102 年度水深資料及高程基準
分析工作案
期末報告
主辦機關:內政部
執行單位:國立交通大學
中華民國
102 年 12 月
目次 目次 ... I 表次 ... III 圖次 ... IV 摘要 ... VI Abstract ... VII 第壹章 緒論 ... 1-1 1-1 前言 --- 1-1 1-2 目標 --- 1-1 1-3 範圍 --- 1-1 第貳章 工作項目及人員編組 ... 2-1 2-1 工作項目 --- 2-1 2-1-1 衛星追蹤站穩定度分析 ... 2-1 2-1-2 東沙潮位站系統更新、維護及資料分析工作 ... 2-1 2-1-3 建製東沙地區塊礁分布圖 ... 2-1 2-1-4 基隆地區新設潮位站址評估作業 ... 2-1 2-1-5 論文期刊 ... 2-1 2-2 人員編組 --- 2-2 2-2-1 工作組織架構 ... 2-2 2-2-2 人員組織及執掌 ... 2-2 2-3 工作進度 --- 2-3 2-4 成果繳交格式 --- 2-5 2-5 成果繳交項目及日期 --- 2-5 第參章 衛星追蹤站穩定度分析 ... 3-1 3-1 陽明山衛星追蹤站及其副點相對關係檢測 --- 3-1 3-2 衛星追蹤站時序分析 --- 3-5 3-2-1 IGS 衛星追蹤站速度場評估 ... 3-5 3-2-2 蒐集陽明山(YMSM)、東沙(TNSM)衛星追蹤站歷年觀測數據 . 3-9 3-2-3 數據計算分析並比對其於國際框架系統ITRF 之坐標變化情形3-10 3-2-4 小結 ... 3-13 第肆章 東沙潮位站系統更新、維護及資料分析工作 ... 4-1 4-1 東沙潮位站感測器及其資料傳輸線汰舊換新工程 --- 4-1 4-2 東沙地區潮位數據蒐集 --- 4-3 4-3 東沙潮位數據分析 --- 4-4 4-3-1 調和分析 ... 4-5
第伍章 建製東沙地區塊礁分布圖 ... 5-1 5-1 國內現有塊礁製圖方法及規範 --- 5-1 5-2 國外現有塊礁製圖方法及規範 --- 5-3 5-3 塊礁分布圖產製方法研擬 --- 5-7 5-3-1 試作區域 ... 5-8 5-3-2 塊礁萃取 ... 5-10 5-3-3 手繪 ... 5-12 5-4 成果分析 --- 5-14 5-4-1 數量比較 ... 5-14 5-4-2 面積比較 ... 5-14 5-4-3 比較結果 ... 5-15 5-5 塊礁產製作業方法及流程 --- 5-19 第陸章 基隆地區新設潮位站址評估作業 ... 6-1 6-1 潮位站設置作業前期評估 --- 6-1 6-2 潮位站設置作業 --- 6-2 6-3 地質條件 --- 6-7 6-4 陸域測量 --- 6-8 6-5 海域測量 --- 6-11 6-6 臨時性潮位站施工 --- 6-13 6-7 時程規劃 --- 6-15 6-8 潮位分析 --- 6-16 6-9 施工規劃與經費估算 --- 6-18 6-10 小結 --- 6-19 第柒章 論文期刊 ... 7-1 第捌章 結論與建議 ... 8-1 8-1 結論 --- 8-1 8-2 建議 --- 8-1 其他參考文獻2 附錄一 審查意見及回覆 1 附錄二 衛星追蹤站穩定度分析 附錄三 東沙潮位站更新工程現勘 附錄四 102 年度東沙潮位資料蒐集與分析 附錄五 基隆新設潮位站現勘及測量報告 附錄六 論文期刊 附錄七 塊礁偵測數量統計
表次 表2-1、計畫工作人員組織表 ... 2-3 表2-2、工作項目進度 ... 2-4 表3-1、GPS 觀測資訊 ... 3-4 表3-2、平差坐標成果減去公告坐標之較差(單位:公分) ... 3-4 表3-3、GPS 控制測量邊長成果檢核(GPS 控制測量-公告坐標) ... 3-5 表3-4、GPS 控制測量方位角成果檢核(GPS 控制測量-公告坐標) ... 3-5 表3-5、台灣 IGS 追蹤站於 1997~2012 年間點變化情形(單位:cm) ... 3-9 表3-6、移除速度場趨勢後 E、N 坐標值標準差(單位:cm) ... 3-13
表3-7、IGS 站與 TNSM、YMSM 點位變化速率(單位:cm/yr) ... 3-13 表4-1、各組潮位計觀測時段 ... 4-4 表5-1、以 DEM 及衛星影像手繪塊礁數量 ... 5-13 表5-2、面積區分表 ... 5-15 表5-3、Kappa 值代表意義(Landies & Koch,1977) ... 5-15 表5-4、趨勢面偵測礁塊面積精度 ... 5-16 表5-5、地形分割偵測礁塊面積精度 ... 5-17 表5-6、影像分割偵測礁塊面積精度 ... 5-17 表5-7、割偵測礁塊面積精度_ DEM 與影像結合後分割 ... 5-18 表5-8、塊礁總面積成果 ... 5-19 表6-1、新水準原點水準路線 ... 6-8 表6-2、直接水準計算表 ... 6-11 表6-3、潮位觀測資料 ... 6-12 表6-4、各潮位站觀測量個數 ... 6-16 表6-5、主要分潮成果 ... 6-17 表6-6、平均海水面計算成果(單位:m)... 6-18 表6-7、潮位站儀器估價 ... 6-19
圖次 圖1-1、東沙環礁地理位置 ... 1-2 圖2-1、人力工作配置圖 ... 2-2 圖3-1、陽明山衛星追蹤站(YMSM)主點 ... 3-2 圖3-2、陽明山衛星追蹤站(YMSM)周圍副點 ... 3-2 圖3-3、追蹤站 YMSM 及其副點相對位置略圖 ... 3-3 圖3-4、台灣地區 IGS 追蹤站點位分布 ... 3-6 圖3-5、TWTF 衛星追蹤站點位平面坐標 1997 至 2012 年變化 ... 3-7 圖3-6、TNML 衛星追蹤站點位平面坐標 1997 至 2012 年變化 ... 3-8 圖3-7、TCMS 衛星追蹤站點位平面坐標 1997 至 2012 年變化 ... 3-9 圖3-8、東沙衛星追蹤站(TNSM)主點 ... 3-10 圖3-9、TNSM 之 E、N 坐標解算時序 ... 3-11 圖3-10、TNSM 之橢球高解算時序 ... 3-11 圖3-11、YMSM 之 E、N 坐標解算時序 ... 3-12 圖3-12、YMSM 之橢球高解算時序 ... 3-12 圖4-1、線路配置圖 ... 4-1 圖4-2、安檢站工程現況 ... 4-2 圖4-3、管線布設示意圖 ... 4-2 圖4-4、各潮位計觀測資料組合後潮位時序 ... 4-4 圖5-1、測深光達所測量塊礁成果 ... 5-1 圖5-2、東沙珊瑚礁分布示意圖(戴昌鳳,2011) ... 5-3 圖5-3、珊瑚礁發展順序(Alevizon, 2010) ... 5-4 圖5-4、摩洛凱島(Moloka’i)位置(Cochran-Marquez et al.,2005) ... 5-5 圖5-5、夏威夷島上國家公園分布位置(Cochran-Marquez et al.,2006) ... 5-6 圖5-6、跨陸棚珊瑚礁分區示意圖(Kendall et al., 2004) ... 5-6 圖5-7、海底棲地分布圖產製流程(Cochran et al.,2005) ... 5-7 圖5-8、影像融合前後之衛星影像,左側為融合後,右側為融合前 ... 5-8 圖5-9、試作區位置分布 ... 5-9 圖5-10、潟湖區、交界處與礁台上的衛星影像 ... 5-9 圖5-11、潟湖區、交界處與礁台上的 DEM... 5-10 圖5-12、殘差面示意圖 ... 5-10
圖5-13、左向右依序為 Multiresolution segmentation、Chessboard segmentation
與Quadtree segmentation 的成果 ... 5-11 圖5-14、color 與 shape 不同比例示意圖 ... 5-12 圖5-15、DEM(紅線)及衛星影像(綠底)手繪塊礁分佈 ... 5-13
圖5-17、三圖幅結合 DEM 與衛星影像(比重 4:1)後分割之塊礁分佈 ... 5-18 圖5-18、塊礁產製作業流程圖 ... 5-20 圖6-1、潮位站位址建議設置位置圖(內政部國土測繪中心,2010 年) ... 6-2 圖6-2、潮位站設置地點略圖 ... 6-3 圖6-3、中正路 341 號 ... 6-3 圖6-4、中正路 341 號左側民家旁通道 ... 6-4 圖6-5、現地概況 ... 6-4 圖6-6、面海右側近照 ... 6-5 圖6-7、面海左側近照 ... 6-6 圖6-8、東岸會議室近海面圍牆 ... 6-6 圖6-9、東岸會議室近圍牆水溝 ... 6-7 圖6-10、鄰近區域地質(中央地質調查所出版之 1/25,000 環境地質圖) ... 6-8 圖6-11、臺灣水準原點高程基準網位置示意圖(國土測繪中心,2012) ... 6-9 圖6-12、陸域測量點位分布圖 ... 6-10 圖6-13、海域測量現況 ... 6-12 圖6-14、海陸域地形圖 ... 6-13 圖6-15、基隆新設潮位站臨時性潮位站施工照片 ... 6-14 圖6-16、觀測潮位(藍)與分潮重組潮位(綠) ... 6-17
摘要 本計畫延續101 年度水深資料及高程基準分析工作案,持續進行東沙衛星追 蹤站穩定度分析,並與台灣本島陽明山衛星追蹤站比對、蒐集東沙潮位站數據, 及研擬塊礁產製作業方法及流程並繪製三幅。另外,於基隆正濱漁港旁裸岩上建 置臨時性連續潮位站,以為台灣高程基準潮位站維護、更換位置等考量之參考。 有關東沙衛星追蹤站與台灣本島陽明山衛星追蹤站之穩定度,本案執行成果 顯示其變化為穩定,符合 ITRF2008 速度場。陽明山衛星追蹤站主點與副點間相 對關係亦屬穩定。東沙塊礁產製作業方法以物件導向分割,並同時採用數值水深 模型及衛星影像,為最適當。本案已完成不同海底地形之五千分之一圖幅三幅, 證實以現有資料製作塊礁分布圖為可行。東沙潮位站本年度數據以自記式潮位計 觀測,經分析潮相與平均海水面均屬穩定。東沙連續式潮位站維護亦已於年初完 成採購,並於十一月底復建。基隆正濱漁港旁之臨時性潮位站已於九月四日完成 建置,採用壓力式潮位計,觀測頻率為每秒一筆,數據即時傳送至氣象局、交通 大學與維護廠商。經以兩個月份數據分析潮位與平均海水面,發現與現有高程基 準基隆潮位站成果極為相近。
Abstract
This project continues the “Bathymetric data and Height Datum Analysis” work conducted in 2012. There are four subjects within the scope of this project. First, the stability analysis of Dongsha satellite tracking station is continued and expanded to include a Taiwan tracking station located in Yangmingshan for comparison. Secondly, tidal observation and analysis are maintained for Dongsha. Thirdly, the operation procedure of coral reef patch mapping is studied and three 1/5000 map sheets are produced. In addition, on the coast near the Cheng-Bin fishing port, a temporary continuous tide stations is built on bare rock. This is a part of Taiwan Height Datum tidal station maintenance program.
