質調查所(Unite State Geological Survey, USGS)將天然災害的基本調查至損失評估分為以下四個階段： (1)事件目錄圖(Inventory map) (2)事件潛勢圖(Susceptibility, Potential map) (3)災害危險圖(Hazard map) (4)災害風險圖(Risk map) 首先，事件目錄圖是將某邊坡崩塌事件發生過後，以實地調查或衛星影像去確立位置並繪製成地圖，僅在於事件空間資料的建立。第二，事件潛勢圖，或稱為敏感圖，則在於找出與影響坡地穩定性直接或間接相關的自然因子，評估因子對於坡地穩定性的影響程度，分析後將得出一個潛勢值(或敏感值)，而到此步驟是尚未將人類生命或財產受災的觀念放進去。第三，災害危險圖，有災害兩字代表人類的生命或財產受到威脅，此階段地圖在分析的過程會根據資料適用性與取得性輸入與人類資源經營系統相關的資料，來計算研究區內災害的危險程度。最後，根據研究區中的資料，將人類社會脆弱度及自然環境敏感度交互作用之下所產生的危險度，再與一個或多個事件帶來的損失去做計算，得出災害風險值，並繪製成圖，以提供政府或居民防災上的應用與參考。三、從土地利用變遷到坡地災害土地利用是一地區自然與人文環境交互作用的結果(蔡博文、范毅軍，1999)，為此互動結果在靜態空間上的展現，但一地的土地利用不會永遠相同，它隨著時間而改變，一旦加進時間概念即為土地利用變遷。而近年來土地利用變遷被認為是全球環境變遷、生物多樣性與永續利用的關鍵因素，更是引發環境變遷的重要因子之一(Turner & Meyer,1991；蔡博文，2003；賴進貴等，2004)，有許多研究指出人類土地利用變遷將造成坡地穩定性的影響(Van Den Eeckhaut et al.,2009)，其中，土地利用的類型和強度都可能增加邊坡崩塌的機率(Schauer,1975; Bunza,1984; Tarsser,2003)。不管是自然或人文因素導致土地利用發生改變，皆為造成邊坡崩塌的潛在因素之一，而邊坡崩塌也可能進一步威脅到人類的生命或財產而形成坡地災害，因此本段落先回顧土地利用變遷的相關概念，再對「土地利用引發坡地災害」的相關研究進行探討，將土地利用、邊坡崩塌到坡地災害串連起來。 (一)土地利用變遷(land use/cover change, LUCC) 1.定義：土地利用變遷，為土地利用和土地覆蓋變遷的簡稱，其中土地利用是人類在地球表面的改變過程，是人類根據土地的自然特點，按照一定的經濟、社會目的，採取一系列生物、技術手段對土地進行長期或週期性的經營管理和治理改造活動(Turner, 1995)，而土地覆蓋則是各種生物物理過程在地表的表現(王秀蘭與包玉海，1999)。雖然土地利用與土地覆蓋在定義上有些微的差異，兩者間有著密切的關係 (陳佑啟等，2001)，通常合併使用，蔡運龍(2001)認為土地覆蓋的變化由土地 6.

