大高雄地區坡地社區邊坡潛勢災害環境風險評估模式與準則之建置與應用---子計畫：紅外線偵測技術應用於高雄坡地社區邊坡穩定性監測與預警參數值之訂定(I)

行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告

子計畫：紅外線偵測技術應用於高雄坡地社區邊坡穩定性監

測與預警參數值之訂定(I)

計畫類別： 整合型計畫 計畫編號： NSC93-2625-Z-151-002- 執行期間： 93 年 08 月 01 日至 94 年 07 月 31 日 執行單位： 國立高雄應用科技大學土木工程系 計畫主持人： 許琦 共同主持人： 曾國鴻 計畫參與人員： 何坤居 顏清輝 報告類型： 完整報告 處理方式： 本計畫涉及專利或其他智慧財產權，2 年後可公開查詢

中 華 民 國 94 年 10 月 31 日

行政院國家科學委員會補助專題研究計畫成果完整報告

紅外線偵測技術應用於高雄社區邊坡穩定性監測及預警參數值之訂定

計畫類別：專題研究計畫

計畫編號：NSC93－2625－Z－151－002

執行期間：93 年 08 月 01 日至 94 年 07 月 31 日

計畫主持人：許琦

共同主持人：曾國鴻

計畫參與人員：何坤居、顏清輝

執行單位：國立高雄應用科技大學

中華民國

94 年 10 月 31 日

紅外線偵測技術應用於高雄社區邊坡穩定性監測及預警參數值之訂定

許 琦 何坤居 顏清輝 國立高雄應用科技大學土木工程學系

摘要

近年來高雄地區人口急速增加，休閒旅遊也漸受重視，山坡地區開挖的發展 如雨後春筍般的篷勃發展，如風景區、學校、別墅、遊憩區等，促使高雄快速蛻 變成南方的新都會中心，但也使高雄老坡地社區人口產生高度集中現象以及位處 於易溶解之石灰岩覆蓋於易軟化之泥岩的惡劣地質環境，故坡地若發生災害，所 造成之人命與財產之損失絕不亞於林肯大郡、神木村。 以紅外線之熱能吸附反射顯像技術判定邊坡內部土壤結構或岩性構造之穩 定性，進而訂其邊坡破壞之臨界預警參數值，建立環境風險評估指標與機率風險 評估分析模式，以益於坡地社區邊坡潛勢災害之防救處理，本研究第一年度將以 大高雄石灰岩區坡地社區邊坡之熱紅外線影像特徵研究為主旨，蒐集二處以上人 口密集度高之典型石灰岩坡地的地形、地質及植被特徵，建立石灰岩區坡坡地社 區之邊坡紅外線影像特徵資料庫，以發展熱紅外線影像應用於邊坡潛在危險評估 技術，藉由現場調查與熱像探測方式，找出發生災害潛能較高的邊坡。 由調查自然邊坡特性評估中，發現在不同陽光照射條件下，會造成不同岩性 間的溫度變化過程不盡相同，且使用清晨或傍晚未受太陽光影響下的熱影像圖 徵，可避免地形、陽光、天候的影響，得以進行相互探討比對。經考察現場地貌 相片及熱像圖特徵，初步研究顯示，發現邊坡上植生態和露頭之溫度變化不盡相 同，可推測邊坡曾經產生邊坡滑動。 關鍵字:紅外線、邊坡穩定、預警參數

Infrared Thermography Applied on the Monitoring and Forecasting of

Slope Stability for the Community on Hillslope at Kaohsiung City in

Taiwan

Sheu Chyi Ho Kun Chu Yan Ching Huei Department of Civil Engineering,

National Kaohsiung University of Applied Sciences Kaohsiung, Taiwan 807, R.O.C

Abstract

Due to population increased rapidly in past years in Kaohsiung. At the same time, it is paying attention to amusement and travel. The hillslope have been excavated exuberantly as the area of scenic spots, school, villa and entertained area, etc. Because Kaohsiung becomes a new capital of the south Taiwan, the old community’s population produced the highly centralized in and near the bad geoenviroment that dissolved limestone covered on mudstone. Collectivity safety of the lives and property has been suffered heavy losses from the risk of slope calamity. The purpose of this research is to be application of infrared thermography for judgment the soil structure or the rock structure stability on the slope and to be making a critical for forecast warning parameter value.

In order to understand the index in environment risk and probability risk on the slope of limestone in Kaohsiung’s community, a way of analyses method by using infrared thermography system was first set up. More than two proper typical limestone slope characteristics of topography, geology and vegetation are investigated. The database is also established as thermal image characteristic of limestone district. By the way, investigating the site and thermograph find out that high potential energy to slip will be derived on the slope.

While investigating the natural hillside for assessing, we can find it under different condition of sunshine. The course of temperature changing is not the same among various kind of rock quality. The thermal image is applied without influencing by sunlight in early morning or in evening. It can avoid the influence of the

topography, sunshine, weather, which to compare with each other. Preliminary research is show that the temperature changing of planting and exposed soil is different on the slope. It is conclude that the slope has been slipped.

目 錄

中文摘要 --- Ⅰ 英文摘要 --- Ⅱ 目錄 --- Ⅲ 表目錄 --- Ⅴ 圖目錄 --- Ⅵ 第一章、 前言--- 1 1.1 研究動機 --- 1 1.2 研究目的--- 2 1.3 研究流程--- 2 第二章、 相關研究--- 4 2.1 噴漿坡孔洞檢--- 4 2.2 舖面裂縫檢測--- 5 2.3 隧道襯砌及礦區地檢測--- 6 2.4 土石流監測--- 7 2.5 建築施工品質檢測--- 8 第三章、 研究方法--- 10 3.1 儀器設備--- 10 3.1.1 比重瓶試驗--- 10 3.1.2 TM-917 精密型溫度計--- 10 3.1.3 AVIO TVS-200 紅外線熱像測溫儀--- 10 3.1.4 數位相機--- 11 3.1.5 CF GPS Rrceiver/GM-270 ULTRA--- 11 3.2 校核試驗之試樣及材料--- 11 3.2.1 砂、黏土配比試體--- 11 3.2.2 黑色帆布--- 11 3.3 試驗及調查步驟--- 11 3.3.1 校核試驗--- 11 3.3.2 野外調查--- 12 第四章、 結果與討論--- 13 4.1 室內校核試驗結果--- 13 4.1.1 含水量對紅外線溫度之影響--- 13 4.1.2 不同材料之紅外線溫度攝測結果--- 14 4.1.3 紅外線熱像測溫儀放射率--- 15 4.2 野外調查結果--- 15 4.2.1 壽山區邊坡及其擋土、護坡熱影像特性--- 16

4.2.2 半屏山東側邊坡熱影像特性--- 19 4.3 不同材質之Δε/∆t 變化時性--- 20 4.3.1 擋土構造物及岩石--- 20 4.3.2 邊坡植被--- 20 第五章、 結論與建議--- 43 5.1 結論--- 43 5.2 建議--- 44 參考文獻--- 45

表 目 錄

表4.1 校核試樣基本物性--- 21 表4.2 土、水等材料之輻射放率，ξ值（20oC 時）--- 21 表4.3 紅溫比與放射率直綠迴歸(Y=Aξ+B，R2)--- 21 表4.4 紅溫比與放射率直線迴歸(Y=Aξ+B，R2)--- 22 表4.5 幾種典型地質材料的熱惰量--- 22 表4.6 不同材質之Δε/∆t(1/hr)統計結果--- 23

圖 目 錄

圖1.1 主要研究流程圖--- 3 圖4.1 粘土在不同含水量下紅溫比（紅外線溫度/溫度計溫度）與攝測 距離關係--- 24 圖4.2 砂土在不同含水量下紅溫比（紅外線溫度/溫度計溫度）與攝測 距離關係--- 24 圖4.3 砂、粘混合土在不同含水量下紅溫比（紅外線溫度/溫度計溫度） 與攝測距離關係--- 24 圖4.4 含水量ω=10%時粘土、砂土、砂粘混合土的ε值與測攝距離關 係--- 25 圖4.5 含水量ω=13%時粘土、砂土、砂粘混合土的ε值與測攝距離關 係--- 25 圖4.6 等攝距離(1m)下放射率與紅溫比（紅外線溫度/溫度計溫度）關係 --- 26 圖4.7 等攝距離(2m)下放射率與紅溫比（紅外線溫度/溫度計溫度）關係 --- 27 圖4.8 十八王公廟左側道路邊坡之熱影像圖徵與現場地貌--- 28 圖4.9 十八王公廟左側道路邊坡之不同材質歷時溫度--- 29 圖4.10 十八王公廟左側道路邊坡之不同材質每小時溫度差--- 30 圖4.11 中山大學隧道東口之熱影像圖徵與現場地貌--- 31 圖4.12 中山大學隧道東口之不同材質歷時溫度--- 32 圖4.13 中山大學隧道東口之不同材質每小時溫度差--- 33 圖4.14 壽山國中操場西側邊坡之熱影像圖徵與現場地貌--- 34 圖4.15 壽山國中操場西側邊坡之不同材質之歷時溫度--- 35 圖4.16 壽山國中操場西側邊坡之不同材質之每小時溫度差--- 36 圖4.17 鼓山三路 185 巷 8-1 號邊坡之熱影像圖徵與現場地貌--- 37 圖4.18 鼓山三路 185 巷 8-1 號邊坡之不同材質歷時溫度--- 38 圖4.19 鼓山三路 185 巷 8-1 號邊坡之不同材質每小時溫度差--- 39 圖4.20 半屏山東側邊坡之熱影像圖徵與現場地貌--- 40 圖4.21 半屏山東側邊坡之不同材質之歷時溫度及溫差柱狀圖--- 41 圖4.22 半屏山東側邊坡之不同材質之不同材質每小時溫度 42