Regarding the satellite tracking stations in Dongsha and Yangmingshan, the analysis indicated that the coordinate change is in accordance with ITRF2008 velocity field. The position relation among the main station and the three supplementary stations is also found stable. The scheme of object-based segmentation is found to be better than the trend removal approach for the coral reef patch mapping, based on the experiments with three map sheets of 1/5000 scale. In 2013, the tidal observation in Dongsha is mainly conducted with self-recording tide gauges. From harmonic analysis, both phase, amplitude, and the average sea surface are stable. Dongsha continuous tide station maintenance is completed on November 30. The installation of Cheng-Bin tidal station was completed on September 4. A pressure sensor tide gauge is used. The observation frequency is one Hz. Tidal data is transmitted to Central Weather Bureau, National Chiao-Tung University, and the maintenance vendor. The tidal characteristics of the new station are similar to the Keelung station based on the observation of two months.
1 第壹章 緒論 1-1 前言 本計畫為「101 年度水深資料及高程基準分析工作案」之後續擴充工作。衛 星追蹤站為長期全天候觀測之接收站,具有相當高精度站位坐標,於一、二、三 等衛星控制點施測時加入衛星追蹤站可提高成果精度,以符合控制點精度要求; 此外衛星追蹤站亦可提供衛星定位施測者進行同時段觀測數據,具有提升定位精 度、降低儀器及人力使用數量之便利性。去年(101)年度計畫以長時間接收數據進 行精密單點定位,發現東沙衛星追蹤站呈現逐漸向東南方偏移,該偏移主要來自 速度場之位移量,本計畫今(102)年度持續進行東沙衛星追蹤站穩定度分析,並與 台灣本島陽明山衛星追蹤站比對。除東沙相關業務外,本案並於基隆正濱漁港旁 裸岩上建置臨時性連續潮位站,以為台灣高程基準潮位站維護、更換位置等考量 之參考。 1-2 目標 本年度接續前一年度計畫內容,持續以歷年衛星觀測數據探討東沙衛星追蹤 站穩定度,並與台灣本島陽明山衛星追蹤站比對。在潮位部分,除持續更新、維 護東沙潮位站外,並蒐集東沙島潮位觀測數據。在圖資生產方面,則利用已完成 之橢球高及正高數值地形模型,探討建立東沙環礁塊礁分布圖產製作業方法及流 程,並建置不同性質區域塊礁分布圖兩幅(註:本案完成三幅),期許水深資料可 適用於多元化應用領域。此外,本年度就台灣高程基準潮位站維護工作中,於內 政部所勘選地點建置臨時潮位站,並分析規劃新建作業。 1-3 範圍 本計畫之工作範圍為東沙環礁、陽明山衛星追蹤站、及基隆市正濱漁港。東 沙環礁距離小港機場約 240 浬(直線距離),位置如圖 1-1 所示。陽明山位於台北 市近郊,基隆市正濱漁港位於台灣本島之北端,在富貴角與鼻頭角中間。
圖
2 第貳章 工作項目及人員編組 2-1 工作項目 本計畫之工作項目分為5 項目,第 1 項目為衛星追蹤站穩定度分析,第 2 項 目為進行東沙潮位站系統更新、維護及資料分析工作,第3 為建製東沙地區塊礁 分布圖,第4 項目為基隆地區新設潮位站址評估作業,最後一項為論文期刊撰寫 及投稿。謹分別臚列如下: 2-1-1 衛星追蹤站穩定度分析 1. 蒐集陽明山(YMSM)、東沙(TNSM)衛星追蹤站歷年觀測數據。 2. 進行觀測數據計算分析並比對其於國際框架系統 ITRF 之坐 標變化情形。 2-1-2 東沙潮位站系統更新、維護及資料分析工作 1. 東沙潮位站感測器及其資料傳輸線進行汰舊換新工程。 2. 蒐集東沙地區潮位數據,並製作符合中央氣象局規定之格式 3. 繳交東沙地區當年度至少 180 天以上潮位數據。本案迄今業已收集並整 理完成本年度由 1 月 1 日至 8 月 24 日間數據 236 天。 2-1-3 建製東沙地區塊礁分布圖 1. 蒐集國內外現有塊礁製圖方法及規範。 2. 研擬塊礁產製之作業方法及流程。 3. 製作 2 幅 1/5000 比例尺東沙塊礁分布圖。本案完成三幅。 2-1-4 基隆地區新設潮位站址評估作業 1. 於勘選地點所設潮位站利用自記式或簡易式自動記錄器進行 潮位資料收集及其成果分析。 2. 提出勘選地點所設潮位站之設置規劃、經費需求、建置期程 及其可行性評估。 2-1-5 論文期刊
提 2-2 人員 2-2-1 本 請中 人, 調, 團隊 2-2-2 提送期刊或 員編組 工作組織 本計畫由本 中山大學海 負責擬定 中山大學 隊各主要成 2 人員組 或研討會論 織架構 本校防災 海洋環境與 定計畫及執 學海洋環境 成員分組及 組織及執掌 論文文稿至 與水環境 與工程系協 執行管理, 境與工程系 及所擔任之 圖2-1、人 掌 至少 2 篇 境研究中心 協助辦理 ,廖志中教 系薛憲文教 之工作項目 人力工作 。本案完成 心負責整體 。本計畫由 教授負責協 教授負責潮 目如圖 2-作配置圖 成 3 篇。 體計畫之執 由史天元教 協助計畫進 潮位數據 1 所示。 執行,部 教授擔任 進度管控 據分析。本 部份工作委 任計畫主持 控及工作協 本計畫工作 委 持 協 作
為確保本計畫之成功及品質,除由本中心史天元教授擔任計畫主持人, 負責擬定計畫、進度管控、工作協調及成果整合外,並邀集中山大學協助辦 理。計畫工作人員組織如表2-1 所示。 表 2-1、計畫工作人員組織表 計畫職務 姓名 現 職 學 經 歷 計畫主持人 史天元 交通大學土木工程系 暨防災與水環境研究中心 教授 加拿大紐布朗斯維克大學測 量博士 國立交通大學土木工程學系 副教授 協同主持人 薛憲文 中山大學海洋環境及工程系 副教授 美國西雅圖華盛頓大學博士 國立台北工專土木科副教授 協同主持人 廖志中 交通大學土木工程系 暨防災與水環境研究中心 教授 美國科羅拉多大學土木工程 博士 國立交通大學土木工程學系 副教授 研究人員 王慧蓉 交通大學防災與水環境研究中心 副工程師 國立交通大學土木工程研究 所碩士 研究人員 陳雅信 交通大學防災與水環境研究中心 副工程師 國立交通大學土木工程研究 所碩士 研究人員 王韋樺 中山大學海洋環境及工程系 研究助理 中山大學海洋環境及工程碩 士 博士生 林暐尊 交通大學土木工程系 博士生 國立交通大學土木工程研究 所博士生 計畫助理 鍾佳廷 交通大學防災工程研究中心 行政助理 國立暨南大學學士 2-3 工作進度 依據本計畫服務建議徵求書,本計畫自簽約日起至102 年 11 月 30 日完成所 有工作項目,茲將各項工作及時程列如表2-2,本計畫各項工作均順利進展並獲 得成果,符合進度要求,無延誤之情事發生。
表 2-2、工作項目進度 項目 102 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 一、衛星追蹤站穩定度分 析 預定 實際 二、進行東沙潮位站系統 更新、維護及資料分析工 作 預定 實際 三、建製東沙地區塊礁分 布圖 預定 實際 四、基隆地區新設潮位站 址評估作業 預定 實際 五、論文期刊 預定 實際 六、報告繳交 預定 實際 備註 工 作 計 畫 書 期 中 報 告 期 末 初 稿 及 定 稿 進度累計百分比(%) 5 20 30 40 55 60 70 80 95 100 茲將1 至 4 工作項目各子項目時程說明如下: 1. 衛星追蹤站穩定度分析 (1)TNSM 及 YMSM 站歷史資料蒐集及整理 3~7 月 (2)時序分析 7~11 月 2. 進行東沙潮位站系統更新、維護及資料分析工作
(1)自記式潮位計資料蒐集及維護 1~11 月 (2)自計式潮位資料分析 11 月 (3)連續式潮位站系統更新 11 月 (4)連續式潮位站維護與資料蒐集 11 月 (5)連續式潮位資料分析 11 月 3. 建製東沙地區塊礁分布圖 (1)USGS 文獻回顧 3~5 月 (2)初步塊礁分布圖分析 3~7 月 (3)其他文獻回顧及分析 5~11 月 (4)塊礁分布圖作業流程 7~11 月 (5)塊礁分布圖試作驗証 10-11 月 4. 基隆地區新設潮位站址評估作業 (1)施工前細節現勘 3-4 月 (2)臨時潮位站設置 9~10 月 (3)潮位資料蒐集 9~11 月 (4)潮位分析 9~11 月 2-4 成果繳交格式 1. 工作計畫書、期中報告及期末報告以 Microsoft Word 格式,以 A4 規格大 小之紙張、直式橫書、由左至右繕打,字體大小以14 號字為原則並以雙 面列印。 2. 東沙地區 102 年度 180 天以上之潮位數據,資料格式符合中央氣象局之標 準格式。 2-5 成果繳交項目及日期 2-5-1 第一期 工作計畫書於簽約日次日起1 個月內繳交 3 份裝訂成冊之書面報告及電