(14) 利用引起，而土地利用的變化則是被人類活動所驅動。國內外學者在進行土地利用與土地覆蓋研究問題時，通常不會將兩者特別分開討論。本研究在此一名詞的定義上亦不分開而合併探討。而有關於土地利用變遷此名詞的用法，各國學者習慣用法些微不同。西方學者常用「Land-use and Land-cover Change」或「Land-use/Land-cover Change」；中國學者即按此格式，直接將此名詞用為「土地利用/土地覆被變化」或「土地利用/土地覆蓋變化」；而我國學者則習慣將之簡化，使用「土地利用變遷」，其意涵大同小異。 2.土地利用變遷相關研究的發展國外的土地利用/土地覆蓋的研究至少可追溯到 20 世紀 20 年代，美國的 Lee 於 1922 發表了《從空中看到的地球表面》，表述了自然景觀和人類活動的關係(李仕利等，2008)，但土地利用變遷一直未有系統性的相關研究。直到20世紀90年代，土地利用變遷被認為是全球環境變遷、生物多樣性與永續利用的關鍵因素(Turner and Meyer, 1991)，受到這個「全球環境變遷」的熱門領域所關注後，國際間有關於土地利用變遷的研究便如火如荼地展開。由於土地利用變遷研究涉及到自然與人文多方面的問題，在這方面加強自然與人文科學的綜合研究已成為兩大學科眾多學者的共識(Turner , 1995)，因此隸屬於國際科學聯合會(ICSU)的國際地圈生物圈計畫(International Geosphere Biosphere Programme, IGBP)與國際社會科學聯合會(ISSC)的國際人文面向計畫(International Human Dimension Programme, IHDP)合作，推動自然與人文面向的綜合研究，於1995年提出了土地利用變遷計畫(LUCC Science Plan)，並於1996年在荷蘭舉行了有關土地利用變遷的國際會議，在此會議中提出了土地利用變遷的五個框架問題： (1)過去三百年中的人類土地利用如何改變土地覆蓋？ (2)在不同的地理和歷史脈絡中，造成人類土地利用方式改變的主因為何？ (3)在未來的50~100年間，人類的土地利用方式將如何改變土地覆蓋？ (4)當前的人類活動和自然動態演變將如何影響特定土地利用型態的永續性？ (5)全球氣候和生物地球化學作用的改變將如何影響土地利用和土地覆蓋？反之又如何？土地利用變遷計畫在2005年完成階段性的成果，便馬上和結束於2003年的全球變遷與陸域經濟計畫(Global Change and Terrestrial Ecosystems project, GCTE)合作，展開另一階段的研究工作，此研究計畫稱全球土地計畫(Global Land Project, GLP)。此計畫擴大了土地利用變遷的範疇，回歸到土地利用與環境的互動關係上，以便回應其與全球環境變遷的關係，研究策略擴大到人對土地利用的決策、生態系統的供給、社會系統的制約、以及其間的相互關係，最後以永續利用為依歸(蔡博文，2005)。另外，全球氣候與環境的動態變遷需要對土地利用與土地覆蓋這個人類環境耦合系統的了解，近年來不同領域間對於此方面進行的研究促使土地變遷科學(Land Change Science, LCS)的產生(Rindfuss et al.,2004)。LCS 也是以全球環境變遷與永續發展為核心，著眼於人與環境互動關係下的土地利用及覆蓋 7.

(15) 變遷，並且特別強調空間因素(蔡博文，2005)。 3.研究主題李曉兵(1999)統整1995年國際應用系統分析研究所(IIASA)所提出的土地利用/覆蓋變化研究集中在以下三個面向： (1)土地利用動力學─案例研究的比較分析 (2)土地覆蓋模式─直接觀測與空間分析 (3)區域與全球模型─用於綜合評價的框架。蔡博文(1999)將土地利用變遷的研究主題分為五大部分，即土地利用資料庫、分析方法、變遷機制、變遷預測及環境衝擊。賴進貴等 (2004) 指出土地利用變遷所關注的議題大致可分為：型態 (pattern)、作用(process)和預測(prediction)，此三個議題代表三個不同研究階段： (1)型態：以型態分析土地利用的分布和演化特性 (2)作用：以作用力探討變遷的原因和影響 (3)預測：建立模型以模擬和預測未來的變遷可能綜合以上三者所提出的土地利用研究主題大同小異，僅名詞使用上略有不同。接著，因本研究將進行土地利用型態和作用的分析，前者即土地利用的類型，而後者則為變遷機制，因此對此兩種主題做研究方法上的回顧。 4.研究方法 (1)土地利用類型調查而現今的土地利用變遷類型的調查方法大多使用遙測資料，如航空照片圖、像片基本圖、衛星影像圖，或者更先進的 LIDAR。在分類上蔡博文(1999)收集大量的歷史地圖、古籍文獻和航空照片建立出豐富的土地利用資料，並使用 GIS 軟體進行數化而完成時序資料庫。蔡博文在 2003 年再次對臺灣山地地區進行時序資料庫的建立，此次所使用的資料主要為衛星影像，挑選了 ETM+、Aster 和 SPOT5 影像做為土地利用分類的基礎圖資，發展出一套臺灣山地地區土地利用資料庫的建立方法。黃誌川等(2001)利用衛星影像結合 ISODATA 非監督性進行土地利用分利及區別分析，此方法在分辨地物特徵的類目上有不錯的表現。黃國楨等(2004)則利用民國 65、76、86 年三個時期的航空照片分析大鵬灣地區過去 21 年間之土地利用變遷的時間、空間變化情形，並對結果做進一步的建議。李瑞陽等(2006)在衛星影像判釋中，為彌補其他方法上的不足，透過對影像進行分塊，而分類整體準確度達 84%，有不錯的結果。 (2) 土地利用變遷的作用力因子土地利用作用力為土地利用變遷的背後因素，即致使土地利用變遷的驅動力(driving forces)。土地利用是人地互動的結果，在研究觀念或方法上都是以自然與人文的綜合性為主要特徵(李秀彬，1996)，土地利用變遷的各種作用力在不同時空尺度上都不大相同，生物─自然作用力可能與人類作用力同樣重要(蔡運龍，2001)，因此，研究土地利用變遷的作用力除了自然條件之外，必須還要考慮人類資源經營的面向。張長義(2003)利用文獻回顧和質化分析方式，從其研究區陳有蘭溪流域的 8.