第一章 前言

1.1 研究動機 高雄都會區主要包括高雄市和高雄縣，人口數共約有270萬人，短短百年間 高雄都會區總人口數增加近四百倍，由此人口數的倍數激增說明高雄都會區顯著 的發展與變遷，進而亦促使高雄快速蛻變成南方的新都會中心。 高雄都會區山坡地地質分區主要包括中央山脈西翼破碎板岩區，麓山地帶礫 岩、砂岩和泥岩等軟岩區和壽山、半屏山和大、小崗山石灰岩區。近年來由於人 口急速增加和休閒旅遊受重視，高雄都會區坡地社區（含風景區、寺廟、學校） 的開發如雨後春筍般的蓬勃發展，例如藤枝森林風景特定區、六 溫泉特定區、 高雄縣燕巢大學城特定區、大高雄華城坡地社區、大社坡地社區和宏國旗山新市 鎮等等。另外遠近馳名萬壽山、半屏山、觀音山以及大小崗山等亦屬之，其除是 旅遊景點外，亦是萬家燈火的老坡地社區。綜觀這些坡地社區雖無林肯大郡之轟 隆災害，也無神木村之土石流威名，然而從高雄老坡地社區人口高度集中現象以 及位處於易溶解之石灰岩覆蓋於易軟化之泥岩的惡劣地質環境觀點而言，坡地災 害風險所將造成之人命與財產之損失絕不亞於林肯大郡，亦將不少於神木村。然 而，只見北林肯（坡地社區）、中神木（土石流）政府花了大筆大筆經費研究與 整治，卻少見政府對南高雄（坡地社區）之投資。 所幸，永續會發現此一問點，而擬以都會區坡地災害為主題，進行一系列防 災研究。有鑒於高雄都會區坡地社區中坡地具有極高的坡地災害危險，且為防範 災害於末然，國立屏東科技大學土木工程系蔡光榮教授整合高屏技專院校相關師 資，進行「大高雄地區坡地社區邊坡潛勢災害環境風險評估模式與準則之建置與 應用」研究，期能運用遙測技術結合GIS，對區域內之坡地社區之植生自然立地 環境優劣勢調查，並以紅外線之熱能吸附反射顯像技術判定邊坡內部土壤結構或 岩性構造之穩定性，進而訂定其邊坡破壞之臨界預警參數值。另外，亦依不同地 層岩性和地質構造之空間分佈特性，進行影響坡地社區邊坡安定之地質因子檢討 分析與其危岩體分類，以建立鄰近大高雄都會區之典型坡地社區邊坡潛勢災害環 境風險評估指標值與機率風險評估分析模式。最後期能完成大高雄都會區週圍坡 地社區潛在環境地質災害潛能圖，以益於坡地社區邊坡潛勢災害之防救處理。

1.2 研究目的 在研究團隊所擬定研究方針下，本第一年度研究將以大高雄石灰岩區坡地社 區邊坡之熱紅外線影像特徵研究為主旨，其目的係因大高雄石灰岩區主要包括萬 壽山、半屏山、駱駝山、觀音山、大崗山以及小崗山，山中除景點處處，山、遊 兩客亦絡繹不絕。山麓寺廟香火鼎盛、百家爭鳴，山脚下更是車水馬龍、萬家燈 火。雖然大高雄的石灰岩區在石灰岩與水舞者共同合作，而創造了美麗的喀斯特 地形景觀，然而覆蓋其下的泥岩基岩亦由此而易受水舞者侵蝕而軟化，潛在危險 蠢蠢生焉。尤其回顧半屏山、壽山與大、小崗山過去的大崩山歷史以及現在潛潛 移動事跡，無一不是在散發美麗外衣下的警訊。 因鑒於此，本研究方法係選定人口密集度高之典型石灰岩區坡地社區至少二 處以上，以紅外線相機(Infrared Camera)到現地拍攝熱紅外線影像，並分析石灰 岩區坡地的地形、地質以及植被特徵，俾以建立石灰岩區坡地社區之邊坡熱紅外 線影像特徵資料庫，以發展熱紅外線影像應用於邊坡潛在危險評估技術。 1.3 研究流程 本文研究方法及流程如圖1.1所示，兹簡述如下﹕ 1.蒐集資料﹕蒐集現有熱紅外線影像相關理論與技術文獻，尤其滲水、裂縫、 溫度與材料關係，並研析其問題和突破點。 2.試驗模擬和儀器校正﹕採大高雄石灰岩、粘土、砂等材料建置不同含水量 試樣，並埋置溫度感測器以量測不同含水量之土、岩材料溫度變化，且將 其與熱紅外線影像解析結果相比較，以建立熱紅外線影像之特徵，俾以做 為野外調查解析之參考基準。 3.現地調查﹕以熱紅外線相機於不同日照時擷取坡地之數值熱影像，並以影 像處理技術加以解析，結果再與摸擬試驗者比較，以供修正熱紅外線影像 之特徵資料庫之用。

圖1.1 主要研究流程圖 檢核點佈設 熱紅外線影像擷取 現場試驗資料分析 現場勘察 土樣物性試驗 蒐集與回顧相關文獻 試驗資料分析 試驗模擬和儀器校正 試體製作 整合和比對分析 結論與建議 確立研究動機與目地

第二章

相關研究

熱影像技術常應用於軍事上的偵測、監視及測繪、工業材料的檢驗、醫療診 斷以及科學研究等。部分學者將熱影像技術應用於土木工程上，其研究成果如下： 2.1 噴漿坡孔洞檢測 日本建設省土木研究所長谷川 秀人等人，於1996年利用熱紅外線映像法， 對噴漿護坡進行研究，指出若噴漿背後邊坡內如果有孔洞存在，即會產生熱傳導 上的差異性，以不同厚度之混凝土砂箱並放入不同傳導介質如水、土、空氣等進 行試驗，由砂箱試驗成果發現內部傳導物質若為空氣時，其外部混凝土表面溫度 上升率為最高，即當噴漿內部產生孔洞時，其外部混凝土表面溫度上升率為最高 另於現地噴漿護坡試驗方面，空洞部分與密著完好部分相比，當溫度上升時，其 空洞部分的溫度變化較大，而密著完好部分的溫度變化比較小，並就噴漿護坡應 用及測定上需注意的事項提出如下之建議: 1.天候條件:晴天與陰天是較好的測定環境，需避開降雨與降雪的天氣。 2.現地條件:日照造成噴漿表面溫度變化，因此日照的角度及時間均需考量。 3.適用條件:當噴漿層厚度過厚時，則會造成精度低下的情況。 4.距離條件:當儀器與測定物距離過長，則會造成精度低下的情況。 5.植生存在:植生會造成計測上的困難，量得的表面溫度乃植生的溫度，而非 植生下物體的溫度。 6.凹凸表面:邊坡表面的凹凸起伏，於不同角度的陽光照射下會產生陰影，影 響計測結果。 7.濕潤部分:表面流水與濕潤部分，均會造成計測上的困難，而無法測出空洞 處，只能測出水的表面溫度。

2.2 舖面裂縫檢測 OSTROWSKI Christpher等人以紅外線熱影像法為非破壞技術，能直接感測 從被測物體的紅外輻射，因此能夠檢測不同的表面溫度，當熱傳導遇到裂縫將使 的表面溫度分配不相似，使用非破壞技術的紅外線熱影像搭配熱阻抗方法，盡可 能顯示出地表下岩石的可能缺陷裂縫，研究中使用頻譜域作為參數，銜接熱阻抗 理念並使用逆轉換理論，透過類比與電子或機械系統，定義出熱阻抗輸入傳導平 面系統，使用q(w)和f(w)分別代表溫度向量和流矢量到平面系統，輸入抗阻Ze依 紅外系統藉由轉換矩陣和輸出邊界情況來辨識，使用紅外四極理論計算出熱阻抗 系統，由特徵熱阻抗Zm將材料視為半無限介質，假如從紅外線的物理特性中認 為介質是連續的，即代表混凝土和地表示相對關閉，也就是材料彼此是接觸的， 否則，將視為不連續，亦指材料間有裂縫產生。 A.Moropoulou等人(2001年)利用熱紅外線影像技術對於希臘的雅典機場跑 道進行研究，分別針對機場內三個不同位置的跑道進行評估，第一部份為提供小 型私人飛機或直昇機使用，對這區域而言是使用碾碎岩石當作舖面材料，當熱影 像圖中有溫度差異超過0.5℃時，將被標示為裂縫，這些裂縫佔調查區域的27%。 第二部份為bravo taxiway，其跑道採用瀝青作為舖面材料，在影像中顯示殘餘裂 線有極大溫度差異，並指出跑道上的缺陷位置，這些瑕疵裂縫佔熱影像圖的 18%。第三部份為主要機場跑道，其跑道採用超過30公分厚度的瀝青作為鋪面材 料，從熱影像圖和溫度長條圖顯示出兩條裂縫，此兩條裂縫分別佔熱影像圖的 18%和22%，指出這兩條裂縫是由於施工不良所造成的。 最後，在調查過程中，用以顯示不同材料成份，提出須考慮事項有﹕ 1.雲層覆蓋:調查期間盡量在微量或沒有雲層覆蓋時進行，減少太陽輻射能量 損失，使道路能有效釋放紅外輻射。 2.地面溼度:溼度影響表面溫度之分佈，造成表面溫度的不均勻，形成一瑕疵 裂縫而影響熱傳導效果，使紅外輻射釋放不均勻。 3.太陽輻射:應在白天太陽輻射迅速吸收或釋放輻射時進行道路評估。 4.表面組織:表面裂縫將影響放射率大小。 紅外線熱影像這非破壞技術在大面積上的使用優於破壞性方法，如在瀝青道 路或飛機跑道的裂縫檢測，試驗過程快速掃瞄且不用破壞結構體，可大量節省時 間、人力、物力、機具等，此外，紅外線熱影像技術亦優於其他非破壞方法，其 原因有下列幾點：

1.因紅外線設備是無危險的，不用發射任何輻射線，只需評估從被量測物體 所發射的紅外輻射線。 2.紅外線熱影像為區域面積技術調查，不像其他非破壞檢測方法不是點就是 線的量測。 3.紅外線熱像試驗視環境情況需求，可能要檢測時間為數天或數夜晚。 熱影像技術最大的限制是無法確認物體裂縫的尺寸(深度和厚度)，因此，要 持續的監測才能評估機場跑道的有效性。 另外，周家蓓等人(1996年)針對鋪面 裂與塊狀裂縫的辨識分析，收集相關 嚴重破壞程度、範圍、尺寸等資料，並對鋪面影像切割處理、鋪面影像辨識、鋪 面破壞影像量化三部份進行研究‧以”影像熵”觀念，使用Kapur法切割影像中的 物體與背景分離，再取相同面積的縱向裂縫、橫向裂縫、 裂、塊狀裂縫、坑洞 二值化影像進行辨識，在電腦視覺的連通量標示法(connected component labeling algorithms)對舖面破壞之量化進行較深入探討，其研究實際案例成果，對於原先 縱向裂縫、橫向裂縫、 裂、塊狀裂縫辨識正確率已可達完善，對所增加的坑洞 辨識正確率亦頗高。 2.3 隧道襯砌及礦區地檢測 Edard L.McHgh 等 人 (2000 年 ) 使 用 紅 外 線 分 光 影 像 (spectro-polarimetric imager,SPI)檢測礦區表面是否會產生坡地的破壞，以減少礦工的死亡人數，SPI 使用acousto光學調整濾波器(acousto-optical tunable filter,AOTF)去控制波長，利用 位相減速器去量測偏振特徵，並用數位相機和電腦去抓取資料，在現場量測地點 為California東南方礦區，從中獲得現地的高牆(highwall)、礦脈的裸露、手取樣 品(hand sample)、鑽心等影像，擷取到完全吻合bastnaesite的影像，雖然分光儀的 影像受到無線頻率雜訊的影響，但可使用AOTF來調準將雜訊降到最低‧礦坑是 否產生軟弱岩石的滑動災害，其影響因素包括高牆的現場破壞和軟弱岩石的幾何 力學排列關係。其研究分析方法如下： 1.用分光儀影像去確認弱岩及礦物存在，其機制是用分光儀接收不同物體所 發射出的紅外特性，分別對不同物體進行分析。 2.用高解析度的影像去確認岩石礦物，並提供高牆礦區地質圖的資訊和其他 坡地斷定危險的依據。