子檔1 份。 2-5-2 第二期 102 年 7 月 15 日前繳交期中報告書 12 份,內容包含: 1. 衛星追蹤站穩定度分析報告進度 2. 塊礁產製之作業方法及流程進度 3. 基隆地區新設勘選地點所設潮位站址評估作業進度 4. 國內外期刊或研討會論文文稿投稿 1 篇 2-5-3 第三期 102 年 11 月 30 日前繳交期末報告書初稿 12 份,內容包含: 1. 衛星追蹤站穩定度分析報告 2. 東沙潮位站系統更新及維護 3. 蒐集國內外現有塊礁製圖方法及規範 4. 塊礁產製之作業方法及流程 5. 2 幅 1/5000 比例尺東沙塊礁分布圖 6. 基隆地區新設勘選地點所設潮位站址評估作業 7. 國內外期刊或研討會論文文稿投稿 2 篇
3 第參章 衛星追蹤站穩定度分析
內政部 101 年度「水深資料及高程基準分析工作案」針對東沙衛星追蹤站之
穩定度進行探討,由長年接收數據進行精密單點定位,並觀察其隨時間序列變化, 使用不同網頁服務以及軟體之間解算結果具一致性,且與台灣本島上國際全球導 航衛星系統服務(International GNSS Service, IGS)追蹤站之速度場亦具有相同移 動趨勢。 今年度計畫除了持續針對東沙衛星追蹤站觀察外,另蒐集位於台灣本島之陽 明山衛星追蹤站之長年觀測數據,以精密單點定位成果探討兩衛星追蹤站穩定度, 使用軟體為GIPSY-OASIS 6.1.2 (JPL, 2012)。此外,另架設 GPS 於陽明山衛星追 蹤站之副點,並使用 GrafNet 8.4 (NovAtel, 2011)解算主點與副點建立之網形,以 瞭解陽明山衛星追蹤站及其副點間之相對位置是否變動。由衛星追蹤站穩定度分 析成果可觀察到台灣本島與離島速度場之差異,本章詳細說明可參考附錄二。 3-1 陽明山衛星追蹤站及其副點相對關係檢測 101 年度「水深資料及高程基準分析工作案」中採用 GPS 控制測量與全站儀 邊角測量檢測東沙衛星追蹤站及其副點之相對關係,顯示東沙衛星追蹤站天線應 有些微偏移。本年度則檢測目標移至陽明山衛星追蹤站 YMSM(圖 3-1),該站設 置於擎天崗草原上,其天線安置於鋼筋混凝土澆築之柱體頂端,天線鄰近周圍設
有 YMSA、YMSB 及 YMSC 三個副點(圖 3-2)。追蹤站 YMSM 及其三副點相對
圖 圖 3-1、 圖 3-2、陽 、陽明山衛 陽明山衛星 衛星追蹤站 星追蹤站( 站(YMSM (YMSM)周 M)主點 周圍副點
本次G YMSB、 料共同進 段如表 3-組接收儀 ZEPHYR 圖 GPS 控制 YMSC)上 進行網形平 -1 所示, 儀皆搭配 Z R Geodetic 圖3-3、追 制測量外業 上架設GP 平差解算, 接收儀型 ZEPHYR c Model 2 蹤站YM 業共執行兩 S,外業觀 ,解算軟體 型號及天線 Geodetic 天線盤; MSM 及其副 兩次,施測 觀測成果與 體為 GrafN 線盤廠牌皆 c 天線盤 各控制點 副點相對 測方式皆為 與陽明山 fNet 8.40 皆為Trimb ,另一組 點位與追蹤 對位置略圖 為同步於三 山衛星追蹤 。各點位儀 ble,其中 組使用 Net 蹤站觀測頻 圖 三個副點( 蹤站(YMSM 儀器型號 中NetR7 與 tR9 接收 頻率皆為 (YMSA、 M)接收資 號與觀測時 與 5700 兩 收儀則搭配 1 秒。 資 時 兩 配
表3-1、GPS 觀測資訊 作業日期 副點 接收儀 觀測時間 11/02 YMSA NetR7 11:48-13:33 YMSB NetR9 12:25-17:32 YMSC 5700 13:02-17:27 11/03 YMSA NetR9 10:18-15:48 YMSB 5700 10:59-15:39 YMSC NetR7 10:46-14:13 GPS 控制測量平差後坐標成果以 101 年公告之 TWD97 控制點坐標檢核,其 中網形平差以 YMSM 為固定站。兩天之平差成果分別減去公告坐標得到之差值 如表 3-2 所示,在三個副點皆以高程方向較差最大,平面坐標之較差除了 11/03 施測之YMSC 於 N 方向為 1.1cm,其他皆小於 1cm;表 3-3 及表 3-4 呈現邊長與 角度差異成果,邊長與方位角差值皆不顯著,邊長差值最大為 YMSA-YMSB 之 5mm,而方位角差值最大為 YMSM-YMSC 之 1’ 8”。 以GPS 控制測量方式檢測陽明山衛星追蹤站及其副點相對關係,結果顯示除 了高程方向具有達公分級之差值,各副點水平坐標並無顯著變化;由坐標化算之 追蹤站與副點邊角關係亦無顯著差異。 表 3-2、平差坐標成果減去公告坐標之較差(單位:公分) 測站 11/02 11/03 坐標標準誤差 較差 坐標標準誤差 較差 YMSA N 1.2 0.8 1.2 0.2 E 1.2 0.2 1.2 0.3 H 1.3 2.6 1.2 -2.0 YMSB N 1.2 0.2 1.2 0.5 E 1.2 -0.2 1.2 -0.1 H 1.2 -2.0 1.2 1.5 YMSC N 1.2 0.3 1.2 1.1 E 1.2 -0.2 1.2 0.1 H 1.2 2.2 1.2 3.2
表3-3、GPS 控制測量邊長成果檢核(GPS 控制測量-公告坐標) 起訖站別 11/02 11/03 距離 (m) 相對誤差 距離 (m) 相對誤差 YMSA-YMSB -0.002 5.86×10-5 0.005 1.68×10-4 YMSA-YMSC 0.004 6.24×10-5 0.002 2.95×10-5 YMSA-YMSM 0.003 9.17×10-5 0.004 1.07×10-4 YMSB-YMSC 0.000 1.14×10-6 -0.004 8.46×10-5 YMSB-YMSM 0.001 4.46×10-5 0.004 1.27×10-4 YMSC-YMSM 0.001 4.38×10-5 -0.001 3.85×10-5 表3-4、GPS 控制測量方位角成果檢核(GPS 控制測量-公告坐標) 起訖站別 11/02 11/03 角度 ° ' " 角度 ° ' " YMSM-YMSA 0 0 46 0 0 8 YMSM-YMSB 0 0 16 0 0 20 YMSM-YMSC -0 0 17 -0 1 8 YMSA-YMSB 0 0 46 0 0 8 YMSC-YMSA 0 0 16 -0 0 28 YMSC-YMSB -0 0 1 -0 0 17 3-2 衛星追蹤站時序分析 3-2-1 IGS 衛星追蹤站速度場評估
國際地球參考系統(International Terrestrial Reference System, ITRS)為 國際間協議完成之空間坐標系統,由國際地球旋轉組織(International Earth Rotation Service, IERS)經由分析全球測站觀測數據以所建立而成。IERS 應 用VLBI (Very Long Baseline Interferometry)、SLR (Satellite Laser Ranging)、 LLR (Lunar Laser Ranging)、DORIS (Doppler Orbitography and Radio Positioning Integrated by Satellite)及 GPS 等太空科技空間定位技術,測定一
組涵蓋全球點位的坐標和速度場,定義國際地表參考框架(International
Terrestrial Reference Frame, ITRF),以具體實現 ITRS 空間坐標系統(ITRF, 2012),其內容包含參考站瞬時坐標及速度分量,以供計算不同時刻之坐
GP 運 兩 公 台灣地 PS 衛星追 運動監測之 兩站距離相 公尺。 地區在桃園 追蹤站加入 之參考,此 相對相近, 圖3-4a 園(TWTF) 入 IGS 追 此三站點位 ,圖 3-4b 、台灣地 )及新竹光 追縱站,作 位分布如圖 為圖 3-4 地區IGS 追 光復院區(T 作為國內 G 圖 3-4a 所 a 中紅框處 追蹤站點位 TNML、T GPS 接收儀 所示,其中 處放大, 位分布 TCMS)共 儀定位檢 中 TNML 兩站間距 共設置三處 檢校及板塊 與 TCMS 距離僅約 6 處 塊 S 6
球 差 向 則 圖 觀察該 球參考框架 差值基準, 向東南方移 則略為下降 圖3-5a、T 圖3-4b、 該三個IGS 架下之點位 其速度場 移動,而高 降但不顯著 TWTF 衛 TNML 與 S 衛星追蹤 位坐標變化 場變化如圖 高程方向僅 著。1997~2 星追蹤站 與TCMS 蹤站於19 化,並以 圖3-5~圖 僅 TWTF 2012 年歷 站點位平面 追蹤站點 997 年至 2 1997 年所 3-7 所示 站具有顯 歷經15 年各 面坐標199 點位關係 2012 年在 所解算之坐 ,期間點位 顯著變化 各點位變 97 至 2012 在 ITRF200 坐標值作 位變化趨 ,TNML 變化如表3 2 年變化 08 國際地 作為坐標較 趨勢為逐漸 與 TCMS -5 所示。 地 較 漸 S
圖 圖 圖 圖3-5b、T 圖 3-6a、T 圖3-6b、T TWTF 衛 TNML 衛 TNML 衛 衛星追蹤站 衛星追蹤站 衛星追蹤站 站點位高程 站點位平面 站點位高程 程坐標 199 面坐標199 程坐標 199 97 至 2012 97 至 2012 97 至 2012 2 年變化 2 年變化 2 年變化