(16) 土地經營個體面向，解讀造成研究區內各種土地利用的關鍵作用因子，並進一步釐清因子間複雜網絡的機制，最後提出的因子包括環境因子和施為(agent，人類作為)面向的個體特質，前者有坡度、氣溫、距水源遠近、土壤條件、交通條件共 5 個因子，而後者有年齡、教育程度、族群、夫妻共同經營、土地經營面積、承租土地、初始土地利用和兼業共八個因子。謝啟賢等(2007)在宜蘭水產養殖的研究中，認為人是土地利用變遷的主導因素，以文獻和問卷的方式歸納出四大面向的因子，即自然環境因子、社會經濟因子、個體特性因子及區位條件因子，進行調查並剖析並預測養殖業者的決策對土地利用變遷的影響。 (二)「土地利用變遷引發坡地災害」的相關研究 1.研究觀點的轉變：從純粹自然因子到加入人為因子人地互動在地理學中是主要的研究焦點之一，Wasowski(1998)指出，一個坡面從穩定到不穩定不僅受到地形和物理過程的複雜因素影響，而造成降雨和崩塌事件關係改變的人為過程也扮演重要角色。然而，在以往多數的邊坡崩塌相關研究中，原因的探討皆著重在純粹的自然要素上，人類通常被視為地滑發生時遭受災難的對象，而不是作用的角色(Panizza,1999)。隨著大量探討坡地災害的研究方法出現，許多繪製出來的崩塌災害地圖 (landslide hazard maps)雖反映了區域尺度上的地滑敏感度，卻只考慮坡面的內在(intrinstic)屬性(Carrara et al.,1995)。Van Beek & Van Asch(2004) 指出，這些研究方法大多忽略邊坡活動的時間變動，亦指出時間成份在變動的環境條件(changing environmental conditions)下對於崩塌災害的評估十分關鍵。Tarantino et al.(2007)指出會隨時間變動的人為作用因子，如人為事件，對容易崩塌地區的坡面穩定性有著極大的影響，Meusburger & Alewell(2008) 更指出許多研究在以自然條件來解釋土壤強度屬性時，地質和坡度有著決定性的影響，然而隨時間變動的因子，如土地利用和氣候卻鮮少被考慮進去。近年來，也有研究將焦點直接放在人類土地利用變遷造成坡地穩定性的影響，明確指出人類活動即是引發地滑的關鍵因素之一(Van Den Eeckhaut et al.,2009)。 2.方法的使用：近年來已有文獻針對土地利用造成邊坡崩塌進行研究，其中，研究的步驟與項目大同小異，以調查研究區內的土地利用類型或強度的空間分布為先，接著進行邊坡崩塌的空間分布調查，探討各自的時間變化後，最後分析兩者間的關係，著重的問題在於土地利用變遷是否造成坡地災害。然而，土地利用變遷和坡地災害此兩者在調查上所使用的方法上卻頗有差異，有使用航照、衛星影像或 LIDAR，也有直接使用參數模型來進行調查，另外，幾乎所有文獻都藉助 GIS 軟體。表 1-2 為相關文章做一研究方法上的整理：. 9.