3.對於影像的處理部分，第一採用 ENVI's Spectral Angle Mapper(SAM)分 析軟體，將影像假設分為＂礦砂＇和＇整體＇兩部分，roi 多邊型的大小

對影像結果有稍微影響，將影像調準校正以減少垂直條紋，第二是應用最 小雜訊波段轉換(MNF)，採用 8~11 轉換波段去減少雜訊的產生。 研究使用高解析影像法間接地描繪現地質礦物組成的特徵，SPI可明確地分 析區分所收集的多重分光影像和礦物組成，應用AOTF技術能分析地質材料，並 提出紅外光譜在2~2.5微米時，對於黏土會突顯更多的特徵，有助於現地地質圖 的繪製。 此外，沈永年(2004年)將紅外線熱影像應用在隧道襯砌結構非破壞檢測，研 究指出隧道襯砌之裂縫、空洞等瑕疵，可透過紅外線探測與比對色階，可判斷初 期位置、大小與範圍，發現隧道襯砌之孔洞與裂縫部位，其紅外線熱影像溫度差 異變化大於沒有裂縫之襯砌。紅外線檢測所接收的能量與放射率有關，被測物溫 度、環境所輻射之紅外線經被測物之反射及經由穿透被測物而到達檢測器之能 量，其影響混凝土表面溫度變化的因素有： 1.材料表面條件:粗糙表面的放射率大於較光滑平面物體大。 2.材料內部結構組織情形:每一種材料的傳導係數皆不相同孔隙率過高，將大 幅降低傳導能力。 3.周圍環境條件:週遭溫度、太陽輻射、風速、表面溼度等。 利用大區域掃描，先找出瑕疵的平面位置，再配合其他非破壞檢測進行點的 檢測，找出瑕疵的位置，在溫度較高的混凝土中，其表面疏鬆和孔隙較多，熱傳 導受到阻礙在表面形成熱堆積，使溫度變化不一而找出裂縫位置。 2.4 土石流監測 李璟芳(2002)使用機械視覺應用於土石流監測，針對不同土石流流動現象進 行數位影像處理，以非接觸視方式判斷土石流是否發生，以供土石流監測應用之 參考，以強化惡化影像之前至處理與判是土石流發生之影像監測方法兩方向為 主，前者包括非均向照明校正、局部亮度等值化、靜態背景還原與數學邏輯運算 等處理，後者則針對土石流發生流動過程所產生之變化與影像特徵進行研析，研 擬出土石流波前判識、現場溪床之特定物辨識、土石流與洪水紋理判識、多重濾 波影像判識、紅外線熱影像判識、土石流上物體之運移速度推廣等六種監測方 法，研究進行室內運移物體速度檢定實驗、特定物位移實驗、熱像-降雨能量衰 減等實驗，並根據現地土石流觀測影像進行前處理與判識門檻值之分析，將實驗 結果以樣板匹配法、紋理參數分析、特定物位移監測法、倒轉遞類神經網路分類、 紅外線熱影像紋理判別等分析加以研判，結果顯示土石流波前亮度擾動能量約為 洪水之2.5倍，影像紋理在統計模式下與類神經網路分類模擬下，判識正確率可

達90%，而土石流與洪水影像在多重濾波影像判識分類下，其成功辨識率約為 98%，運移物體速度推估判識誤差約低於15%以下。

2.5 建築施工品質檢測

陳俊菁(2004)將紅外線攝溫影像術（Infrared Thermography, IRT）應用於檢 測磁磚黏貼之完整性，使用紅外線熱影像儀（Infrared camera）拍攝磁磚表面溫 度熱影像圖（Infrared images），觀察溫度分佈差異處而找出黏貼不完整的範圍 及位置，其判斷結果準確且快速，且可現場檢測較大範圍之磁磚。推廣使用紅外 線攝溫影像術檢測新建工程之磁磚施工品質，或評估使用中建築物之磁磚現況， 作為維修補強之依據，應可促進建築物外牆之完整保持，並達到建築物公共安全 的要求。 實驗流程：以紅外線熱影像儀所顯示之牆面位置為實驗範圍並拍攝熱影像圖 後，以粉筆將該實驗範圍標示於牆面，使用鐵鎚敲擊磁磚表面，磁磚黏貼不完整 處之聲音會較高頻（空洞聲），而黏貼完整處之聲音會較低頻（厚實聲）。 實驗結果發現，打診法使用鐵鎚敲擊磁磚表面，若施力過當易造成磁磚破 裂，在黏貼不完整處尤其容易發生此情況，判斷時檢測人員以人為主觀判定磁磚 黏貼之不完整處，缺乏學理上之依據與實際之判讀資料，因此較難以判斷黏貼不 完整處之位置及範圍，再者與紅外線熱影像圖比對發現，使用鐵鎚敲擊熱影像圖 所顯示之黏貼不完整範圍較小處，難以辨別敲擊聲是否為高頻，而敲擊熱影像圖 所顯示之黏貼不完整範圍較大處，可清楚辨別敲擊聲為高頻，由此可知打診法較 難以判斷黏貼不完整範圍較小處，僅對於黏貼不完整範圍較大處有較佳之判斷。 此外，亦提出以下結論與建議: 1.熱影像圖能具體呈現磁磚黏貼不完整處位置及範圍，提供判斷之準則及論 證，有別於打診法難以判斷磁磚黏貼不完整處之確實位置及範圍，且以人 為主觀判斷為主，缺乏論證之依據。 2.熱影像圖顯示之結果與將磁磚剝離牆面顯示之實際黏貼情況相符，驗證此 法判斷上具有準確性。 3.打診法與紅外線熱影像圖比對得知，打診法較難以判斷熱影像圖所顯示之 黏貼不完整範圍較小處，僅對於黏貼不完整範圍較大處有較佳之判斷。而 紅外線熱影像圖能清楚顯示大範圍及小範圍之黏貼不完整處，可使檢測人 員易於判讀，準確性優於打診法。 4.紅外線攝溫影像術進行檢測時不需破壞及接觸磁磚，其檢測的範圍是以面 為單位，有別於打診法進行檢測時需使用鐵鎚或其它物品敲擊磁磚表面，

若施力過當易造成磁磚破裂，其檢測的範圍是以點為單位。紅外線攝溫影 像術具有非破壞、方便、快速與檢測範圍較大等多項優點。

5.紅外線熱影像儀操作簡便，儀器顯示之熱影像圖清楚辨識且易於對使用者 說明其含意。因此，在推廣此項技術時，使用者較容易操作及學習。

第三章

研究方法

3.1 儀器設備 3.1.1 比重瓶試驗 求出黏土、砂、黏土+砂各土樣比重Gs，計算土樣相關物性。 3.1.2 TM-917 精密型溫度計 1.62mm×34mm 超大 LCD 螢幕顯示。 2.溫度解析度為 0.01℃、精度為 0.1℃。 3.溫度量測範圍為-200℃~850℃。 4.提供℃和℉溫度量測。 5.輸出介面採 RS232 傳輸。 6.PT-100 白金探棒：用來接觸量測物體表面溫度，並連接到 TM-917 溫度計 顯示出表面溫度值。 3.1.3 AVIO TVS-200 紅外線熱像測溫儀 1.影像解析度為 320×240、溫度解析度為 0.1℃。 2.熱影像系統是用一種不用接觸物件，去觀測表面溫度的設備，並顯示溫度， 將熱影像顯示在彩色液晶螢幕。 3.輕巧的面積式紅外線檢知器(microbolometer)，運用最新技術，不用冷卻 劑，比起以前的產品不需要耗材，不用補充冷卻劑。 4.因靈敏度採用長波段的檢知器，即使白天在太陽光輻射線下測量，也可以 得到精準的溫度，而不會受到干擾。 5.內建 3.5 大尺寸液晶顯示螢幕，影像清晰，採用四個按鍵和 cross 式按鈕， 操作方便。 6.具有將熱影像記錄大容量高密度的 PCMCIA 卡上，用一個簡單的資料介面即 可與電腦連接分析。

7.TAS 紅外線熱像分析系統:熱影像溫度分析處理。 3.1.4 數位相機 Nikon COOLPIX 5700數位相機，最高像素為2560*1920、數位變焦4倍、感 光度最高800。 1.有效像素為 500 萬，最大影像尺寸為 2560×1920。 2.數位變焦 4 倍、感光度最高 800。 3.對焦範圍為 50cm 至無限遠，於微模式時為 3cm 至無限遠(∞)。 4.多角度 LCD 適用於任何位置的拍攝。 3.1.5 CF GPS Rrceiver/GM-270 ULTRA 尋找現場邊坡位置及測攝位置定位。 3.2 校核試驗之試樣及材料 3.2.1 砂、黏土配比試體 取適量的砂、黏土、砂和黏土各半三種土樣，施作各項物理性質試驗，並配 10cm×10cm×3cm之不同含水量試體，並以TM-917 精密型溫度計和TVS-200紅外 線熱像測溫儀來量測溫度。 3.2.2 黑色帆布 作為背景使用，減少紅外輻射反射量。 3.3 試驗及調查步驟 3.3.1 校核試驗 1.取出適當的土樣，針對砂、黏、砂黏土三種做比重試驗，求取 Gs、γd、 e 等物性。 2.試體製作(採用砂和黏土，取不同含水量加以配比)。 3.將溫度計探棒置於試體表面，讀取試體表面溫度。 4.以紅外線熱像測溫儀水平照相並垂直於試體表面。

5.紅外線熱像測溫儀照相位置距試體為 1m、1.5m、2m、2.5m、3m，量測 距離與紅外溫度關係，並量測該位置溫度計的讀數。 6.紅外線熱像測溫儀照相位置距試體為 1m、2m 處，調整不同放射率來讀 取溫度，量測放射率和紅外溫度關係。 7.室內試驗資料分析。 3.3.2 野外調查 1.以 CF GPS Rrceiver/GM-270 ULTRA 勘查欲測地點(壽山調查區邊坡對調 查36 點位)。 2.現場紅外線熱像測溫儀量測擋土邊坡植生等溫度，各點位的拍攝時間約 從AM6:30~PM:6:30，約每小時拍攝一次，經由長時間拍攝各點位邊坡熱 影像獲得之歷時溫度變化資訊，瞭解邊坡上不同組成物質之溫度歷時變 化特性。 3.由於邊坡面積廣大，故拍攝熱影像時須轉動紅外線熱像測溫儀。 4.將拍攝完成之各點位熱像接合成圖。 5.記錄邊坡於熱影像圖上所具有之圖形特徵。 6.現場試驗資料分析。 7.實驗室和現場試驗比對分析，評估邊坡災害潛能。