圖 表 3-2-2 門 透 架 並 鋼 圖3-7a、T 圖 3-7b、 3-5、台灣 蒐集陽明 內政部 門、北港、 透過與國際 架之依據。 並開始運作 鋼筋混凝土 TCMS 衛 TCMS 衛 灣IGS 追蹤 TW TN TC 明山(YMS 部於1993 太麻里、 際追蹤站聯 陽明山與 作,東沙衛 土圓柱基樁 星追蹤站 衛星追蹤站 蹤站於19 E WTF 50 NML 45 CMS 45 M)、東沙 及 1994 年 、馬祖、東 聯測後可求 與東沙衛星 衛星追蹤站 樁。 站點位平面 站點位高程 997~2012 E N 0.15 -20. 5.74 -15. 5.74 -15. 沙(TNSM) 年間陸續於 東沙 8 個具 求得其絕對 星追蹤站分 站如圖3-8 面坐標199 程坐標19 年間點變 N h .08 5.6 .31 -0.5 .31 -0.5 衛星追蹤 於國內設置 具有全天 對坐標,並 分別於19 8 所示,與 97 至 2012 997 至 201 變化情形(單 65 59 59 蹤站歷年觀 置陽明山 天候觀測之 並提供國 93 及 199 與陽明山衛 2 年變化 12 年變化 單位:cm 觀測數據 山、墾丁、 之衛星資訊 國內 TWD9 94 年由內 衛星追蹤 化 m) 鳳林、金 訊收集站, 97 基準框 內政部建置 蹤站同樣為 金 , 框 置 為
年 日 月 AO 3-2-3 7 月 得 將 20 圖 本計畫 年7 月 22 日 日,其間東 月12 日更換 OAD/M_T 數據計算 以GIP 月22 日每 得坐標成果 將解算坐標 003 年至 2 圖 3-10 呈現 圖3-8 畫所解算衛 日,以及 東沙與陽明 換過一次 T,更換後 算分析並比 PSY 解算東 每日解一坐 果以該日為 標減去公告 2012 年之長 現 TNSM 8、東沙衛 衛星資料包 陽明山衛 明山衛星追 天線盤及 後型號為 比對其於國 東沙衛星 坐標值。T 為分界依顏 告 TWD97 長時之平面 M 橢球高解 衛星追蹤站 包含東沙衛 衛星追蹤站 追蹤站分別 及接收儀。 Topcon T 國際框架系 星追蹤站(T TNSM 於 顏色區分 7 參考坐 平面趨勢而 解算成果減 站(TNSM)主 衛星追蹤站 站2003 年 別於2004 更換前天 TPSCR3_G 系統ITRF TNSM)自 2004 年 1 。圖 3-9 為 坐標系統於 而言,該站點 減去 TWD 主點 站 2003 年 1 月 1 日 4 年 10 月 天線盤型號 GGD。 F 之坐標變 2003 年 1 10 月 5 日 為 E、N 解 於 101 年公 點位呈現向 D97 公告橢 年 1 月 1 日 日至 2012 年 月5 日及 2 號為Allen 變化情形 1 月 1 日至 日更換天線 解算點位 公告之坐 向東南方 橢球高差 日至2012 年6 月 10 2005 年 10 n Osborne 形 至2012 年 線盤,故解 位坐標,並 坐標值。就 方向移動。 差值時序, 2 0 0 e 年 解 並 就
該 著 日 長 該點位並無 著影響呈現 陽明山 日一解,以 長時趨勢亦 無明顯抬升 現於時間序 山衛星追蹤 以前述相同 亦與TNSM 圖 3-9 圖 3-升或沉陷現 序列上。 蹤站(YMS 同成果比較 M 相同呈現 、TNSM 10、TNS 現象;更換 SM)自 200 較及呈現方 現往東南 之 E、N SM 之橢球 換天線盤前 03 年 1 月 方式如圖 南方向移動 坐標解算 球高解算時 前、後點位 月1 日至 20 3-11 及圖 動。 算時序 時序 位解算成 012 年 6 月 圖 3-12, 成果並無顯 月10 日每 該站點位 顯 每 位
該 係 值 如 考慮 T 該趨勢即為 係式,即將 值減去速度 如表3-6,兩 圖3-11 圖 3-TNSM 與 為速度場影 將該關係式 度場影響後 兩站皆顯 、YMSM 12、YMS YMSM 於 影響,此處 式斜率視為 後,得該地 顯示於高程 M 之 E、N SM 之橢球 於平面 E 處將一次式 為速度場影 地不受速度 程方向具最 N 坐標解算 球高解算時 、N 方向上 式回歸方式 影響量。各 度場影響之 最大標準差 算時序 時序 上具有顯著 式獲得一坐 各觀測時 之平面坐 差。 著移動趨 坐標隨時 時間解算E 坐標,此坐 趨勢,假設 時間改變關 E、N 坐標 坐標標準差 設 關 標 差
表 3-6、移除速度場趨勢後 E、N 坐標值標準差(單位:cm) 站名 E N h TNSM 0.75 0.51 0.78 YMSM 0.69 0.66 0.77 IGS 速度場使用表 3-5 中 1997~2012 年間 E、N、h 坐標變化量,計算 每年變化率,而內政部追蹤站 TNSM、YMSM 速度場則由各站所有解算 坐標成果求其線性回歸式之斜率作為坐標變化率。表3-7 比對 IGS 追蹤站 速度場與TNSM、YMSM 之點位坐標變化率,各點變化率均大略一致,E、 N 坐標分別約有 3cm/yr 與-1cm/yr 變化率,高程變化則均相對較不顯著,(其 中除 IGS 站 TNML 與 TCMS 變化速率-0.04cm/yr 屬高程沉降外,其餘各 站則呈現不等量抬升變化。
表3-7、IGS 站與 TNSM、YMSM 點位變化速率(單位:cm/yr)
VE VN Vh TWTF 3.34±0.01 -1.34±0.01 0.38±0.01 TNML 3.05±0.01 -1.02±0.01 -0.04±0.01 TCMS 3.05±0.01 -1.02±0.01 -0.04±0.01 TNSM 2.97±0.03 -1.23±0.02 0.06±0.03 YMSM 3.24±0.02 -1.11±0.02 0.12±0.02 3-2-4 小結 本文由解算東沙(TNSM)及陽明山(YMSM)衛星追蹤站點位長時間變化, 追蹤站更換天線前、後解算成果並無顯著差異。由解算結果推估TNSM 與
YMSM 站速度場於 E、N 方向約為 3cm/yr、-1cm/yr,橢球高方向則不顯
本章 潮位站維 4-1 東 東沙潮 頭沉箱上 號線傳輸 碼頭至安 康室內, 至安檢站 安檢 計(SBE 3 2013 年 3 內設施狀 4 第 章分為東沙 維護等3 小 東沙潮位站 潮位站為 上靜水井中 輸訊號至東 安檢站旁, 線路配置 站後方才在 檢站於 201 39TP 溫壓 3 月 31 日 狀態後,確 第肆章 東 沙潮位站感 小節,分別 站感測器 為一連續式 中之兩具D 東沙漁民服 再以 PV 置圖如圖 4 在同一PV 12 年 10 月 壓計)之運 日完工,待 確認施工內 東沙潮位站 感測器及其 別描述如下 器及其資料 式運作之潮 Druck PT 服務站文康 VC 管沿著 4-1 所示 VC 管內, 圖4-1 月 23 日起 運作,以期 待安檢站工 內涵,再安 站系統更新 其資料傳輸 下。 料傳輸線汰 潮位與水溫 TX 1830 壓 康室內之記 著安檢站屋 。壓力式潮 其目的在 、線路配 起改建,目 期溫壓觀測 工程完工後 安排潮位站 新、維護及 輸線汰舊換 汰舊換新工 溫觀測站 壓力式潮位 記錄器,訊 屋頂,鋪設 潮位計與 在降低類比 配置圖 目前本計畫 測數據不會 後再度場勘 站重建施工 及資料分 換新工程 工程 ,其組成構 位計與兩具 訊號線經由 設至漁民服 與溫度計分 比訊號彼此 畫團隊繼續 會中斷。安 勘,確定管 工。本計畫 分析工作 程、潮位資 構件包含 具溫度計 由預設之 服務站屋 分別經由不 此干擾。 續維護自 安檢站工 管線狀況 畫團隊於 資料收集及 含設置於碼 計,透過訊 之暗管經由 屋頂後至文 不同暗管, 自記式潮位 工程原預定 況與靜水井 2013 年 6 及 碼 訊 由 文 , 位 定 井 6
月4 日會 本團 討論管線 4-3),為配 潮位站於 另外 會同相關人 團隊於 10 月 線原定經由 配合前往東 於11 月 30 ,安檢站 人員前往東 月 8 日進 由房舍牆角 東沙之交通 0 日復建完 站重建工程 東沙現勘 進行現勘, 角布設,在 通安排,相 完成。 圖4-2、安 圖4-3、管 程前,管線 ,說明及現 安檢站工 在美觀考 相關工程於 安檢站工 管線布設 線內佈設有 現場照片詳 工程已完工 考量下更改 於11 月 28 工程現況 設示意圖 有兩具潮位 詳見附錄 工(圖 4-2) 改為沿著屋 8 日至 12 月 位計與兩具 錄三。 ,但尚未 屋簷下水管 月3 日登 具溫度計 未驗收,經 管鋪設(圖 登島作業, 計,但僅有 經 圖 有
少拉線之工作。重建時擬僅安置一套,另一套備品則置放於海管處東沙工作站儲 藏室內,有替換需求時再使用。 4-2 東沙地區潮位數據蒐集 內政部 2011 年「以透水光達測繪技術測製東沙地區數值地形模型工作」案 於東沙碼頭建置連續式潮位站,本年度因東沙島原安檢站施工緣故,該站停止運 作。本年度使用自記式潮位計觀測,交替使用四具,型號皆為SBE 39TP 型無電 纜線壓力式潮位計(Sea-Bird, 2009),其水深量測範圍為 20 公尺,潮位觀測精度為 ±2 公分。該型潮位計藉由置於內部之電池提供電力才可運作,因此交通大學團隊 每隔一段時間須將潮位計取出並進行儀器維護、電池更換、數據下載,並以電腦 與SBE 39TP 內部石英鐘校時,以確保其可正常運作(史天元等,2010)。潮位計 所記錄之壓力值為感測器所承受各種來源之總壓,並假設在承受率定氣壓(14.7 psia=10.135293dbar)時,記錄壓力值為 0。實際觀測時大氣壓力隨時間改變,因此 需進行氣壓改正。本計畫使用海洋國家公園東沙管理站提供之氣壓觀測值進行本 項改正,改正後壓力值依公式將其值轉換為水深值(depth (meters) = pressure (decibars) * 1.019716),即此處分析之潮位數據。 本年度蒐集潮位觀測數據時間自2002 年 11 月 2 日至 2003 年 8 月 25 日,記 載頻率為 60 秒一筆,期間除取出潮位計進行維護及替換潮位計之數分鐘資料空 缺外,均至少有一組潮位計進行觀測。本研究所分析數據由 4 組潮位計所測得, 以輪替方式儘可能取得連續觀測之潮位,各潮位計所進行觀測時間如表4-1 所列。 後續進行調和分析時,先將各組潮位計觀測潮位重新取樣為6 分鐘一筆,取樣方 式為每6 分鐘觀測量取平均值,並將各組潮位計觀測數據依時序合併。 如表 4-1、各組潮位計觀測時段所呈現,整組觀測數據中除 2012 年 12 月 4 日至2013 年 2 月 5 與 2013 年 6 月 4 日至 2013 年 8 月 25 日兩時段期間僅有一組 潮位計觀測外,其餘時段均有兩組潮位計同時觀測,需先將兩組潮位計中對應於