(17) 表 1-2 「土地利用變遷引發坡地災害」相關文獻的研究方法土地利用相關因子學者邊坡破壞調查相關因子分析變遷調查收集雖在前言中有提雖在前言中有提到 ‧ 羅吉斯迴歸到野外測量，但資野外測量，但資料 ‧ 共線性分析 Tasser et 料收集只說明以收集只說明文獻回顧 ‧ 皮爾森相關矩 al.(2003) 百分比來計算，並 mapping，並無特別陣分析無解釋方法解釋方法 ‧ t-test ‧ 統計分析 ‧ 結合水文、坡 Vanacker et ‧ 航空照片野外考察文獻回顧面穩定性和土 al.(2003) ‧ 野外考察地利用變遷模型 Glade(2003). 文獻回顧. Van Beek & Van Asch(2004) Tarantino et al.(2007). 航空照片 ‧ ‧ ‧ ‧. 文獻回顧. 航空照片. 衛星影像 ‧ 衛星影像監督性分類 ‧ 監督性分類前人研究成果半結構訪談驗航空照片證. X. X. 文獻回顧. 結合水文和坡面穩定性的物理模型. X. X. ‧ 二元分析文獻回顧 ‧ 趨勢分析 ‧ 相關分析 Van Den Eeckhaut ‧ 羅吉斯迴歸 LIDAR LIDAR 文獻回顧 et al.(2009) ‧ 建立模型 (資料來源：Tasser et al.,2003; Vanacker et al.,2003; Glade,2003; Van Beek and Van Asch,2004; Tarantino et al.,2007; Meusburger & Alewell,2008; Van Den Eeckhaut et al.,2009) Meusburger & Alewell(2008). 四、區域災害系統論聯合國在 1987 年經過多次的決議，宣布 1990 年代為「國際減災十年 (International Decade for Natural Disaster Reduction, IDNDR)」，隨著此減災計畫的開展，災害的研究、預測和防範也引起全球的關注，災害也因此成為現代科學研究的焦點之一，而早期對於災害的研究都是從單一事件去著手，缺乏對災害總體的探討，不利於災害科學的研究，因此許多學者開始應用系統科學的觀點和方法來研究災害，將災害系統的觀念逐漸塑型，並逐漸發展出加入「區域」的災害系統理論，然而災害的產生是由於區域災害系統內孕災環境、致災因子和承災體交互作用的結果，其中災害潛勢值的大小是本研究欲探討的重點，而建立災害潛勢分析與評估方式，以及災害的管理機制，可確實降低承災體的脆弱度，達到減災的效果(牛志仁，1990；錢樂 10.

(18) 祥，1994；申曙光，1995；史培軍，1996)。 (一)災害系統與環境牛志仁(1990)認為災害是破壞人類社會(生命、財產、經濟、政治等)的事件，將災害事件的總體定義為災害系統，而災害事件為該系統的元素，災害系統的環境背景中各種災害都不是獨立存在的，它們之間複雜且有機的相互作用，從而構成一個具結構、功能、特性的災害系統。然而災害有其發生作用的地方，即為災害系統的環境。災害系統與環境會不斷地發生物質和能量的交換，兩者之間相互作用，若以系統科學中輸入與輸出的觀點來說，環境對於災害系統的影響為災害系統的輸入，而災害系統對環境的作用則為輸出(牛志仁，1990；申曙光，1995)。 (二)區域災害系統有別於災害系統與環境之間輸入與輸出的系統科學理論，史培軍於 1991 年提出的區域災害系統論，認為每一特定區域的災害系統中有三個要素，即孕災環境、致災因子和承災體，三者都對災情的時空分布與程度造成影響。Blaikie et al.(1994)在他們的著作中，也從致災因子、孕災環境和承災體三者綜合作用的角度，探討了區域資源開發與自然災害的關係，認為要改變致災因子是相對困難的，為了達到減災，關鍵是降低承災體的脆弱性或增加承災體的抗災能力。在探討區域災害系統中的孕災環境、致災因子和承災體時，因此三個要素對於一個區域的物質或能量交換來說缺一不可，每個都是災害形成的必要與充分條件(史培軍，1996)。