第四章

結果與討論

4.1 室內校核試驗結果 4.1.1 含水量對紅外線溫度之影響 Moropoulou 等人(2001)利用熱紅外線影像技術對於希臘的雅典機場跑道進 行研究時，指出地面溼度為影響表面溫度的重要因素。於此，本文分別製作粘土、 砂以及砂、粘土等比例之10×10×3cm 試樣（各試樣之基本物性如表 4.1 所示）， 並將紅外線熱像測溫儀架設距試樣正面之1m、1.5m、2m、2.5m 及 3m 等不同距 離，而且調整放射率為1.0 來攝測試樣溫度。圖 4.1～圖 4.3 即粘土、砂土與砂、 粘混合土試樣中心處之紅外線熱像測溫結果與精密型溫度計量測同點之紅溫比 （=紅外線溫度/溫度計溫度）與攝測距離關係，從圖中可獲得以下幾項結果﹕ 1.三種試樣所測得之紅溫比的範圉，粘土在 0.91～0.976 間，砂土為 0.95～ 0.99 間，而混合土則在 0.892～0.976 間變動。此結果顯示以紅外線熱像測 溫結果均小於實測溫度約0.01~0.1 倍，而且有隨量測距離增加而增大之趨 勢。 2.對粘土而言，含水量約 16%、飽和度 80%時有最低紅溫比，而且其值亦有 隨測距而降低之情形，但在超過此含水量後則紅溫比有增加趨勢。此外， 在低含水量的情况下，其紅溫比較大約在0.958～0.976 之間變動，同時也 較不受測距影響。 3.對砂土而言，含水量約在 10%、飽和度約為 56%時有最低紅溫比，而且其 值亦有隨測距而降低之情形，但在超過此含水量後則紅溫比也有增加趨 勢。此外，在低含水量的情况下，其紅溫比較大約為0.968～0.988 左右， 且受測距影響亦較小。 4.對混合土而言，在低含水量（ω=8～10%）時反而有較低紅溫比，而在高 含水量（ω=13～16%）時則其紅溫比較大（約 0.95～0.975）。造成此結果 可能係因砂、粘土混合具有較高飽和度，因此具有較大輻射放率(ξ=0.96) 之水所提供之表面輻射溫度較大，進而促使紅溫比較高且較相對穩定。 5.對以上檢測結果，或可建立以下模式來加以說明﹕ 設總輻射溫度﹕T×V =Tw×Vw +Ts ×Vs +Ta ×Va ---(4.1) 單位體積輻射溫度﹕ V V T V V T V V T T a a s s w w× + × + × = ---(4.2)

又設 Tw =εwTE，TS =εSTE，Ta =εaTE ---(4.3) 將(4.3)代入(4.2)整理可獲得(4.4)式，即 a s w E e e S e e Se T T _{ε ε ε} ε + + + + + = = 1 1 1 1 ---(4.4) 在上數式中﹔V、Vw、Vs、Va分別為土壤、水、土粒和空氣之體積﹔ T、Tw、Ts、Ta分別為土壤、水、土粒和空氣之輻射溫度， ε、εw、εs、εa分別為土壤、水、土粒和空氣之環溫輻射率， Te為環境溫度， ，、e S S、 分別表示為土壤的飽和、非飽和度及空隙比。 對(4.4)式而言，若以孔隙率以及飽和度 S 表示，則 a s w n S n Snε ε ε ε = +(1− ) +(1− ) ---(4.5) 在(4.5)式中﹕n、n=(1−n)分別代表土壤的孔隙率、非孔隙率。 從(4.5)式知，當低含水量時，土壤的輻射溫度主要受土壤顆粒影響，而當含 水量增大或飽和度增加，則其輻射溫度便受土中水的影響。因此，對砂、粘土混 合土壤而言，由於其有較小孔隙比與較大飽和度，因而總體輻射率較接近純水的 0.96(表 4.2)外，造成之紅溫比亦較大，而且較不受攝測距離影響。同此之道，粘 土、砂土在低含水量或低飽和度時，其總體輻射率較接近砂的 0.90 或乾土之 0.92，因此的紅溫比較大外，也相對較不受攝測距離之影響。 此外，從表 4.3 中得知黏土的環溫輻射比ε=0.742，砂土的ε=0.770，而砂 黏土則為ε=0.753，顯示出ε砂土>ε砂黏土>ε黏土之情況。 4.1.2 不同材料之紅外線溫度攝測結果 在(4.5)式中之ε值可表示不同材質對紅外線熱像測溫反應狀態，圖 4.4 和圖 4.5 即室內校核試驗中含水量分別為ω=10%、ω=13%時粘土、砂土、砂粘混合 土的ε值與測攝距離關係。從圖中可知在ω=10%時其ε值有ε砂土>ε砂粘土>ε粒土

之勢，但當ω=13%則以ε砂粘土為最大，產生此結果係可能因砂粘土具有高乾土單 位重所造成。 另外，無論何種土壤，其ε值均隨測攝距離增加而減少，其可能係因為材料 輻射能在空氣中受阻隔消耗而產生衰減所致。 4.1.3 紅外線熱像測溫儀放射率 為探討紅外線熱像測溫儀放射率對測攝溫度之影響，本文改變紅外線熱像測 溫儀的放射率，即0.1、0.25、0.5、0.75、0.8、1.0，並對三種校核試樣進行攝測 距離為1m、2m 的測攝紅外線熱像溫度以及精密溫度計量測，再將結果整理成圖 4.6 和圖 4.7。從各圖可發現以下幾點結果： 1.三種土壤在放射率為 1.0 時其紅溫比最接近 1.0，而且隨著放射率的減少 其紅溫比亦隨之減少，甚至為負值。 2.在攝測距離 1m 和 2m 且放射率約等於 0.25、0.30 時，紅溫比近似 0 值。 換言之，紅外線熱像測溫儀所量測溫度為0oC。 3.當紅外線熱像測溫儀的放射率調到 0.1 時，紅溫比急速轉為負值，亦即紅 外線熱像測溫儀所量測溫度為負值，而且有隨含水量增加而負值變大之趨 勢。 4.將攝測距離 1m、2m，放射率ξ≧0.5 之紅溫比(Y)加以線性迴歸，並整理 成表4.4 所示。觀察表中各類別（全部）4 種含水量迴歸之直線斜率，可 發現無論測距為1m 或 2m，均有粘土>砂粘土>砂土之趨勢。 4.2 野外調查結果 熱惰量(Thermal inertia)對熱紅外線影像判釋有很大幫助，物體的熱惰量表示 該物體對外界溫度變化的反應靈敏度，可由下式求得: P= KρC ---(4.6) 式中 P:熱惰量 K:物體的熱傳導率 C:物體的比熱 ρ:物體的密度 熱惰量大的物體，其表面溫度上升緩慢，反之，熱惰性低的物體，其表面溫 度迅速變高，通常熱惰量較大的物質，會比具低熱惰量的物質，在整天中具有更 均勻的表面溫度，作為判斷物體之依據，表4.5 為幾種典型地質材料的熱惰量。

為探討紅外線熱像測溫儀於山坡地崩壞潛感調查之適用性，本文對大高雄 都會區內壽山與半屏山進行攝測調查。壽山區屬近距離調查，半屏山則採較遠距 離測攝。以下就針對壽山區石灰岩山區邊坡所進行眾多現場紅外線攝測結果擷取 四個點位來進行討論及評估。討論邊坡主要區分為曾受損及未受損，而且各選2 個場址來加以分析。另外，野外調查時間約從 AM6:30 至 PM6:30，俾以探討同 一天不同時段拍攝之熱影像圖徵，因邊坡上物質溫度變化不同而產生差異特性， 以達成藉由分析長時間拍攝之熱影像資訊，瞭解坡上不同物質之歷時溫度變化情 形。以下就四案例分節加以討論外，並對半屏山(案例五)之遠測攝結果亦加以分 析與比較。 4.2.1 壽山區邊坡及其擋土、護坡的熱影像特性 案例一﹕十八王公廟左側道路邊坡(曾經損壞) 十八王公廟位於中山大學西側門入口前停車場上方邊坡頂上，其旁有被列為 三級古蹟之舊英國領事舘。本區邊坡在1983 年曾發生邊坡崩壞事故，且在停車 場興建時亦挖斷坡角，因此興建約5m 高擋土牆來穩定邊坡以及保護三級古蹟。 此外，為讓遊客進出十八王公廟或舊英國領事舘之便利，在邊坡上開築一條寬約 5m 車道，其挖方側則建有 RC 擋土牆，如圖 4.8(b)所示。 本區地質表層為俗稱硓古石之石灰岩層，其下屬古亭坑層泥岩，由於硓石的 透水性佳，而易使泥岩因滲入水而軟化，也使本區地層容易沿著石灰岩與泥岩界 面產生滑動，考察圖4.8(b)現場地貌相片，可發現邊坡上植生態不近相同，推測 此邊坡於施工或初其使用期間曾產生邊坡滑動情況。 此外，從圖4.8(a)之熱影像圖徵亦可發現以下幾項結果: 1.圖 4.9(a)中環境溫度係指紅外線熱影像測溫儀所測得之測站處的環境背 景溫度，從圖中可獲知由早上 6：00 到下午 6：00，其溫度由低而高再轉 低，而約以早上 11：00~下午 2：00 間之環境溫度最高達約 38℃。 2.圖 4.9(b)係從紅外線熱影像測溫儀所量測樹木、擋土牆以及房屋等 5 項不 同材質之溫度歷時變化曲線，從圖中可看出熱影像溫度變化趨勢約略與圖 4.9(a)之環境溫度變化勢態一致。換言之，各種材質的熱輻射溫度深受環 境背景溫度影響。 3.圖 4.9(c)為各種不同材質之環溫輻射比(紅外線溫度/環境溫度)的歷時曲 線。考察該圖亦可發現其趨勢與圖 4.9(a)、(b)之情況相一致，其變動範 圍約在 0.72~0.95 間。

4.圖 4.10 為紅外線熱熱影像測溫儀測到之環境背景溫度、五個測點紅外線溫 度以及兩者比值(環溫輻射比)之每小時差異柱狀圖。從圖 4.10(a)中可得 知約在下午 1：30~3：00 左右環境溫度約為-1.5℃，其係因此期間天氣有 多次陣雨所致。 5.圖 4.10(b)、(c)的不同材質之每小時紅外線溫差或環境輻射比(ε值)變化 趨勢，並非完全與每小時環境溫度差一致。其原因可能係太陽照射角度改 變或物體陰影效應等造成。 6.從圖 4.10(c)測點 1、3、5 均屬樹木植被，其中測點 1 為原生樹木，其每 小時環溫輻射比(Δε/Δt)約在-0.06~0.05 間，而測點 3、5 則屬新植被 樹木，其Δε/Δt=-0.1~0.16 間，遠高於測點 1 之結果，顯示新舊植被對 紅外線輻射溫度之感應具有差異性。 7.圖 4.10(c)測點 2、4 屬 RC 構造物，其中測點 2 的Δε/Δt 值約在-0.08~0.16 間變動，而測點 4 為位於坡頂之建物，其Δε/Δt 值變動範圍為-0.06~0.18 間，比較兩者差異不大。 案例二﹕中山大學隧道東口(曾經損壞) 中山大學隧道東口位於高雄市位哈瑪星旗津渡船頭附近，是通往西子灣中山 大學的捷徑。據言是日治時代1928年(昭和3年)完工，其地質上部亦屬石灰岩、 下為泥岩基層。本案調查則為隧道口之疊式擋土牆及其護坡為主。從地表植被成 長情況而言，植生覆蓋率在50~70%之間，如圖4.11所示。以下就本調查區熱像 圖特徵以及選擇不同材質所之歷時溫度整理成圖4.12和圖4.13之結果討論如下: 1.從圖 4.12(a)可知環境溫度曲線約在 12 時達到 39℃後，有二次下降再上升趨 勢，其係因調查當天天氣有多次陣雨所造成。 2.從圖 4.12(b)得知測點 4 和測點 5 於接近中午時，測點 5 溫度上升變化較明 顯，其可能因為測點5 易受部份陽光直接照射所影響。 3.從圖 4.12(c)之環溫輻射比可知，ε約在 0.72～0.83 間變動，而且五個測點 的溫度變化差異不大，研判其可能原因為該位置的陽光被樹蔭或鄰房或隧 道洞口牆面擋住所造成。 4.從圖 4.13(a)～(c)之變化率可知，疊式擋土牆在早上 7～9 時升溫最快，隨後 溫度雖然有再增加，然而Δε/Δt 並無持續上升，而到下午雨後的 4～6 時 間雖環境溫度又上升至 38℃左右，但其Δε/Δt 並無再明顯上升，顯示大 雨後邊坡表面或各材質表面含有水份，而使輻射溫度變化不大之故。