相同時間 所示。 潮位 編號 SB SB SB SB 維護 4-3 東沙潮 持續 繪中心(2 規範(USA 期(第三級 驗潮觀測 間之觀測量 位計 號 年 月 E1984 E1985 E4915 E5625 護日期 潮位數據 續進行長期 010b)於「 ACE, 200 級)之潮位 測站,主要 量取平均後 2012 11 11/2 1 圖4-4 據分析 期性潮位觀 「水深測量 1)中指出 位站,其中 要可利用其 後,再依時 表4-1、各 12 1 12/4 、各潮位計 觀測,為建 量技術發展 ,可分別 中長期(主要 其潮汐資料 時序合併數 各組潮位 2 2/5 計觀測資 建立參考高 展先期研究 別於不同地 要)控制潮 料計算調和 數據。最終 位計觀測時 2 3 4 4/9 資料組合後 高程基準之 究」所述 地區設立長 潮位站為一 和分析常數 終合併潮位 時段 013 5 6 6/4 後潮位時序 之必需條 ,由美國陸 長期(主要) 一至少需要 數,以供潮 位觀測數據 7 4 序 條件。內政 陸軍工兵 )、中期(次 要19 年週 潮汐預報 據如圖4-4 8 8/25 政部國土測 兵署之作業 次級)與短 週期之連續 報及基準面 4 測 業 短 續 面
推算之用。 中期(次級)控制潮位站為一觀測時間可以少於 19 年,但必須大於 1 年以上週 期之潮位站,以提供365 天海平面季節變化之調和分析使用。 短期(第三級)潮位站則為觀測時間少於 1 年,但至少有 30 天週期之潮位站, 其主要在於提供29 天之調和分析常數。 本計畫進行之分析項目如下,另可參考附錄四之詳細說明: 1. 以統計方法計算潮位站之平均潮差及平均高潮間隙。 2. 利用調和分析法,將觀測資料之潮汐訊號解析出來,以獲得不同分潮的 振幅及相位延遲。 3. 利用調和分析後所獲得之 62 個主要分潮,來繪製潮位站之潮位振幅及相 位角。 4. 用實測資料進行潮位預報,並與實測資料進行繪製分析比較。 4-3-1 調和分析 調和分析方法常用於處理潮位觀測資料,其原理是以牛頓所提出之平衡 潮(equilibrium tide)理論為基礎,將潮位的時間序列視為數種不同週期分潮 的線性加總,由最小二乘法解析出各分潮及其振幅、相位角,藉以分析當 地潮汐特性,並可對未來潮位進行推算。本研究使用調和分析方法解析東 沙地區潮位特性,由主要分潮重組後計算平均水深,同時亦由觀測水深直 接平均獲得平均水深。 本案使用以Matlab 程式語言建構之 t_tide 程式進行調和分析,其分析振
幅與相位角之演算法乃根據Godin(1972), Foreman(1977)及 Foreman(1978)
之 FORTRAN 程式碼為基礎,並增進部分分析功能(Pawlowicz et al.,
2002)。
經調和分析解析出之62 個主要分潮(見附錄四之表 2),其中主要分潮為
及頻率為1/12(0.083)之半日潮 M2(14.61cm)、S2(5.55cm)、N2(3.28cm),由 振幅顯示東沙島以全日潮為主。由潮型判別式判斷,以法國制計算式可算 得該值為2.36,屬於全日潮;以美國制計算式可算得 3.26,亦為全日潮。 4-3-2 小結 本年度所蒐集東沙地區潮位數據經調和分析出 62 分潮,由各分潮特性 判別均顯示屬於全日潮,將分潮重組後所得調和分析後潮位取其6 分鐘 1 筆數據之平均,求得平均海水面高程為 0.0084m,而由觀測潮位直接平均 則為-0.0560m,此結果相較於本案期中報告 214 天觀測長度分析結果,更 為接近正高系統零點。本次分析使用之數據為由 2012 年 11 月至 2013 年 10 月 7 日計 295 天之六分鐘觀測潮位。
本章蒐 地理位置 1/5000 比 5-1 國內現 塊礁通 以東沙環 5-1 所示 台灣珊 點之間的 六大區域 西側,如 蒐集並歸 置及珊瑚礁 比例尺東沙 現有塊礁 通常生長 環礁為例, 。 珊瑚礁地 的生態特性 域:外環礁北 如圖5-2 所 5 第 歸納國內外 礁生長情形 沙塊礁分布 礁製圖方法 長於潟湖或 直徑從數 圖5 地圖 (下)( 性有相當大 北側、外環 所示。 第伍章 建 外現有塊礁 形,研擬塊 布圖。 法及規範 或內灣中,成 數公尺至數 -1、測深光 (戴昌鳳, 大的差異 環礁東側 建製東沙地 礁(Patch re 塊礁產製之 成孤立狀 數百公尺不 光達所測 ,2011)中 ,依據生態 、外環礁南 地區塊礁分 eefs)製圖方 之作業方法 狀或與其他 不一,測深 測量塊礁成 中提到東沙 態環境和珊 南側、外環 分布圖 方法及規範 法及流程 他塊礁形成 深光達所測 成果 沙環礁的範 珊瑚分布 環礁西側 範,配合 程,最後試 成群聚之情 測得塊礁 範圍廣大 布特性,可 側、潟湖東 合東沙環礁 試作三幅 情形皆有, 礁成果如圖 大,不同地 可分為以下 東側及潟湖 礁 , 圖 地 下 湖
東沙位於南海熱帶生物由南往北散布,以及溫帶淺海生物由北往南散布的中 繼點。從生物地理的觀點來看,東沙環礁生態系受到南海水團和黑潮支流的影響, 對於西太平洋海洋生物的散布和族群延續都是關鍵棲地;東沙珊瑚礁也是許多海 洋生物繁殖和育幼的場所,而在海洋生態保育上佔有重要地位。 環礁潟湖東側: 東側屬於隱蔽型環境,由於受到環狀珊瑚礁的屏障,水流較緩、波浪能量較 低、沉積率也較高,底質主要是顆粒較細的珊瑚沙,期間有一些塊狀礁分布;塊 狀礁頂部表面的珊瑚群聚以石珊瑚為主,覆蓋率相當高,以分枝形和團塊形珊瑚 為主,軟珊瑚很少。 環礁潟湖西側: 東沙島位於潟湖區西側邊緣,周圍的底質主要是珊瑚沙和珊瑚碎屑,表面被 海草密集覆蓋,形成面積廣大的海草床,期間有一些大型的微孔珊瑚群體。 外環礁東側: 外環礁屬於開放型環境,海流較強、受波浪影像較大、水質較清澈,珊瑚種 類較多,活珊瑚覆蓋率較高,物種數較多。然而,由於環礁四周海域的環境條件 不盡相同,因此發展出不同型態的珊瑚群聚;其中東面及南面是以石珊瑚為主, 軟珊瑚為輔的群聚;西面則為石珊瑚優勢群聚,軟珊瑚甚少。東沙外環礁東面的 珊瑚礁表面為礁脊和槽溝交錯分布地形,在水深5 至 15 公尺之間為平緩斜坡。 外環礁西側: 外環礁西面的底質在水深15 公尺以內為平緩斜坡,水深 15 公尺以上則有一 些大型礁塊散布在岩石底質上,石珊瑚群聚覆蓋率約占30%,本區覆蓋率較低可 能是受到砂質沉積物較多的影響。 外環礁南側: 環礁外部南面水深3 至 15 公尺的礁區為平緩斜坡,表面地形為礁脊和槽溝交錯 分布,礁脊寬約數公尺至十餘公尺,槽溝較窄,寬約2 至 5 公尺,由淺向深彎曲
延伸或斷 動,常在 外環礁 環礁外 脊和槽溝 礁石表面 約占總覆 5-2 國外現 演化生 刻的著墨 斷續分布。 在颱風過境 礁北側: 外部北面 溝交錯分布 面的珊瑚覆 覆蓋率的三 圖 現有塊礁 生物學大 墨,甚至早 此外,本 境之後,珊 面的珊瑚礁 布地形,水 覆蓋率約8 三分之一。 圖5-2、東沙 礁製圖方法 大師查理士 早在 1842 本區珊瑚群 珊瑚覆蓋率 礁地形,在 水深10 公 80%,其中 。 沙珊瑚礁 法及規範 士‧達爾文 年就出版 群聚容易受 率大幅降低 在水深5 至 公尺以上則 中軟珊瑚較 礁分布示意 文(Charle 版了一本將 受到颱風巨 低。 至10 公尺之 則有大型礁 較為優勢 意圖(戴昌鳳 es Darwin 將近 300 頁 巨浪的沖擊 之間為平 礁塊分布 ,約占三 鳳,2011) )對珊瑚礁 頁有關於珊 沖擊,而產 平緩斜坡, ,地形較富 三分之二, ) 礁形成理 珊瑚礁的 產生劇烈變 表面為礁 富變化。 石珊瑚類 理論有著深 的書,書名 變 礁 類 深 名
為珊瑚礁 瑚礁進行 礁和環礁 1.裙礁 島嶼 2.堡礁 可以 3.環礁 圍 美國夏 夏威夷 礁的結構與 行分類。他 礁三類,三 礁(Fringin 嶼邊緣形成 礁(Barrier 以是因為大 礁(Atoll) ,形成中間 夏威夷群 夷群島位 與分佈(T 他按照火山 三者的發展 ng Reef): 成,因而 r Reef):堡 大陸下沉 :透過風 間無任何 圖 5-3、 群島珊瑚礁 位於北太平 The Structu 山島基質與 展有一定的 :也稱岸礁 而構成濱線 堡礁位於 沉由裙礁演 化,島嶼 何陸地或島 珊瑚礁發 礁海底棲地 平洋中部, ure and Di 與珊瑚礁的 的順序(陳 礁,直接生 線的一部分 於大陸的邊 演化而成, 嶼逐漸被侵 島嶼的瀉湖 發展順序( 地分布圖 是世界上 istribution 的相對關係 陳昭倫,20 生長在海岸 分。 邊緣,與陸 如澳洲大 侵蝕,最後 湖。 (Alevizon, 上最孤立的 n of Coral 係,將珊瑚 009),如圖 岸岩床上 陸地之間有 大堡礁。 後沉到海底 , 2010) 的海洋島性 Reefs), 珊瑚礁分為 圖 5-3。 上,主要沿 有瀉湖相隔 底,由珊瑚 性的群島 最早將珊 為裙礁、堡 沿著大陸或 隔,堡礁 瑚礁所包 島之一,群 珊 堡 或 群