洪政耀(2009)於新竹縣五峰鄉、尖石鄉坡地災害特性的研究中，即以區域災害系統的觀念進行致災因子的資料蒐集與分析、孕災環境敏感度和及其受災之後的風險評估，以及以災害識覺和調適行為來評估承災體的易損性。更於其臺東的研究強調區域災害系統中「區域」的重要性，認為不同的區域具有不同的自然與人文環境，因其不同的特性，災害發生的原因也有所不同，因此必須慎重考量「區域」這個空間尺度(洪政耀，2013)。 (三)災害潛勢、危險與風險分析災害的產生在於孕災環境、致災因子和承災體三者的交互作用的結果，其中三者所產生的風險決定災害的大小，然而各要素之間交互作用所產生的潛勢值將影響最後的災害風險，因此在計算災害風險之前，先要對災害潛勢程度進行分析，才能得知每個地方或對象的脆弱程度，得以安排減災順序。 Fell et al.(2005)提出以地滑事件為主體的災害風險管理的架構，如圖 1-1，可以用在地滑潛勢、災害危險及災害風險的量化或質化的區劃都有幫助，此架構已在國際間被廣泛應用。其中的風險分析，是去調查地滑的特徵並針對其結果進行分析，這樣的過程事實上僅在於危險分析的階段，而到了加入危損估計的風險評估才有「風險」的概念。. 11.

(19) 圖 1-1 地滑風險管理架構(資料來源：Fell et al.,2005). (四)災害管理與應用行政院農業委員會水土保持局臺中分局網站中對於災害管理的定義甚為明確，即：「對危險情況一種持續性、動態性的規劃管理過程，目的為減少災害之不確定性及降低發生之可能性。傳統『災害管理』著重於如何處理災害善後之問題，但從『管理』的觀念而言，有關災害的種類、預防方法、發生時間、應變方式、復原計畫、政策檢討均是災害管理的範疇。」災害管理包括災前的災害風險分析、災中的緊急應變，以及災後的復原重建，從災害發生前到發生後的所有過程，進行災害管理的目的在於透過政策或各種因應措施，預防災害發生或達到最大的減災效果(吳明淏，2011)。行政院農業委員會水土保持局定義災害管理的過程可分為：減災（mitigation）、備災（prepared-ness）、應變（response）、復原（recovery）四個階段，每階段環環相扣，一個階段沒做好，將影響下一階段的工作，然而達到減災才是最根本且長期的災害管理目標。而水保局對於土石流的執行即為一良好的災害管理應用，從減災階段的防災宣導、備災階段的防汛整備、應變階段的災中整備到重建階段的災後復建都有許多建設。. 12.

(20) 五、小結本研究獻回顧總共分成四個部分，第一部分為土地利用類型與強度下定義；第二部分則回顧邊坡破壞和坡地災害的概念和方法；為探討土地利用與坡地災害間的關係，並加入了時間面向，第三部分著墨在土地利用變遷對於其在坡地災害上造成影響的相關研究；第四部分則對區域災害系統理論進行回顧。綜合以上，歸納下列幾點： (一) 本研究將土地利用類型定義為土地利用和土地覆蓋在地表上的展現，兩著一併考量；土地利用強度為作物種植面積上的收穫量；而土地利用空間分布則為人類干擾因子的距離遠近。 (二) 邊坡崩塌為坡面上物質向下坡運動的現象，若為損到人類財產或生命則為坡地災害；邊坡崩塌潛感分析和坡地災害分析的研究中，國內外學者選擇的自然因子甚多，大多以文獻回顧並考量資料可得性選取並進行分析。 (三) 土地利用變遷為土地利用加入時間的概念，主要研究主題有類型的變遷、作用的分析和模型的預測。調查土地利用類型的變遷方法有衛星影像、航空照片、像片基本圖和 LIDAR；而作用力可分自然面向和人文面向，選取因子的方式亦多為文獻回顧與問卷調查；模型的預測各學者考量研究區特性與資料取得性而在方法的使用上皆有差異。 (四) 區域災害系統並非所有災害事件的簡單總和，而是一個相互作用的整體，一個區域會發生災害，是由其孕災環境、致災因子和承災體三者相互作用的結果。而災害風險分析提供一個地方受災可能性程度的指標與方法，提供政府或決策者災害發生的可能性。災害管理則包括災前到災後的災害危險分析、緊急應變，以及復原重建，以達到預防災害發生或最大減災效果。. 13.