案例三﹕壽山國中操場西側邊坡(未損壞) 壽山國中位於高雄動物園下方邊坡山脚處，其地質主要為地表之石灰岩層， 其下為崎脚層泥岩，再下層屬古亭坑層泥岩。本調查區之邊坡係壽山國中興建操 場挖斷坡脚所造成「斷脚邊坡」，而為穩固此斷脚邊坡其以錨定擋土牆以及植被 保護，而其植生覆蓋率大於70%，如圖4.14(b)所示。以下就錨頭和擋土牆之溫度 變化特性來探討其熱像圖特徵（圖4.14(a)～圖4.16）﹕ 1.從圖 4.15(a)得知到下午 4 時左右，環境溫度才達到最高之 39℃而並非中 午 12～午後 2 時間，此外在午前曲線有數次下降，但當天並無陣雨發生， 其主要係因該日屬陰天，因陽光被雲層擋住所致。 2.圖 4.15(b)和圖 4.15(c)顯示不同材質之歷時溫度或環溫輻射比並未於下 午 4 時左右達到最高，而是在 8～10 時間，其顯示紅外線溫度影響深受陽 光照射遠大於氣溫之提高，換言之陽光直接照射與否才是影響關鍵。 3.從圖 4.15(b)不同材質之歷時溫度顯示顯示同樣為錨頭之測點 2 溫度曲線 高於測點 4，研判為測點 4 錨頭被植被陰影遮住以致溫度較低。 4.由圖 4.15(b)或(c)之不同材質之歷時溫度或環温輻射比，顯示測點 5 的大 部份時間處於最高溫，推測該點為陽光直接照射所造成。另外從 4.16(b) 或(c)之不同材質之每小時溫度差或環温輻射比差，可發現最大升溫率與 最大降溫率約略一致。 案例四﹕鼓山三路185 巷 8-1 號(未損壞) 本調查護坡為自然植生邊坡，植生覆蓋率大於70%。兹就其原生樹木和磚牆 構造物的熱像圖特徵（圖1.17）特性討論如下: 1.由圖 4.18 (a)之環境溫度歷時溫度得知中午 11～12 時間此區之環境背景 溫度高達 40℃左右，其後即慢慢下降，顯示調查日氣候晴朗。 2.圖 4.18(b)或(c)顯示測點 5 溫度明顯大於測點 4，雖同屬於磚牆，但測點 4 表面具有水泥砂漿粉刷，其表面較測點 5 光滑，造成測點 5 的溫度高於 點測 4，且溫差也較測點 4 大，如圖 4.19(b)所示。 3.從圖 4.18(b)獲知測點 1、測點 2、測點 3 均為原生樹木，其歷時溫度及溫 差大部份時間小於磚牆，即表示植被的熱惰量較磚牆為大。

4.由圖 4.19(b)或顯示測點 1、測點 2、測點 3 在早上升溫速率較無規律性， 其可能因樹葉陰影造成量測誤差之緣故。 4.2.2 半屏山東側邊坡熱影像特性 半屏山高約二三三公尺，與壽山、 山的地質構造同為珊瑚礁石灰岩為主， 是第三紀至第四紀洪積世，台灣島沉降時所形成。它出露的地層主要分為兩部 分：一為古亭坑層，二為半屏山石灰岩層。古亭坑層出露於半屏山的西北部，以 砂、頁岩互層為主。半屏山石灰岩呈灰白色出露於山的東南坡，由珊瑚礁、苔蘚、 有孔蟲、貝類等生物遺骸化石所組成。就植被和露頭之溫度變化特性以及熱像圖 特徵（圖4.19）分點加以分析討論如下: 1.從圖 4.20(a)獲知調查日之環境溫度由早上 7 時後快速增加，直到 9 時左 右已達 38℃左右，此後略有下降後再緩慢上升至下午 4 時左右約 40.5℃， 並再持續下降。 2.從圖 4.20(b)之不同材質之歷時溫度比較，測點 3、4 同為石灰岩露頭，其 輻射溫度均較測點 1、2、3 之植被為大，而且未隨環境溫度於 9 時左右達 至最高。相反的，石灰岩露頭最高溫度卻在中午時出現。但若以圖 4.20(c) 之環溫輻射比而論，則又無此現象。 3.圖 4.21 顯示，雖然在 7～8 時間其每小時環境溫度快速上升，然其Δε/ Δt 卻為負值（表示被測體的熱輻射溫度小於環境背景溫度），其可能原因 係因本次調查測攝佔設於高樓樓頂，大樓與被測體間距離大使得環境溫度 與紅外線溫度有所差異所造成。 4.石灰岩露頭的歷時溫度變化及溫差大於植被，即表示植被的熱惰量較石灰 岩為大。 4.3 不同材質之Δε/∆t 變化時性 4.3.1 擋土構造物及岩石 對不同擋土構造物而言，Δε/∆t的最大值上升速率則以紅色磚牆0.236為最 大，其次是水泥砂漿磚牆的0.198，再其次則為RC擋土牆的0.152，錨定式擋土牆 0.075～0.131，而以疊式擋土牆0.027～0.110間為最小。至於下降速率最大值則以 紅色磚牆的0.247為最大、其次則為具水泥粉刷或水混面者之磚牆(0.141)、錨定 式擋土牆(0.09～0.173)和RC擋土牆(0.087)，而疊式擋土牆(0.052～0.09)為最小。

4.3.2 邊坡植被 針對邊坡上原生植被以及新生植被之樹木進行調查並加以統計，結果如表 4.6所示。本文所謂原生植被係指樹齡較老而難以判斷者，相對的新生植被樹木 為可研判其曾發生滑動、整治，而可判定為新生或新栽植者。從表4.6中可知原 生植被樹木的Δε/∆t之上升速率最大值為0.054～0.179，平均為0.130(不含測點3 則為0.155)，而新生植被樹木0.138～0.356，平均值為0.193（不含半屏山則為 0.174）。至於，原生植被樹木的Δε/∆t之下降速率最大值為0.065～0.195，平均 為0.142(不含測點3則為0.167)，而新生植被樹木0.01～0.121，平均值為0.038（不 含半屏山則為0.105），顯然小於原生植被樹木。換言之，原生植被樹木比新生 植被樹木在早上升溫段具有較大的Δε/∆t值，而降溫段其值反而較小。

表4.1 校核試樣基本物性 類別 黏土 砂 混合土（砂+黏土） 含水量，ω(%) 10 13 16 19 5 7 10 13 8 10 13 16 比重，Gs 2.641 (2.72) 2.641 (2.72) 2.641 (2.72) 2.641 (2.72) 2.699 2.699 2.699 2.699 2.671 2.671 2.671 2.671 濕單位重，γm(g/cm3) 1.65 1.84 2.00 2.08 1.93 2.09 2 2.09 2.05 2.18 2.35 2.29 乾單位重，γd(g/cm3) 1.497 1.629 1.727 1.749 1.838 1.949 1.818 1.846 1.899 1.983 2.083 1.976 孔隙比，e 0.76 0.62 0.53 0.51 0.47 0.38 0.48 0.46 0.41 0.35 0.28 0.35 飽和度，S(%) 34.75 (35.79) 55.37 (57.03) 79.72 (82.11) 98.39 (101.00) 28.72 49.72 56.30 76.27 52.17 76.31 124* 122* 註﹕()為推定值﹔*不合理數據。 表4.2 土、水等材料之輻射放率，ξ值（20o_{C 時）} 類別 水 乾燥土壤 飽和土壤 砂土 ξ值 0.96 0.92 0.95 0.90 表4.3 土、水等材料之環溫輻射比，ε值（20oC 時） 攝測距離,D ε 1m 1.5m 2m 2.5m 3m 平均 總平均 ω=10% 0.813 0.782 0.748 0.731 0.722 0.7592 ω=13% 0.856 0.791 0.785 0.758 0.737 0.7854 ω=16% 0.796 0.695 0.697 0.669 0.665 0.7044 黏土 ω=19% 0.793 0.724 0.711 0.682 0.682 0.7184 0.742 ω=5% 0.866 0.835 0.809 0.752 0.741 0.8006 ω=7% 0.803 0.769 0.739 0.705 0.71 0.7452 ω=10% 0.815 0.77 0.758 0.719 0.724 0.7572 砂 ω=13% 0.869 0.779 0.767 0.731 0.731 0.7754 0.770 ω=8% 0.82 0.772 0.719 0.718 0.695 0.7448 ω=10% 0.861 0.781 0.763 0.711 0.7 0.7632 ω=13% 0.837 0.79 0.782 0.725 0.735 0.7738 砂黏土 ω=16% 0.825 0.769 0.732 0.71 0.701 0.7474 0.753