島中主要 (Moloka’i (Hawai’i) 美國 (United S 礁海底棲 點分別為 塊顯示;另 H onauna 所示。 圖 要島嶼有尼 i)、拉奈島 )。 國家公園 States Geo 棲地分布圖 為圖5-4 箭 另一地點為 au Nationa 圖 5-4、摩 尼好島(N 島(Lana’i) 園管理局( logical Su 圖研究報告 箭頭所指為 為圖5-5 夏 al Historic 摩洛凱島( Ni’ihau)、 )、茂伊島 (U.S. Nat urvey, USG 告(Cochran 為摩洛凱島 夏威夷島( c Park),此 (Moloka’i 考艾島(K 島(Maui)、 tional Par GS)於 200 n et al.,20 島(Moloka (Hawai’i)上 此兩個地 i)位置(Co Kaua’i)、 卡荷拉維 rk Service 05 年及 2 05&Coch a’i)位置,珊 上之PUH 地區跨陸棚 ochran-Ma 歐胡島(O 維島(Kaho’ e, NPS)及 006 年發表 ran et al.,2 珊瑚礁分布 HO 國家歷 棚珊瑚礁分 arquez et a O’ahu)、摩 ’olawe)及 及美國地質 表夏威夷 2006)。兩 布範圍以 歷史公園(P 分區示意圖 al.,2005) 摩洛凱島 及夏威夷島 質調查局 夷群島珊瑚 兩次研究地 以粉紅色區 Pu`uhonua 圖如圖5-6 島 島 局 瑚 地 區 a 6
圖5 上述 測深光達 進行現地 5-5、夏威 圖 5-6 述海底棲地 達數據及配 地檢核及精 威夷島上國 6、跨陸棚 地分布圖研 配合現地調 精度驗證, 國家公園分 棚珊瑚礁分 研究流程圖 調查,搭配 ,最後產製 分布位置( 分區示意圖 圖如圖 5-7 配 ArcVie 製圖資可利 (Cochran-圖(Kendal 7 所示,其 ew 3.2 軟體 利用GIS -Marquez ll et al., 20 其利用航照 體進行抬 系統展示 et al.,200 004) 照影像、S 抬頭數化及 示及管理。 6) HOALS 及分類, 。
分 類 geomorph cover); 3) 布帶(the 5-3 塊礁 塊礁 像數據。 數值地形 TerraMatc 類 方 式 主 hologic st ) 生物覆蓋 geographi 圖5-7 礁分布圖產 礁分布圖採 數值高程 形模型工作 ch 航帶平 主 要 分 為 tructure o 蓋率(the p ic zonation 7、海底棲 產製方法研 採用兩種不 程模型為內 作」中以 A 平差處理後 為 四 大 類 or substra percentage n),詳細分 棲地分布圖 研擬 不同感測器 內政部100 AHAB Haw 後以SCOP 類 : 1) 主 ate); 2) 主 e of major 分類表格 圖產製流程 器取得數據 0 年度「以 wkEye II P++5.4 內 主 要 地 貌 主要生物 r biologic 格如附表一 程(Cochra 據,包含數 以透水光達 系統施測 內插為 5×5 貌 或 底 質 物覆蓋種類 al cover) 一所示。 an et al.,20 數值地形 達測繪技 測東沙地區 5 公尺數值 質 (the d 類(major 以及 4) 005) 形模型以及 技術測製東 區點雲數據 值地形模型 dominant biologic 地理分 及衛星影 東沙地區 據,經由 型;福衛
與空間解 圖 本計 割及手繪 積比較之 5-3-1 試作 處,依不同 部潟湖區 湖與外圍 87142046 三試作區 解析度8 公 5-8、影像 計畫以3 幅 繪等三種方 之。 試作區域 作區分佈於 同環境條 區,塊礁分 圍環礁的交 6 幾乎全圖 區之衛星影 公尺多光譜 像融合前後 幅1/5000 圖 方法進行產 域 於東沙環礁 條件共選出 分佈於整張 交界,左半 圖幅位於外 影像及DE 譜影像進行 後之衛星影 圖框範圍進 產製,並以 礁礁台及其 出三圖幅範 張圖幅而未 半幅塊礁散 外圍環礁礁 EM 如圖 5 行影像融合 影像,左 進行塊礁 以手繪成果 其內部之潟 範圍測試。 未涵蓋礁台 散佈,右半 礁台上,相 5-10 及圖 合(圖 5-8) 左側為融合 礁分布圖試 果與上述兩 潟湖,分布 。圖幅編號 台;圖幅編 半幅則全為 相較於前兩 5-11。 )。 合後,右側 試作,利用 兩種數值 布圖如圖 號8714201 編號87142 為礁台所 兩圖幅地 側為融合前 用趨勢面、 值方法在數 圖 5-9 中紅 13 為完全 2036 位置 所佔據;圖 地形起伏相 前 物件分 數量及面 紅框框選 全位於內 置介於潟 圖幅編號 相對單調。。
5-4-2 圖 (由左至 圖 5-10、潟 至右圖幅編 圖5-9、試 潟湖區、交 編號依序為 試作區位 交界處與礁 為871420 位置分布 礁台上的 013、8714 衛星影像 42036 及 像 871420466)
5-3-2 1、趨 趨 再將 即為 體(G 為 1 能為 2、物 (由左至 塊礁萃取 趨勢面 趨勢面方法 將原始之數 為本計畫所 Guth, 2012 至8 階, 為塊礁所在 物件分割 物件分 圖 5-11、 至右圖幅編 取 法先以數 數值高程模 所要求得之 2)計算數值 而殘差值 在。 分割可依資 潟湖區、 編號依序為 學多項式 模型扣除該 之礁塊位置 值高程模型 值以0 為門 圖 5-資料種類分 、交界處與 為871420 式擬合一個 該趨勢面並 置,如圖 型之趨勢 門檻,若大 -12、殘差 分成三部分 與礁台上的 013、8714 個與數值高 並得殘差 5-12 所示 勢面及殘差 大於 0 表 差面示意圖 分,其一是 的 DEM 42036 及 高程模型最 面,而殘差 示。此處使 差面,測試之 表示DEM 高 圖 是以 DEM 87142046 最相近的 差面上凸 使用 Micr 之數學多 高於殘差 M 做為分 6) 的趨勢面, 凸出之部分 roDEM 軟 多項式階數 差面,即可 分割依據, 分 軟 數 可
其 使 種 及 M 出 Qu 藍 sh 區 圖 5-13、 其二是以影 使用軟體為 三種資 種尺度參數 及shape 的 Multiresolu 出的塊礁均 uadtree se 藍線所示, hape 為 0, 區塊,而非 、左向右依 影像做為分 為eCogniti 資料都依不 數的成果, 的比例統一 ution segm 均為圓滑曲 egmentatio 故選用此 ,則是考量 非依DEM 依序為 M 與Q 分割依據 ion (Beetz 不同的尺度 ,分割的模 一調整成c mentation 係 曲線,不像 on)分析出 此模式。c 量shape 的 或是影像 ultiresolut Quadtree s ,最後則是 z. et al. 20 度進行分割 模式是使用 color 為 1 係因該模式 像另外兩 出之成果太 color 跟 sh 的比例調的 像中礁塊位 tion segm segmentat 是結合 D 004)。 割,從 10 用 Multir 與 shape 式與手繪 兩種方法(C 太方正,與 hape 的比 的越高,分 位置來分割 mentation、 tion 的成果 EM 與影像 0 公尺至 esolution e 為 0。其 塊礁位置 Chessboar 與現實差異 比例統一調 分割出的成 割,如圖 、Chessboa 果 像做為分 100 公尺 segmenta 其中,分割 置最為相近 rd segmen 異較大, 調整成 col 成果越偏 5-14 所示 ard segme 分割依據。 尺共分成十 ation,color 割模式選擇 近,且分析 ntation 與 如圖 5-13 or 為 1 與 偏向區域的 示。 entation 十 r 擇 析 與 3 與 的
DEM 高程 一為 影像 分類 位置 結合 階值 值, 5-3-3 15 度 M 分割 DEM 經上 程之平均), 為高程小於 像分割 影像分割 類依據,灰 置。 合影像與D 在影像與 值,依分割 灰度值大 手繪 手繪的做 度以上的地 圖5-14 上述分割後 ,之後再依 於0,視為 割與DEM 灰度值大於 DEM 分割 與 DEM 的 割後的成果 大於平均為 做法是以目 地方切出邊 、color 與 後呈現塊 依據平均高 為非礁塊位 分割均以 於平均為礁 割 的分割前, 果進行分類 為塊礁位置 目視為依據 邊界,並遵 與 shape 不 塊狀,每個 高程做分類 位置。 以塊狀呈現 礁塊的位置 ,須先將 D 類,分類依 置,而灰度 據,將塊礁 遵守下列兩 不同比例示 個區塊均有 類,一為高 現,每個區 置,而灰度 DEM 之高 依據則採用 度值小於 礁的位置圈 兩個原則 示意圖 有一個平均 高程大於0 區塊以影像 度值小於平 高程值轉換 用 DEM 高 平均則為 圈選繪製 則,其一為 均高程值( 0,視為塊 像平均灰 平均則為 換至 0 至 高程對應 為非礁塊位 製,圈選時 為塊礁面積 (區塊內總 塊礁位置, 灰度值做為 為非礁塊的 至 255 的灰 應到的灰度 位置。 時配合坡度 積大於 100 總 為 的 灰 度 度 0