(21) 第三節研究架構圖 1-2 為本研究之架構圖。一地的土地利用結構體是由許多複雜的因素交互作用而產生，其因素主要可分成兩大部分，第一，是無機的自然環境系統，在此系統運作過程下，可分成靜態和動態因子，所謂的靜態因子即在小尺度時間範圍內相對不變，而動態因子，特別是指氣候因子，雖本身即具變動特性，如溫度的日變化和年變化，但則受到全球氣候變遷的影響，近年呈現顯著的變化，因此特別分開來討論。除了自然環境系統外，另一個影響土地利用為人類資源經營系統，此系統為人為有機的運作過程，分別受到機能性因子和物理性因子影響，如國家政策、社經條件和居民偏好這種會隨時間變動，同時也會大力反饋到土地利用的是為機能性因子；而物理性因子如人口數量、經濟狀況和教育程度，即為一種已存在的背景條件。受到兩大系統作用而產生的土地利用結構體，會隨著任何一個因子的輸入而有所變化，亦會隨著時間有所變遷，因此，在兩者交互作用下所展現出來的土地利用結果，即類型與空間分布，這兩者也隨著輸入和時間而有所變遷，而這樣的土地利用類型或空間分布將對其坡地的穩定性造成影響，若超出某閾值將產生邊坡崩塌。區域災害系統理論的三核心為孕災環境、致災因子和承災體，三者共同存在不一定會產生災害，災害的發生或規模大小端看三者交互作用之下產生的結果，而要衡量一地區受災的風險，需要有孕災環境的敏感度、致災因子的危害度和承災體的脆弱度。本研究應用其中的觀念，孕災環境的敏感度即為自然條件對於邊坡崩塌的影響大小，坡地災害的致災因子大多為極端降雨，而本研究的自然條件的動態因子是將雨量的概念包含在內，因此致災因子的危害度融入自然條件中一併探討；而承災體脆弱度則為土地利用類型與空間分布對於邊坡崩塌的影響大小。跟區域災害系統相似，本研究中有土地利用的地方不一定會發生邊坡崩塌，一旦發生邊坡崩塌，代表土地利用間將存在著坡地災害的潛勢值，此潛勢值會隨時間變大變小或者不變而產生規模不一的災害。本研究架構是在地理學人地互動的概念下探討土地利用對邊坡崩塌的影響，其中先進行人對地造成的影響，反映在土地利用類型與空間分布上，而土地利用類型和空間分布會進一步造成邊坡崩塌；接著為地與地之間的互動，分析自然條件對邊坡破壞的影響；並將上述兩大概念合併，結合土地利用與自然條件兩大要素，針對邊坡崩塌進行潛勢的分析。最後以野外考察與訪談的方式，探討在人類資源經營之下土地利用和邊坡崩塌的關係，並將研究區內災害潛勢程度的研究結果做一災害的防災管理應用。. 14.

(22) 圖 1-2 研究架構圖. 15.