表4.4 紅溫比與放射率直線迴歸(Y=Aξ+B，R2) 攝測距離，D 紅溫比 1m 2m ω=10% Y=0.497x+0.4906 R2:0.9359 Y=0.7549x+0.2455 R2:0.9297 ω=13% Y=0.4149x+0.5628 R2:0.9368 Y=0.6568x+0.3444 R2:0.9568 ω=16% Y=0.7388x+0.2406 R2:0.9236 Y=1.0745x-0.1005 R2:0.9307 ω=19% Y=0.6957x+0.2887 R2_{:0.9382 Y=0.9847x-0.0012 R}2_:0.911 黏土 全部ω Y=0.5866x+0.3957 R2_{:0.8124 Y=0.8677x+0.122 R}2_:0.8095 ω=5% Y=0.2924x+0.6969 R2:0.9121 Y=0.6485x+0.3643 R2:0.9235 ω=7% Y=0.6143x+0.3844 R2:0.9428 Y=0.7698x+0.2307 R2:0.9386 ω=10% Y=0.5126x+0.477 R2:0.9453 Y=0.7209x+0.2691 R2:0.9236 ω=13% Y=0.4336x+0.5564 R2:0.9767 Y=0.7121x+0.2803 R2:0.9455 砂 全部ω Y=0.4633x+0.5287 R2_{:0.8168 Y=0.7128x+0.2861 R}2_:0.9141 ω=8% Y=0.4884x+0.4706 R2:0.9158 Y=0.7823x+0.1617 R2:0.8829 ω=10% Y=0.3559x+0.6128 R2:0.95 Y=0.7569x+0.2129 R2:0.9745 ω=13% Y=0.508x+0.4849 R2:0.9413 Y=0.7149x+0.2919 R2:0.9459 ω=16% Y=0.5795x+0.4129 R2:0.8517 Y=0.7969x+0.1866 R2:0.9367 砂黏土 全部ω Y=0.4829x+0.4953 R2_{:0.8514 Y=0.7628x+0.2133 R}2_:0.8957 表4.5 為幾種典型地質材料的熱惰量(潘國樑，1999 取自 Sabins,1986) 地物名稱 砂質礫石 黏性土壤(濕) 砂土 水 礫石 熱惰量(cal.cm-2.℃-1) 0.052 0.042 0.024 0.037 0.033 表4.6 各點位比較圖 點位名稱 點6:十八王公 左側道路邊坡 點17:中山大 學隧道東口 點26:壽山國中 操場西側邊坡 點36: 鼓山三 路185 巷 8-1 號 護坡工程 混合式擋土牆 疊式擋土牆 錨定擋土牆 自然植生邊坡 岩層 沖積層 沖積層 沖積層 頭嵙山層及其 相關地層 植生覆蓋率 大於70 50~70 大於70 大於70 邊坡毀損面積比 大於70 50~70 小於30 小於30 受損區分 受損 受損 未受損 未受損

表4.7 不同材質之Δε/∆t(1/hr)統計結果 最大值 平均值 標準差 (%) 最大值 平均值 標準差 (%) 0.15 0.05 5.08 0.09 0.06 1.71 案例(一)十八王公左側道路邊坡:點1 0.03 0.03 1.13 0.08 0.03 2.78 案例(二)中山大學隧道東口:點3 0.03 0.02 0.834 0.05 0.03 4.03 案例(二)中山大學隧道東口:點1 0.05 0.02 0.027 0.05 0.03 1.96 案例(二)中山大學隧道東口:點2 0.11 0.03 0.047 0.05 0.03 12.86 案例(二)中山大學隧道東口:點4 0.08 0.02 2.76 0.09 0.03 3.62 案例(二)中山大學隧道東口:點5 0.12 0.09 3.56 0.09 0.04 3.00 案例(三)壽山國中操場西側邊坡:點3 0.13 0.07 4.68 0.17 0.07 5.65 案例(三)壽山國中操場西側邊坡:點1 0.11 0.07 3.299 0.87 0.05 3.03 案例(三)壽山國中操場西側邊坡:點2 0.08 0.05 7.53 0.15 0.07 5.14 案例(三)壽山國中操場西側邊坡:點4 0.09 0.05 2.924 0.09 0.05 3.58 案例(三)壽山國中操場西側邊坡:點5 0.20 0.06 7.73 0.14 0.08 6.86 案例(四)鼓山三路185巷8-1號:點4 0.24 0.08 10.47 0.25 0.10 8.46 案例(四)鼓山三路185巷8-1號:點5 0.17 0.08 5.8918 0.00 0.11 9.62 案例(五)半屏山:點4 樹木 0.18 0.05 2.24 0.19 0.05 2.64 案例(一)十八王公左側道路邊坡:點1 樹木 0.16 0.08 7.39 0.12 0.07 7.52 案例(四)鼓山三路185巷8-1號:點1 樹木 0.13 0.05 7.07 0.19 0.06 4.00 案例(四)鼓山三路185巷8-1號:點2 樹木 0.05 0.03 4.59 0.07 0.03 6.91 案例(四)鼓山三路185巷8-1號:點3 樹木 0.17 0.08 7.32 0.12 0.05 4.17 案例(一)十八王公左側道路邊坡:點3 樹木 0.19 0.06 6.35 0.34 0.05 2.52 案例(一)十八王公左側道路邊坡:點5 樹木 0.14 0.05 3.7915 0.24 0.07 8.97 案例(五)半屏山:點1 樹木 0.14 0.07 5.1026 0.24 0.05 5.75 案例(五)半屏山:點2 樹木 0.16 0.08 5.8712 0.32 0.10 8.04 案例(五)半屏山:點3 樹木 0.36 0.08 11.56 0.24 0.07 7.32 案例(五)半屏山:點5 Δε/Δt(1/hr) 上升速率 下降速率 大理石 錨定式擋土牆 RC擋土牆 白色磚牆 疊式擋土牆 疊式擋土牆 原生植被 露石 新生植被 植被 備註 材質類別 磚牆(水泥砂漿粉光) 構造物 紅色磚牆 錨定式擋土牆 錨定式擋土牆 錨定式擋土牆 疊式擋土牆 疊式擋土牆

圖4.1 粘土在不同含水量下紅溫比（紅外線溫度/溫度計溫度）與攝測距離關係 圖4.2 砂土在不同含水量下紅溫比（紅外線溫度/溫度計溫度）與攝測距離關係 圖4.3 砂、粘混合土在不同含水量下紅溫比（紅外線溫度/溫度計溫度）與攝測距 離關係 0 . 9 0 0 . 9 1 0 . 9 2 0 . 9 3 0 . 9 4 0 . 9 5 0 . 9 6 0 . 9 7 0 . 9 8 0 . 0 0 0 . 5 0 1 . 0 0 1 . 5 0 2 . 0 0 2 . 5 0 3 . 0 0 3 . 5 0 距 離 ( m ) 紅 外線溫 度 /溫 度 計溫 度 1 0 % 1 3 % 1 6 % 1 9 % 0 . 9 5 0 . 9 5 0 . 9 6 0 . 9 6 0 . 9 7 0 . 9 7 0 . 9 8 0 . 9 8 0 . 9 9 0 . 9 9 0 . 0 0 0 . 5 0 1 . 0 0 1 . 5 0 2 . 0 0 2 . 5 0 3 . 0 0 3 . 5 0 距 離 ( m ) 紅外 線溫 度/溫 度 計溫 度 5 % 7 % 1 0 % 1 3 % 0 . 8 8 0 . 8 9 0 . 9 0 0 . 9 1 0 . 9 2 0 . 9 3 0 . 9 4 0 . 9 5 0 . 9 6 0 . 9 7 0 . 9 8 0 . 9 9 0 . 0 0 0 . 5 0 1 . 0 0 1 . 5 0 2 . 0 0 2 . 5 0 3 . 0 0 3 . 5 0 距 離 ( m ) 紅外 線 溫 度/溫 度 計溫 度 8 % 1 0 % 1 3 % 1 6 %

圖4.4 含水量ω=10%時粘土、砂土、砂粘混合土的ε值與測攝距離關係 圖4.5 含水量ω=13%時粘土、砂土、砂粘混合土的ε值與測攝距離關係 2 6 . 0 0 2 6 . 5 0 2 7 . 0 0 2 7 . 5 0 2 8 . 0 0 2 8 . 5 0 2 9 . 0 0 2 9 . 5 0 0 .0 0 0 . 5 0 1 . 0 0 1 . 5 0 2 . 0 0 2 .5 0 3 .0 0 3 . 5 0 距 離 (m ) 紅外 線 溫 度 (℃ ) 1 0 % - 紅 - 黏 土 1 0 % - 紅 - 砂 1 0 % - 紅 - 黏 土 + 砂 2 6 .5 0 2 7 .0 0 2 7 .5 0 2 8 .0 0 2 8 .5 0 2 9 .0 0 0 . 0 0 0 . 5 0 1 .0 0 1 . 5 0 2 . 0 0 2 .5 0 3 . 0 0 3 .5 0 距 離 (m ) 紅外 線 溫 度 (℃) 1 3 % - 紅 - 黏 土 1 3 % - 紅 - 砂 1 3 % - 紅 - 黏 土 + 砂

(a)粘土試樣 (b)砂土試樣 (c)砂粘土試樣 圖4.6 等攝距離(1m)下放射率與紅溫比（紅外線溫度/溫度計溫度）關係 -6 . 0 0 -5 . 0 0 -4 . 0 0 -3 . 0 0 -2 . 0 0 -1 . 0 0 0 . 0 0 1 . 0 0 2 . 0 0 0 . 0 0 0 . 2 0 0 . 4 0 0 . 6 0 0 . 8 0 1 . 0 0 1 . 2 0 放 射 率 紅/溫 1 0 % 1 3 % 1 6 % 1 9 % -4 . 0 0 -3 . 5 0 -3 . 0 0 -2 . 5 0 -2 . 0 0 -1 . 5 0 -1 . 0 0 -0 . 5 0 0 . 0 0 0 . 5 0 1 . 0 0 1 . 5 0 0 . 0 0 0 . 2 0 0 . 4 0 0 . 6 0 0 . 8 0 1 . 0 0 1 . 2 0 放 射 率 紅/溫 5 % 7 % 1 0 % 1 3 % -4 . 0 0 -3 . 5 0 -3 . 0 0 -2 . 5 0 -2 . 0 0 -1 . 5 0 -1 . 0 0 -0 . 5 0 0 . 0 0 0 . 5 0 1 . 0 0 1 . 5 0 0 . 0 0 0 . 2 0 0 . 4 0 0 . 6 0 0 . 8 0 1 . 0 0 1 . 2 0 放 射 率 紅/溫 8 % 1 0 % 1 3 % 1 6 % !

(a)粘土試樣 (b)砂土試樣 (c)砂粘土試樣 圖4.7 等攝距離(2m)下放射率與紅溫比（紅外線溫度/溫度計溫度）關係 -7 . 0 0 -6 . 0 0 -5 . 0 0 -4 . 0 0 -3 . 0 0 -2 . 0 0 -1 . 0 0 0 . 0 0 1 . 0 0 2 . 0 0 0 .0 0 0 . 2 0 0 . 4 0 0 . 6 0 0 . 8 0 1 .0 0 1 .2 0 放 射 率 紅/溫 1 0 % 1 3 % 1 6 % 1 9 % -6 . 0 0 -5 . 0 0 -4 . 0 0 -3 . 0 0 -2 . 0 0 -1 . 0 0 0 . 0 0 1 . 0 0 2 . 0 0 0 .0 0 0 . 2 0 0 . 4 0 0 . 6 0 0 .8 0 1 .0 0 1 . 2 0 放 射 率 紅/溫 5 % 7 % 1 0 % 1 3 % -6 . 0 0 -5 . 0 0 -4 . 0 0 -3 . 0 0 -2 . 0 0 -1 . 0 0 0 . 0 0 1 . 0 0 2 . 0 0 0 .0 0 0 . 2 0 0 . 4 0 0 . 6 0 0 . 8 0 1 . 0 0 1 . 2 0 放 射 率 紅/溫 8 % 1 0 % 1 3 % 1 6 % !