平方 塊礁 積大 塊進 果在 找到 而衛 會因 圍, 為正 方公尺才加 礁時若小礁 大於100 平 進行平滑化 利用DEM 在數量與面 到的塊礁較 衛星影像找 因為海水透 應包含至 正確,後續 圖 5-(由左至右 潟 交 礁 加以圈選, 礁塊與其他 平方公尺時 化,使其更 M 與衛星 面積有明顯 較影像多且 找到的較偏 透視度差, 至塊礁底部 續將與趨勢 -15、DEM 右圖幅編號 表5-1、以 塊礁數 潟湖區(87 交界處(87 礁台上(87 ,其二為高 他礁塊部分 時,則獨立 更符合礁塊 星影像進行 顯差異,表 且大,如圖 偏向礁塊頂 ,造成塊礁 部,故 DE 勢面及地形 M(紅線)及 號依序為 以DEM 及 數量 142013) 142036) 142046) 高度小於 分有連接時 立形成一單 塊外型。 行繪製成果 表5-1 顯示 圖 5-16 所 頂部,而造 礁底部無法 EM 比在衛 形分割的成 及衛星影像 為 8714201 及衛星影像 DE 10 43 1 5 公尺的塊 時,則視為 單一礁塊 果如圖5-1 示兩者在數 所示,DEM 造成此現 法被分辨 衛星影像找 成果進行 像(綠底)手 3、87142 像手繪塊 M 5 3 塊礁予以 為同一礁 ,最後再將 15 所示,兩 數量上的差 M 找到的 象應為衛 ,依照本計 找到的塊礁 比較。 手繪塊礁分 2036 及 87 塊礁數量 衛星影像 74 27 1 以忽略。另 礁塊,若無 將這些繪 兩種影像 差異。另外 的塊礁較偏 衛星影像在 計畫定義 礁數量及 分佈 7142046) 像 另外,圈選 無相連且面 繪製出的礁 像繪製出成 外,DEM 偏向底部, 在較深處, 義之塊礁範 及面積應較 選 面 礁 成 M , , 範 較
5-4 成果 成果 或面積進 積遠大於 (Landies & 5-4-1 統計 有對 5-4-2 B 部 出為 圖 5-1 果分析 果以兩種模 進行分析, 於於塊礁面 & Koch,1 數量比較 將偵測出 計沒有互相 對應到手繪 面積比較 將塊礁依 部分為手繪 為礁塊;D 計算正確 正確率 = Kappa 值 Kappa= ( ((A+B 6、由 DE 模式進行分 則會忽略 面積,使得 977)做比 較 出之塊礁與 相對應到之 繪,即誤授 較 依面積分成 繪為礁塊, D 部分為手 確率的公式 = (A+D) / 值的計算式 ((A+D)-((A B+C+D)-(A EM(紅線)與 分析,一種 略另一項特 得無法正 比較。 與手繪的塊 之數量,若 授,以上兩 成四種部分 但偵測出 手繪與偵測 式如下: / (A+B+C+ 式如下 A+C)(A+ A+C)(A+B 與衛星影 種為礁塊數 特質。另外 正確反應塊 塊礁依面積 若為手繪沒 兩種均歸類 分(表 5-2) 出為非礁塊 測出的均非 +D) +B)+(B+D B)+(B+D) 影像(藍線)手 數量,另一 外,在面積 塊礁偵測比 積大小給 沒有對應到 類為錯誤 ),A 部分為 塊;C 部分 非礁塊。 )(C+D))/( )(C+D))/(A 手繪塊礁 一為塊礁面 積比對上 比率,因 予編號,再 到,即漏授 。 為手繪與偵 分為手繪為 (A+B+C+D A+B+C+D 礁差異 礁面積,若 ,由於非 因此引用 再將兩圖 漏授;若為 偵測出的 為非礁塊 D))÷ D)) 若單以數量 非塊礁之面 Kappa 值 圖層取聯集 為偵測值沒 的均為礁塊 塊,但偵測 量 面 值 集, 沒 塊; 測
其中正確率與 Kappa 值均為越接近 1 越準確,另外 Kappa 值在不同區間 中有代表不同的正確程度,如表 5-3 所示。 表5-2、面積區分表 手繪礁塊 手繪非礁塊 偵測 礁塊 A (正確) 手繪與偵測出的均為 礁塊 B (誤授) 手繪為礁塊,但偵測 出為非礁塊 偵測 非礁塊 C (漏授) 手繪非礁塊,但偵測 出為礁塊 D (正確) 手繪與偵測出的均非 礁塊
表5-3、Kappa 值代表意義(Landies & Koch,1977)
Kappa 值 代表意義 <0.00 Poor 0.00-0.20 Slight 0.21-0.40 Fair 0.41-0.60 Moderate 0.61-0.80 Substantial 0.81-1.00 Almost perfect 5-4-3 比較結果 各測試區使用不同偵測方式取得之塊礁及其誤授、漏授數量詳列於附錄 七。使用趨勢面方式進行塊礁偵測成果中偵測塊礁數量上均較手繪塊礁多, 雖無塊礁漏授的現象,但誤授塊礁面積部分偏大,特別於潟湖區內使用各階 數多項式均會產生面積大於 10000m2之誤授塊礁;以趨勢面偵測塊礁之面積 精度如表 5-4,三測試區均大致以低階多項式偵測成果較佳,潟湖區正確率 可達 80%以上,但 kappa 值均不佳,最高僅交界處之 46.42%。綜合以上成 果,顯示偵測成果中誤授面積造成偵測成果不佳。
表5-4、趨勢面偵測礁塊面積精度 分類精度(%) 趨勢面多項式階數 1 2 3 4 5 6 7 8 潟湖區 正確率 80.71 80.74 78.84 78.73 78.23 76.48 76.07 75.18 kappa 39.04 39.10 36.26 36.07 35.33 32.88 32.33 31.19 交界處 正確率 73.04 64.85 65.01 65.56 64.51 63.90 64.05 64.11 kappa 46.42 32.90 33.07 34.77 32.06 32.52 32.07 32.01 礁台上 正確率 68.63 46.68 49.96 47.82 52.56 47.56 47.25 47.41 kappa 9.69 3.60 1.86 -1.15 -1.91 -1.67 -0.75 -0.60 物件分割方式分為對 DEM、衛星影像,以及前述兩者結合三種資料進行。 受尺度參數之影響,潟湖區及交界處兩測試區之誤授礁塊數量隨尺度變大而減少, 而漏授則反之。此因素乃由於尺度參數將決定找尋物件最小尺寸,因此尺度參數 較小時,容易偵測出非塊礁之物件,而尺度參數大時,找尋物件最小面積逐漸變 大,小面積塊礁則可能被忽略而造成漏授。礁台上由於僅1 個塊礁且地形相對單 調,故不同尺度參數皆無誤授及漏授。衛星影像分割出物件較為細碎,於三測試 區均偵測出大量塊礁,特別於潟湖區內以尺度參數10m 偵測塊礁數超過 1000 筆, 此結果乃由於以光譜資訊為分割依據時,影像本身之雜訊或測區內具有光譜差異 較大之區塊即可能被分割為塊礁。 表5-5、表 5-6 分別為以 DEM 及衛星影像分割方式偵測塊礁面積之精度,地 形分割成果於潟湖區與礁台上正確率可達90%,kappa 值 60%以上,而交界處正 確率達80%,kappa 值僅於尺度參數為 90m 及 100m 時達 50%,其於參數時為約 30%;影像分割之面積精度成果中,各測試區程成果皆不如以地形分割之成果。 而就三測試區之間精度值之相對關係而言,影像分割方法之精度於交界處為三測 試區中最高,此現象與地形分割成果相反。
表 5-5、地形分割偵測礁塊面積精度 分類精度(%) 尺度 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 潟 湖 區 正確率 93.58 93.55 94.04 93.37 93.54 94.32 94.66 94.11 94.27 94.14 kappa 68.88 68.45 69.38 66.61 66.28 68.94 68.33 65.32 64.39 60.98 交 界 處 正確率 81.26 80.71 81.79 81.02 81.00 81.34 81.34 81.22 84.97 84.97 kappa 33.41 30.80 36.00 32.32 32.30 34.09 34.09 33.95 50.52 50.52 礁 台 上 正確率 98.75 98.76 98.76 98.76 99.13 99.13 99.13 99.13 99.13 99.13 kappa 67.80 68.15 68.13 68.13 79.42 79.42 79.42 79.42 79.42 79.42 表 5-6、影像分割偵測礁塊面積精度 分類精度(%) 尺度 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 潟 湖 區 正確率 49.27 68.25 90.28 88.72 97.04 96.53 95.66 95.71 95.45 95.18 kappa 11.22 21.24 51.84 46.93 78.24 73.31 64.49 65.08 62.05 59.05 交 界 處 正確率 69.66 75.49 79.73 78.60 52.22 52.17 52.50 52.33 52.86 49.29 kappa 42.08 50.37 56.90 55.13 22.08 22.05 22.35 22.19 22.72 19.22 礁 台 上 正確率 53.76 51.17 50.24 47.79 45.75 46.00 47.24 46.64 47.65 48.93 kappa 5.36 4.85 4.67 4.26 3.94 3.97 4.18 4.06 4.24 4.43 綜合上述方法分別比較三個測試區之塊礁偵測精度,可歸納出以下結論。 不論就塊礁誤授、漏授數量,以及塊礁面積偵測精度而言,以趨勢面方式產 出塊礁成果普遍不佳。物件分割方式應用於DEM 與影像時,DEM 的成果較 佳,而於影像分割時,在尺度參數較小時易受影像雜訊影響。與手繪相較, 在面積上 DEM 的成果會較大,而影像成果則較小。此外,在深水處,衛星 影像因受限於對水層的穿透力問題,而 DEM 則無此問題。