(23) 第四節研究方法本研究以地理學人地互動的觀點去串連，先探討地對人造成的影響，而其展現即為土地利用類型與空間分布，由於土地利用類型和空間分布皆可能造成邊坡崩塌，而此觀點為人對地的影響。第二，欲探討地與地之間的互動，以得知哪一自然條件因子影響邊坡崩塌的程度，因此藉由蒐集自然條件因子來評估其對邊坡崩塌的影響。第三，將上述兩大概念結合，進行土地利用與自然條件對於邊坡崩塌的潛勢分析，研究方法以羅吉斯迴歸來得出一個災害潛勢的量化值。最後再以野外考察和訪談的方式來檢驗此量化結果的適用程度，針對防災管理提出因應與建議。研究方法如下：一、分析大同鄉土地利用對邊坡崩塌的影響土地利用會隨著人類對土地的自然特性和經濟社會目的而有所不同(Turner, 1995)，土地的使用狀況，是一地自然與人文環境交互作用的結果(蔡博文、范毅軍， 1999)，然而許多研究指出土地利用亦為邊坡崩塌的關鍵要素之一(Schauer,1975; Bunza,1984; Turner & Meyer,1991； Tarsser,2003；蔡博文，2003；賴進貴等， 2004； Van Den Eeckhaut et al.,2009)。而在進行大同鄉土地利用對邊坡崩塌的分析之前，需先收集其土地利用資料，接著透過文獻資料選取指標，並經過 Arcgis 圖層建置與轉換，以利於統計分析。以下為研究步驟： (一)土地利用資料收集：大同鄉土地利用資料為民國 95 年國土測繪中心的全臺國土利用調查資料，由於大同鄉屬山坡地，具完整的調查資料僅一期，因此僅能以民國 95 年的資料進行分析。 (二)土地利用因子選取：有關土地利用造成邊坡崩塌的因子，文獻資料大多以土地利用類型與土地利用強度此兩者為主，尤其以類型最常被研究，然而，由於大同鄉公所所提供的作物產量統計資料僅有總量，而無其在空間的分布面積，因此無法轉換為強度指標。 Van den Eeckhaut et al.(2007)在比利時的研究發現人類干擾因子，將短暫或永久地降低邊坡穩定性，如建築物或其他基礎設施的興建、因興建建築物而挖除邊坡材料、因汙水處理設施不良導致排水問題等。因此，本研究以距離來設定人類干擾因子的概念，離人類干擾因子越近，邊坡的干擾越大，反之越小，將此指標定義為空間分布。最後，本研究的土地利用因子為土地利用類型與土地利用空間分布兩者。 (三)土地利用因子圖層建置：將大同鄉的國土測繪中心的全臺國土利用調查資料於 Arcgis 中建置完成，再以選取出來的因子進行資料轉換，如下： 1.類型：土地利用資料重建，並轉成網格檔(raster)。 2.空間分布：以多元環域(Multiple Ring Buffer)功能得出次序資料，並轉成網 16.

(24) 格檔。 (四)土地利用因子與邊坡崩塌的共線性診斷：研究中所選取的每個因子之間有可能會相互影響，稱之為共線問題，為避免這樣的問題，便需進行共線性診斷。Tasser et al.(2003)指出在進行多元迴歸之前以共線性診斷可找出並刪除有共線問題的獨立因子。 Meusburger & Alewell(2008)也利用共線性診斷去找出其研究中最相關的環境影響因子。而國內相關研究的學者在選擇造成邊坡崩塌的因子後多以 T 檢定或 ROC 曲線來做篩選與檢定，較少以共線性診斷來做挑選因子的方法。而共線性診斷是屬於統計分析的範疇，在 Arcgis 是無法做到的。因此，此項步驟需借助統計軟體 SPSS21 來完成。而在使用 SPSS 去進行共線性診斷之前，需先在 Arcgis 裡將所有因子的網格資料轉換出來，以下為步驟： 1.將所有因子的每一個網格資料進行取樣(Sample)，此功能會將所選取之因子圖層內的每一個對應的網格資料記錄下來，接著再輸出為 Excel 或 dbf 檔去做整理。 2.統計軟體 SPSS21 將整理完成的 Excel 或 dbf 檔的所有因子網格資料輸進 SPSS21，便可進行統計分析。要去找出因子之間的多元共線性問題，可以共線性診斷中的容忍值 (Tolerance)和變異數膨脹係數(VIF)來做判斷標準(Bortz, 1993; Tasser et al, 2003) ，其中的共線性診斷是以 Tolerance(TOL ，容忍值) 和 VIF(Variance Inflation Factor，變異數膨脹係數)來評估共線程度。TOL 為容忍值，越大代表變項可以被解釋的比例。VIF 為變異數膨脹係數，越大代表共線性越明顯，應修正。而本研究與 Van den Eeckhaut et al.(2006)在比利時山區的研究目的相近，因此兩者的標準參考 Van den Eeckhaut et al.(2006)，以 TOL>0.4 且 VIF<2 為選取標準。二、分析自然條件對邊坡崩塌的影響欲分析分析自然條件對邊坡崩塌的影響之前，必須建置邊坡崩塌圖層，資料來源同樣為國土測繪中心的全臺國土利用調查資料，於 Arcgis 進行圖層建置，並可得出其面積和周長等幾何特性。接著再以文獻回顧和資料取得性進行因子的選取，最後進行共線性診斷將會影響結果的因子刪除，以利於後續的羅吉斯迴歸，得出較佳的解釋模型。 (一)邊坡崩塌圖層處理： 1.圖層來源：國土測繪中心的全臺國土利用調查資料(民國 95 年) 2.定義網格： Dai & Lee(2002)在香港的研究中指出，在計算非崩塌地時，崩塌地 40 公尺內的地區仍可能為坡面穩定性敏感，必須要先行移除，這樣才確保選取到的類別正確。 (1)崩塌地的網格資料數值(value)設為 1，共 41,266 格 (2)崩塌地 40 公尺內的網格資料數值設為 2，共 53,319 格 17.