編號 1 2 3 4 5 材質 樹木 擋土牆 樹木 房屋 樹木 (a)熱影像圖徵接合圖 圖4.8 十八王公廟左側道路邊坡之熱影像圖徵與現場地貌 1 2 3 4 5 2 3 4 5 (b)現場地貌 1

(a)環境溫度歷時溫度 (b)不同材質之歷時溫度 (c)不同材質之歷時環溫輻射比 圖4.9 十八王公廟左側道路邊坡之不同材質歷時溫度 3 0 3 1 3 2 3 3 3 4 3 5 3 6 3 7 3 8 3 9 4 0 4 1 0 6 :0 0 0 7 :2 6 0 8 :5 2 1 0 :1 9 1 1 :4 5 1 3 :1 2 1 4 :3 8 1 6 :0 4 1 7 :3 1 1 8 :5 7 時 間 ， t( h r :m m ) 環境 溫 度 ， T E (℃ ) 1 2 3 4 5 2 5 2 7 2 9 3 1 3 3 3 5 3 7 6 : 1 4 7 : 2 6 8 : 3 8 9 : 5 0 1 1 : 0 2 1 2 : 1 4 1 3 : 2 6 1 4 : 3 8 1 5 : 5 0 1 7 : 0 2 1 8 : 1 4 時 間 溫 度 1 2 3 4 5 0 . 6 0 0 . 6 5 0 . 7 0 0 . 7 5 0 . 8 0 0 . 8 5 0 . 9 0 0 . 9 5 1 . 0 0 1 . 0 5 1 . 1 0 1 . 1 5 1 . 2 0 0 6 : 0 0 0 7 : 1 2 0 8 : 2 4 0 9 : 3 6 1 0 : 4 8 1 2 : 0 0 1 3 : 1 2 1 4 : 2 4 1 5 : 3 6 1 6 : 4 8 1 8 : 0 0 1 9 : 1 2 時 間 溫 度 /環 境 溫 度 ，ε 1 2 3 4 5

(a)每小時環境溫度差 (b)不同材質之每小時溫度差 (c)不同材質之每小時環溫輻射比 圖4.10 十八王公廟左側道路邊坡之不同材質每小時溫度差 - 3 - 2 .5 - 2 - 1 .5 - 1 - 0 .5 0 0 .5 1 1 .5 2 2 .5 3 06 :3 1 07 :5 3 08 :5 4 09 :5 3 10 :5 3 11 :3 8 13 :0 8 13 :4 8 14 :4 7 16 :0 4 16 :5 2 時 間 ， t ( h r : m m ) ΔT E 1 2 3 4 5 -1 0 - 8 - 6 - 4 - 2 0 2 4 6 8 1 0 06 :3 1 07 :5 3 08 :5 4 09 :5 3 10 :5 3 11 :3 8 13 :0 8 13 :4 8 14 :4 7 16 :0 4 16 :5 2 時 間 溫差 (℃ ) 1 2 3 4 5 -0 .3 - 0 . 2 5 -0 .2 - 0 . 1 5 -0 .1 - 0 . 0 5 0 0 . 0 5 0 .1 0 . 1 5 0 .2 0 . 2 5 0 .3 06 :3 1 07: 53 08: 54 09 :5 3 10: 53 11 :3 8 13: 08 13: 48 14 :4 7 16: 04 16 :5 2 時 間 ， ｔ ( h r : m m ) Δε /Δ t' 1 2 3 4 5

編號 1 2 3 4 5 特徵 疊式擋土牆 隧道牆面 疊式擋土牆 疊式擋土牆 疊式擋土牆 (a)熱影像圖徵接合圖 (b)現場地貌 圖4.11 中山大學隧道東口之熱影像圖徵與現場地貌 1 2 3 4 5 1 3 4 1 2 3 4 5

(a)環境溫度歷時溫度 (b)不同材質之歷時溫度 (c)不同材質之歷時環溫輻射比 圖4.12 中山大學隧道東口之不同材質歷時溫度 3 0 3 1 3 2 3 3 3 4 3 5 3 6 3 7 3 8 3 9 4 0 4 1 0 6 :0 0 0 7 :2 6 0 8 :5 2 1 0 :1 9 1 1 :4 5 1 3 :1 2 1 4 :3 8 1 6 :0 4 1 7 :3 1 1 8 :5 7 時 間 ， t (h r:m m ) 環境 溫 度 ， T E ( ℃) 1 2 3 4 5 2 4 2 6 2 8 3 0 3 2 3 4 0 6 :1 4 0 7 : 2 6 0 8 :3 8 0 9 : 5 0 1 1 : 0 2 1 2 :1 4 1 3 : 2 6 1 4 : 3 8 1 5 :5 0 1 7 : 0 2 1 8 :1 4 時 間 溫 度 1 2 3 4 5 0 . 6 0 0 . 6 5 0 . 7 0 0 . 7 5 0 . 8 0 0 . 8 5 0 . 9 0 0 . 9 5 1 . 0 0 1 . 0 5 1 . 1 0 1 . 1 5 1 . 2 0 0 6 : 0 0 0 7 : 1 2 0 8 : 2 4 0 9 : 3 6 1 0 : 4 8 1 2 : 0 0 1 3 : 1 2 1 4 : 2 4 1 5 : 3 6 1 6 : 4 8 1 8 : 0 0 1 9 : 1 2 時 間 ， t ( h r : m m ) 溫 度 /環 境 溫 度 1 2 3 4 5

(a)每小時環境溫度差 (b)不同材質之每小時溫度差 (c)不同材質之每小時環溫輻射比 圖4.13 中山大學隧道東口之不同材質每小時溫度差 - 3 - 2 . 5 - 2 - 1 . 5 - 1 - 0 . 5 0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 07 :0 4 08: 33 09: 25 10: 17 11 :2 5 12 :0 2 13: 32 14: 27 15 :1 4 16 :3 8 17: 30 時 間 ， t (h r: m m ) ΔT E 1 2 3 4 5 -1 0 - 8 - 6 - 4 - 2 0 2 4 6 8 1 0 07: 04 08: 33 09: 25 10: 17 11: 25 12: 02 13 :3 2 14 :2 7 15 :1 4 16: 38 17: 30 時 間 溫差 (℃ ) 1 2 3 4 5 -0 .3 -0 .2 5-0 .2 -0 .1 5 -0 .1 -0 .0 50 0 .0 50 .1 0 .1 5 0 .2 0 .2 5 0 .3 07 :0 4 08 :3 3 09 :2 5 10 :1 7 11 :2 5 12 :0 2 13 :3 2 14 :2 7 15 :1 4 16 :3 8 17 :3 0 時 間 ， ｔ ( h r : m m ) Δε /Δ t 1 2 3 4 5

編號 1 2 3 4 5 特徵 擋土牆 錨頭 擋土牆 錨頭 擋土牆 (a)熱影像圖徵接合圖 (b)現場地貌接合圖 圖4.14 壽山國中操場西側邊坡之熱影像圖徵與現場地貌 1 2 3 ₄ 5 1 2 3 4 5

(a)環境溫度歷時溫度 (b)不同材質之歷時溫度 (c)不同材質之歷時環溫輻射比 圖4.15 壽山國中操場西側邊坡之不同材質之歷時溫度 3 0 3 1 3 2 3 3 3 4 3 5 3 6 3 7 3 8 3 9 4 0 4 1 0 6 :0 0 0 7 :2 6 0 8 :5 2 1 0 :1 9 1 1 :4 5 1 3 :1 2 1 4 :3 8 1 6 :0 4 1 7 :3 1 1 8 :5 7 時 間 ， t(h r:m m ) 環境 溫 度 ，T E ( ℃) 1 2 3 4 5 2 5 2 7 2 9 3 1 3 3 3 5 3 7 3 9 4 1 0 6 :1 4 0 7 : 2 6 0 8 : 3 8 0 9 :5 0 1 1 : 0 2 1 2 :1 4 1 3 : 2 6 1 4 : 3 8 1 5 :5 0 1 7 : 0 2 1 8 :1 4 時 間 溫 度 1 2 3 4 5 0 . 6 0 0 0 . 6 5 0 0 . 7 0 0 0 . 7 5 0 0 . 8 0 0 0 . 8 5 0 0 . 9 0 0 0 . 9 5 0 1 . 0 0 0 1 . 0 5 0 1 . 1 0 0 1 . 1 5 0 1 . 2 0 0 0 6 : 0 0 0 7 : 1 2 0 8 : 2 4 0 9 : 3 6 1 0 : 4 8 1 2 : 0 0 1 3 : 1 2 1 4 : 2 4 1 5 : 3 6 1 6 : 4 8 1 8 : 0 0 1 9 : 1 2 時 間 ， t ( h r : m m ) 溫 度 /環 境 溫 度 ，ε 1 2 3 4 5

(a)每小時環境溫度差 (b)不同材質之每小時溫度差 (c)不同材質之每小時環溫輻射比 圖4.16 壽山國中操場西側邊坡之不同材質之每小時溫度差 -3 - 2 .5 -2 - 1 .5 -1 - 0 .5 0 0 .5 1 1 .5 2 2 .5 3 07:29 08:47 09:40 10:30 11:25 12 :1 7 13 :4 8 14 :3 1 15:33 16:39 17:35 時 間 ， t ( h r :m m ) ΔT E 1 2 3 4 5 - 1 0 - 8 - 6 - 4 - 2 0 2 4 6 8 1 0 07 :29 08:47 09:40 10:30 11:25 :1712 13:48 14:31 15:33 16:39 17:35 時 間 溫差 (℃ ) 1 2 3 4 5 - 0 .3 - 0 .2 5 - 0 .2 - 0 .1 5 - 0 .1 - 0 .0 5 0 0 .0 5 0 .1 0 .1 5 0 .2 0 .2 5 0 .3 07: 29 08: 47 09: 40 10: 30 11: 25 12: 17 13: 48 14: 31 15: 33 16: 39 17: 35 時 間 ， ｔ ( h r : m m ) Δε /Δ t 1 2 3 4 5

編號 1 2 3 4 5 特徵 樹木 樹木 樹木 粉刷磚牆 磚牆 (a)熱影像圖徵接合圖 (b)現場地貌接合圖 圖4.17 鼓山三路 185 巷 8-1 號邊坡之熱影像圖徵與現場地貌 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5

(a)環境溫度歷時溫度 (b)不同材質之歷時溫度 (c)不同材質之歷時環溫輻射比 圖4.18 鼓山三路 185 巷 8-1 號邊坡之不同材質歷時溫度 3 0 3 1 3 2 3 3 3 4 3 5 3 6 3 7 3 8 3 9 4 0 4 1 0 6 :0 0 0 7 :2 6 0 8 :5 2 1 0 :1 9 1 1 :4 5 1 3 :1 2 1 4 :3 8 1 6 :0 4 1 7 :3 1 1 8 :5 7 時 間 ， t(h r:m m ) 環境 溫 度 ，T E ( ℃) 1 2 3 4 5 2 5 2 7 2 9 3 1 3 3 3 5 3 7 3 9 4 1 4 3 6 :1 4 7 :2 6 8 : 3 8 9 : 5 0 1 1 : 0 2 1 2 :1 4 1 3 :2 6 1 4 : 3 8 1 5 : 5 0 1 7 :0 2 1 8 :1 4 時 間 溫 度 1 2 3 4 5 0 . 6 0 0 . 6 5 0 . 7 0 0 . 7 5 0 . 8 0 0 . 8 5 0 . 9 0 0 . 9 5 1 . 0 0 1 . 0 5 1 . 1 0 1 . 1 5 1 . 2 0 0 6 : 0 0 0 7 : 1 2 0 8 : 2 4 0 9 : 3 6 1 0 : 4 8 1 2 : 0 0 1 3 : 1 2 1 4 : 2 4 1 5 : 3 6 1 6 : 4 8 1 8 : 0 0 1 9 : 1 2 時 間 ， t ( h r :m m ) 溫 度 /環 境 溫 度 ，ε 1 2 3 4 5