地形 以 D 表 5 佳,各 值高 之塊 塊礁 積之 分類 潟 湖 區 交 界 處 礁 台 上 圖 此處嘗試 形分割與影 DEM 為主 -7 為 DEM 各比重組合 高達 84.85% 塊礁分佈, 礁總面積統 之誤差百分 表5-7 類精度(% 正確率 kappa 正確率 kappa 正確率 kappa 圖5-17、三 (由左至右 試將DEM 影像分割成 主,採用 D M 與影像 合中,以 %。圖 5-其中紅線 統計如表 分比38.73 、割偵測 ) DEM (30m) 率 94.04 a 69.38 率 81.79 a 36.00 率 98.76 a 68.13 三圖幅結 右圖幅編號 與影像結 成果篩選 DEM 與影像 像結合後分 DEM 比重 17 為三圖 線為以 DE 5-8,潟湖 %,此成 測礁塊面積 M ) 影像 (30m) 89.76 50.33 79.85 57.09 50.26 4.68 結合DEM 與 號依序為 結合後進行 ,選用尺度 影像比重1 分割之面積 重為4,影 圖幅以結合 EM 手繪塊 湖區偵測成 成果亦呼應 積精度_ D ) 1:1 96.62 73.57 96.01 89.87 99.49 89.99 與衛星影 為 8714201 行物件分割 度參數 30 :1、2:1 積精度,其 影像比重為 合 DEM 與 塊礁,藍底 成果與手繪 應潟湖區k EM 與影像 比重( 2:1 96.64 73.69 95.91 89.61 99.48 90.31 影像(比重 4 3、87142 割,其中依 0m。DEM 1、3:1、 其成果較分 為 1 成果最 與衛星影像 底為偵測出 繪塊礁差異 kappa 值 7 像結合後 (DEM:影像 3:1 96.70 9 74.35 7 95.84 9 89.45 9 99.50 9 90.39 9 4:1)後分割 2036 及 87 依據各尺 M 與影像 4:1、5: 分割單一 最好,平均 像(比重 4 出塊礁。 異較大, 73.91%。 後分割 像) 4:1 5 96.66 96 73.91 73 96.24 96 90.41 89 99.49 99 90.23 90 割之塊礁分 7142046) 尺度參數之 像間之比例 1 測試。 一種資料為 均的Kappa :1)後分割 三測試區 塊礁總面 5:1 6.62 3.58 6.05 9.96 9.50 0.43 分佈 之 例 為 a 割 區 面
表5-8、塊礁總面積成果 塊礁總面積 (m2) 潟湖區 交界處 礁台上 手繪 618132 5421290 7028438 偵測 378725 5195667 7046262 誤差百分比 -38.73% -4.16% 0.25% 5-5 塊礁產製作業方法及流程 整合前述小節各方法,塊礁分佈圖產製採用平差後之 DEM 及 2 公尺解析度 之衛星影像作偵測數據,以物件分割方式針對 DEM 結合衛星影像數據,物件分 割由eCognitiong 軟體實現,其相關設定如下:
1、分割模式:Multiresolution segmentation,color 為 1 跟 shape 為 0。 2、分割資料:結合 DEM 及衛星影像。
3、結合比重:DEM 比重為 4 影像比重 1。
6 第陸章 基隆地區新設潮位站址評估作業 基隆潮位站具有長期觀測歷史,受到沉陷及設置目的不同之考量,內政部擬 規畫新的潮位站,經由地質、地形、海流等環境之考量,擇定基隆市正濱漁港專 用區進出口東側岩岸建置潮位站,本計畫於該處建置一臨時潮位站,並設置簡易 連續式潮位站,且初步評估建站可行性。 6-1 潮位站設置作業前期評估 內政部於2007 年起邀集相關單位及專家學者研商「東岸聯外道路新建工程 (北段標)」臨近「臺灣水準原點」橋樑工程之影響評估及因應方案。根據會議 紀錄提及,有關「臺灣水準原點」遷移重建所需用地,其中候選地點為「海洋科 技博物館區」位於濱海公路旁,未來將有利辦理原點檢測、引測工作,並可與原 點所需新設潮位站共同規劃設置。而「正濱漁港專用區進出口東側岩岸」除地質 條件極佳外,其亦位於濱海公路旁並具有共構設置條件,另「和平島公園入口」 之腹地大、地質條件佳是其特點,上開3 個候選地點,各具多項優點且尚無影響 未來使用之疑慮,列入正選地點。 內政部於2008 年 12 月 30 日研商「臺灣水準原點」遷移重建所需用地、費 用及其執行事宜會議紀錄中結論第二點:「水準原點檢測用之高程基準(潮位站) 用地選定於「正濱漁港專用區進出口東側岩岸」,其優點為距離新設原點用地較 近,未來檢測、引測容易,且為岩盤地質,無沉陷疑慮。」 內政部國土測繪中心委託中興測量有限公司於2010 年執行台灣水準原點新 址埋設檢測工作,其中針對當時潮位站預定用地使用折射震測法進行探測,此法 藉由炸藥爆炸產生人造震波,因震波於地層間速度不同,依斯涅爾(Snell)定律發 生折射現象返回地表,根據其時間距離關係以求出地層之構造,且為應用於破碎 帶及斷層之探測,為工程地質調查中最有效的方法。成果顯示潮位站新址設置位 置原則建議於L1 至 L2 測線中間(圖 6-1),或左右 10 公尺內(藍色範圍內),基本
上這地區 支架。 圖 6 6-2 潮位 本計 地政事務 岩岸如圖 故受風浪 如圖6-3 區的岩盤都 6-1、潮位 位站設置作 計畫於201 務所人員現 圖 6-2 所示 浪之影響較 所示,須 都在水面下 位站位址建 作業 3 年 1 月 現勘。勘選 示,此為未 較小。詳細 須經如圖6 下2 至 3 公 建議設置位 22 日,由 選地點所設 未登記之國 細位置在基 6-4 所示之 公尺內,容 位置圖(內 由本校會同 設潮位站擬 國有土地 基隆市中正 之民家旁通 容易從岩盤 政部國土 同內政部 擬設置於正 。地質為裸 正路341 號 通道前往 盤架起一個 土測繪中心 、中央氣象 正濱漁港專 裸露岩盤 號之東岸 。 個穩定井 心,2010 年 氣象局、與 專用區進 盤,地形位 岸會議室後 井或穩定的 年) 與基隆中正 進出口東側 位於灣內, 後方牆外, 的 正 側 , ,
圖6 圖6-3、 6-2、潮位 、中正路3 位站設置地 341 號 地點略圖
連續式 連接,屋 臨時 定於堤上 式潮位站擬 屋為架高式 時性潮位站 上,記錄器 圖6-4 擬設置於圖 式,靜水井 站擬以簡易 器與蓄電池 、中正路 圖6-5 所示 井由屋中垂 圖6-5 易式連續式 池置於掛式 341 號左 示區域。於 垂直伸入海 5、現地概 式潮位站方 式不鏽鋼儀 左側民家旁 於海中離 海中。 概況 方式設置 儀器箱內 旁通道 岸建觀測 ,以 PVC 。潮位站旁 測屋,以橋 C 管為靜 旁設置植 橋與陸地相 靜水井,固 植入性不鏽 相 固 鏽
鋼樁,以 圖 6-以水準尺 在圖6-7 式感測端 臨時 第4 次場 如圖6-8 太陽 安裝時以 岸會議室 室園區, 儀器 觀測。訊 降低斷訊 以為參考基 -6 中面海 尺實際量測 水準尺所 端擬設置於 時性潮位站 場勘時再次 ,儀器使用 陽能面板置 以吊掛卡住 室近海面圍 再由水溝 器箱內除安 訊號以租用 訊風險,於 基準點,並 海右側水深 測約1.9m 所示位置, 於圖6-7 中 站位置擬設 次量測約1 用電源以 置於牆頂, 住方式施工 圍牆上方在 溝進屋,沿 安置記錄器 用 GSM 服 於發現異常 並聯測到民 深距離堤頂 ,但於同年 水面深度 中位置。 設置於圖 1.9m,儀器 以太陽能為 儀器箱與 工,不對屋 在會議室園 沿現有水管 器外,並擬 服務方式傳 常後可即時 圖6-6 民家與東岸 頂(足踏處 年5 月 22 度量測達1 6-7 高堤前 器箱則固定 為主。 與太陽能面 屋頂及牆面 園區內另景 管引至屋頂 擬設置蓄電 傳輸至氣象 時維修,預 6、面海右 岸會議室間 處)於 2013 2 日場勘時 1.5m,相較 前海域,臨 定於東岸會 面板安裝以 面從事任何 景見圖 6-頂,連接儀 電池與太陽 象局、維護 預期定期抄 右側近照 間之基隆 年 1 月 2 時量測水面 較圖6-6 處 臨堤水深 會議室屋頂 以不能由庭 何破壞或 -9,訊號線 儀器箱。 陽能板,以 護廠商及交 抄取數據 隆界樁 A61 22 日第 1 面深度約 處深 0.3m 深於同年 5 頂女兒牆 庭院中看 或侵入性之 線由水溝 以期能長 交通大學 據與維護。 1。 次場勘時 1.2m;另 m,故壓力 5 月 27 日 牆外側貼壁 看到為原則 之作為。東 溝進入會議 長期自主性 學。如此可 時 另 力 日 壁, 則, 東 議 性 可
圖 圖6-7、 6-8、東岸 、面海左側 岸會議室近 側近照 近海面圍牆牆
6-3 地質 新設 地質圖, 性主要為 分為淡灰 定位置出 質條件 設潮位站位 潮位站鄰 為砂岩、砂 灰色、淡青 出露砂岩偶 圖 位於裸露岩 鄰近區域之 砂岩頁岩互 青灰色或灰 偶夾頁岩, 6-9、東岸 岩盤,參考 之地質如圖 互層、砂岩 灰色細粒的 ,岩層位態 岸會議室近 考經濟部中 圖 6-10 所 岩偶夾頁岩 的亞混濁砂 態為北偏西 近圍牆水溝 中央地質調 所示。本區 岩及砂岩間 砂岩或混濁 西40 度, 溝 調查所出版 區域出露中 間夾頁岩所 濁砂岩,頁 ,傾角約為 版之1/25 中新世大寮 岩所組成, 頁岩為深 為 8 至 20 5,000 環境 寮層,岩 砂岩大部 深灰色。預 0 度之間。 境 部 預 。
圖 6-4 陸 國土測 之測線, K9 新水 點 圖 6-10、鄰 陸域測量 測繪中心 由北區第 97 水準原 K -2 K 鄰近區域地 心101 年度 第一測量隊 K002-203 -K997-K0 2039-2040 K997-204 地質(中央地 度「高程基 隊辦理,路 表6-1、新 9-K011-K 015 0-K013 43 地質調查所 基準檢測工 路線圖如表 新水準原 K012-K01 所出版之 工作」中新 表6-1 及圖 原點水準路 3-2041-K 1/25,000 環 新增加新 圖6-11 所 路線 K014-2042 環境地質圖 新水準原點 所示。 2 11.45 公 圖) 點K997 公里