(25) (3)非崩塌地的網格資料數值設為 0，共 1,575,950 格 3.網格取樣標準：由於崩塌地 40 公尺內的網格仍可能為坡地敏感區，因此先將此資料刪除，崩塌地網格先以全部 50%的數量做取樣，接著再以同樣的數量隨機取樣非崩塌地網格，最後進行羅吉斯迴歸。 (二)邊坡崩塌幾何特性：以 Arcgis 計算 (三)自然因子選取：有關自然條件對邊坡崩塌的因子十分眾多，各學者依其研究目的與限制而有不同的選取因子，各學者通常依其研究目的、資料取得性與研究區特性來選擇因子，而李錫堤等(2008)也指出以太多因子進行分析是沒有必要的，因其中有許多是無法取得或量化的因子。最後本研究根據文獻回顧和資料取得性，共選取高程、坡度、坡向、地質、河道距離、年總雨量、年均雨量、一日最大降雨、三日最大降雨，此九項因子。 (四)自然因子圖層來源與建置： 1.數值地形模型(DTM)：農林航測所提供之 1997 年臺灣大地基準(TWD97)20mx20m 的網格資料，可轉出高程、坡度和坡向。以下以坡度圖層操作步驟為例，高程與坡向同下： (1)將農林航測所提供之 TWD97，20mx20m 的 DTM 資料以空間分析工具(Spatial Analyst Tools)>地面(Surface)>坡面(Slope)進行分析，接著以大同鄉的範圍去差集(Clip)以得出大同鄉的坡度圖層檔案(shp.)。 (2)將所有國土利用調查的土地利用類型圖層檔案(shp.)以轉換工具 (Conversion Tools)轉成網格(grid)檔案。 (3)為確定每個 grid 檔的網格都在同一個起點上，以避免接下來的網格計算出現誤差，必需設定選項(options)內的範圍(extent)及一般(general)，可將每個 grid 的起點對齊。 (4)計算已經轉成 grid 檔的每個土地利用之坡度值，以空間分析工具(Spatial Analyst Tools)>擷取(Extractions)>取樣(Sample)去計算，結果為 dbf 檔，接著將資料輸出(export)到 Excel 去整理。 (5)進行坡度分級，將所有土地利用的坡度分級所佔面積以柱狀圖呈現。 2.地質：中央地質調查所製作之 TWD97 全臺地質圖。以大同鄉的範圍去 Clip 以得出大同鄉的地質圖層檔案(shp.)，接著進行資料的整理。 3.河道距離：交通部運研所之 TWD97 圖資。以多元環域(Multiple Ring Buffer) 得出次序資料，並轉成網格檔。 4.雨量：中央氣象局自動雨量測站。而雨量的圖層建立方法如下： (1)資料來源為中央氣象局自動雨量測站，打開此資料檔並找出研究區周邊的測站。 (2)選取各測站之經緯度座標將之轉換成 TWD97 座標，可參考使用成功大學水利工程研究所的座標轉換網站。 (3)將轉好之 TWD97 座標位置輸入(import)進去 GIS。 (4)建立一個點(point)資料的 shp.，並開始建立各測站的屬性(雨量)資料，屬 18.