(a)每小時環境溫度差 (b)不同材質之每小時溫度差 (c)不同材質之每小時環溫輻射比 圖4.19 鼓山三路 185 巷 8-1 號邊坡之不同材質每小時溫度差 - 3 - 2 . 5 - 2 - 1 . 5 - 1 - 0 . 5 0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 07 :4 6 09: 09 09: 49 10 :5 1 11: 31 12: 31 14: 02 14 :3 9 15: 20 16: 27 17 :2 4 時 間 ， t ( h r :m m ) ΔT E 1 2 3 4 5 -1 0 - 8 - 6 - 4 - 2 0 2 4 6 8 07: 46 09: 09 09: 49 10: 51 11 :3 1 12 :3 1 14: 02 14: 39 15: 20 16: 27 17 :2 4 時 間 溫差 (℃ ) 1 2 3 4 5 - 0 . 3 - 0 . 2 5 - 0 . 2 - 0 . 1 5 - 0 . 1 - 0 . 0 5 0 0 . 0 5 0 . 1 0 . 1 5 0 . 2 0 . 2 5 0 . 3 07 :4 6 09 :0 9 09 :4 9 10 :5 1 11 :3 1 12 :3 1 14 :0 2 14 :3 9 15 :2 0 16 :2 7 17 :2 4 時 間 ， ｔ ( h r : m m ) Δε /Δ t 1 2 3 4 5

編號 1 2 3 4 5 特徵 植被 植被 露石 露石 植被 (a)熱影像圖徵接合圖 (b)現場地貌接合圖 圖4.20 半屏山東側邊坡之熱影像圖徵與現場地貌 1 2 3 4 5 1 2 3 4 ₅

(a) 不同材質之歷時溫度變化圖 (b)不同材質之溫度差柱狀圖 (c)不同材質之歷時環溫輻射比 圖4.21 半屏山東側邊坡之不同材質之歷時溫度及溫差柱狀圖 2 8 .0 2 9 .0 3 0 .0 3 1 .0 3 2 .0 3 3 .0 3 4 .0 3 5 .0 3 6 .0 3 7 .0 3 8 .0 3 9 .0 4 0 .0 4 1 .0 0 6 :0 0 0 7 :1 2 0 8 :2 4 0 9 :3 6 1 0 :4 8 1 2 :0 0 1 3 :1 2 1 4 :2 4 1 5 :3 6 1 6 :4 8 1 8 :0 0 1 9 :1 2 時 間 ， t (h r:m m ) 環境 溫 度 ，T E ( ℃) 1 2 3 4 5 0 .6 0 0 .6 5 0 .7 0 0 .7 5 0 .8 0 0 .8 5 0 .9 0 0 .9 5 1 .0 0 1 .0 5 1 .1 0 1 .1 5 1 .2 0 0 6 :0 0 0 7 :1 2 0 8 :2 4 0 9 :3 6 1 0 :4 8 1 2 :0 0 1 3 :1 2 1 4 :2 4 1 5 :3 6 1 6 :4 8 1 8 :0 0 1 9 :1 2 時 間 ， t ( h r :m m ) 溫 度 /環境溫 度 ，ε 1 2 3 4 5 24.0 26.0 28.0 30.0 32.0 34.0 36.0 38.0 40.0 42.0 44.0 46.0 48.0 06:00 07:12 08:24 09:36 10:48 12:00 13:12 14:24 15:36 16:48 18:00 19:12 時間，t (hr:mm) 溫 度 (℃ ) 1 2 3 4 5

(a)每小時環境溫度差 (b)不同材質之每小時溫度差 (c)不同材質之每小時環溫輻射比 圖 4.22 半屏山東側邊坡之不同材質之不同材質每小時溫度 - 2 .5 - 2 .0 - 1 .5 - 1 .0 - 0 .50 .0 0 .5 1 .0 1 .5 2 .0 2 .5 3 .0 3 .5 4 .0 4 .5 5 .0 5 .5 6 .0 6 .5 7 .0 07 :01 07:31 08:02 08:31 09_:0 0 09 :3 3 09 :5 9 10 :32 10:59 11:29 12:03 12:28 13_:0 6 13 :3 4 14 :0 0 14 :32 15:01 15:32 16:04 16_:2 8 17 :0 4 17 :3 0 18 :09 18:28 時 間 ， t ( h r : m m ) ΔT E 1 2 3 4 5 - 6 . 0 - 4 . 0 - 2 . 0 0 . 0 2 . 0 4 . 0 6 . 0 8 . 0 1 0 . 0 07 :0 1 07 :3 1 08 :0 4 08 :3 1 09 :0 0 09 :3 3 10 :0 0 10 :3 0 11 :0 0 11 :3 0 12 :0 0 12 :3 0 13 :0 0 13 :3 0 14 :0 0 14 :3 0 15 :0 0 15 :3 0 16 :0 0 16 :3 0 17 :0 0 17 :3 0 18 :0 0 18 :3 0 時 間 溫差 (℃ ) 1 2 3 4 5 - 0 . 4 - 0 . 3 5- 0 . 3 - 0 . 2 5- 0 . 2 - 0 . 1 5- 0 . 1 - 0 . 0 50 0 . 0 50 . 1 0 . 1 50 . 2 0 . 2 50 . 3 0 . 3 50 . 4 07 :0 1 07 :3 1 08 :0 2 08 :3 1 09 :0 0 09 :3 3 09 :5 9 10 :3 2 10 :5 9 11 :2 9 12 :0 3 12 :2 8 13 :0 6 13 :3 4 14 :0 0 14 :3 2 15 :0 1 15 :3 2 16 :0 4 16 :2 8 17 :0 4 17 :3 0 18 :0 9 18 :2 8 時 間 ， ｔ ( h r : m m ) Δε /Δ t 1 2 3 4 5

第五章

結論與建議

5.1 結論 本文經由室內對紅外線熱像測儀進行校核試驗，再用之於大高雄都會區壽 山、半屏山邊坡進行野外調查，並從結果加以分析討論，而可獲得以下幾項結論﹕ 1.在室內校核試驗中得知粘土的紅溫比（紅外線熱像測攝溫度/精密混度計量 測溫度）隨含水量不同在 0.91～0.976 間變動，砂土則在 0.95～0.99 間改 變，而砂粘土為 0.892～0.976。此結果顯示以紅外線熱像測溫結果均小於 實測溫度約有0.01～ 0.10 倍，而且係隨量測距離增加而增大之趨勢。 2.土壤材料之環溫輻射比(紅外線熱像測攝環境背景溫度/紅外線熱像測攝之 物質輻射溫度)與飽和度與孔隙率關係式可表示為﹕ a s w n S n Snε ε ε ε = +(1− ) +(1− ) 從上式中可知﹕當低含水量時，土壤的輻射溫度主要受土壤顆粒影 響，而當含水量增大或飽和度增加，則其輻射溫度便受土中水的影響。另 外，若知水、土粒以及空氣之環溫輻射比，即εw、εs、εa，則可由該式 推估土壤飽和度，並配合力學穩定分析，進而可建立坡地穩定模式，用以 監測或檢測坡地崩壞潛勢。 3.三種材料環溫輻射比以砂土的ε=0.770 為最大，其次為砂粘土的ε =0.753，而最小則為粘土的ε=0.742。另外，無論何種土壤，其ε值均隨 測攝距離增加而減少，其可能係因為材料輻射能在空氣中受阻隔消耗而所 產生衰減所致。 4.改變紅外線熱像測儀的放射率試驗中，對三種土壤在放射率為 1.0 時其紅 溫比最接近 1.0，而且隨著放射率的減少其紅溫比亦隨之減少，甚至為負 值。另外將放射率ξ≧0.5 之紅溫比(Y)加以線性迴歸，可獲得其直線斜率 具有粘土>砂粘土>砂土之趨勢。 5.從野外調查結果可知紅外線熱像測儀的環境溫度與測攝站位置之氣溫有 關，在睛空萬里時通常以中午 12～14 時間環境溫度為最高，但由於氣溫 很容易受雲層、降雨等因素影響，因此環境溫度也會有高低起伏之現象。 此外，從遠距測攝因測站與被測體間的環境溫度可能有差異，因此環溫輻 射比將受影響，而據以討論之結果亦需檢討。 6.紅外線熱像測儀測得溫度深受陽光直射的影響遠大於氣溫影響，而在我國

夏至季節6～10 時往往是升溫速率最快，至午時反而最小，直至午後 4 時 後則降溫速率將加快。 7.對不同擋土構造物而言，Δε/∆t 的最大值上升速率則以紅色磚牆 0.236 為 最大，其次是水泥砂漿磚牆的0.198，再其次則為 RC 擋土牆的 0.152，錨 定式擋土牆0.075～0.131，而以疊式擋土牆 0.027～0.110 間為最小。至於 下降速率最大值則以紅色磚牆的0.247 為最大、其次則為具水泥粉刷或水 混面者之磚牆(0.141)、錨定式擋土牆(0.09～0.173)和 RC 擋土牆(0.087)， 而疊式擋土牆(0.052～0.09)為最小。 8.對邊坡植被而言，原生植被樹木的Δε/∆t 上升速率最大值為 0.054～ 0.179，平均為 0.130，而新生植被樹木 0.138～0.356，平均值為 0.193。至 於，原生植被樹木的Δε/∆t 之下降速率最大值為 0.065～0.195，平均為 0.142，而新生植被樹木 0.01～0.121，平均值為 0.038，顯然小於原生植被 樹木。 9.從十八王公廟左側道路邊坡（曾經崩壞）的調查以及上述統計結果，顯示 原生植被樹木比新生植被樹木在早上升溫段期間具有較大的Δε/∆t 值， 而在降溫段其值反而較小，據此或可用於研判調查區有否舊崩塌地之參考 指標。 5.2 建議 1.紅外線熱像測溫儀，雖具有快速、全面量測物體表輻射溫度之優點，然用 於山坡地崩壤潛能指標研究，因其易受陽光直射、物體陰影、環境氣候影 響而限制其使用性。因此，本文所建立由環溫輻射比推估飽和度模式，則 可嚐試應用於土石流、崩塌等研究。 2.利用原生植被樹木比新生植被樹木在早上升溫段期間具有較大的Δε/∆t 值，而在降溫段其值反而較小之原理，可用於調查分析是否有舊崩塌地之 參考指標，建議可再深入研究及驗證。

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