經建版地形圖和像片基本圖在濱線繪製上的應用與限制

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地理研究第53期民國99年11月

Journal of Geographical Research No.53, November 2010

經建版地形圖和像片基本圖在濱線繪製上的應用與限制

Shoreline Change and Shoreline Mapping by Uusing of

Topographical Maps and Orthogonal Maps

沈淑敏

a

陳映璇

b

Su-Min Shen Yin-Shuen Chen

Abstract

For detecting historical shoreline change for Taiwan’s coast, various sets of topographic maps and orthogonal maps have been adopted in previous studies. ‘Water-edge line’ shown on the maps were always regarded as the shoreline and digitized directly in these studies without questioning of which shoreline indicators they stand for. In order to understand the limitation and applicability of the topographic maps and orthogonal maps, the production of water/land boundary on these maps were discussed thoroughly. It is found that the ‘water-edge line’ shown in a single frame of the topographic map, is usually a product generated from various years. Identification of the water-edge line from the orthogonal maps is apparently not consistent across map-editing staffs, mainly due to the lack of understanding of dynamics in the nearshore zone. In general, abundant topographical maps and orthogonal maps in Taiwan have been produced mainly for terrestrial resource management purpose. Daily and seasonal variability of the water level is not the major concern when the plan of taking aerial photograph is made. Thus, it is essential to evaluate the source maps before conducting the process of the shoreline mapping. It is suggested that the national standard of shoreline mapping should be prepared as soon as possible.

Keywords：：：：shoreline mapping, shoreline indicator, terrestrial map, topographical map, orthogonal Map

摘要

臺灣近一百年來累積豐富圖像資料，但因並非針對海岸環境而製作，應用於海岸濱線變遷研究時，有必要了解各式圖資及所標示之海陸界線的特性。本文以經建版地形圖、像片基本圖套色 a 國立臺灣師範大學地理學系副教授 b_{美國佛羅里達大學地理學系博士班，通訊作者:eisen520@ufl.edu。}

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版及單色版作為研究對象，探討應用這類圖資進行濱線繪圖（shoreline mapping）的限制與可應用性。經由疊圖分析發現，經建版地形圖水涯線常為綜合數年標稿、編稿結果；像片基本圖套色版在不同圖幅、出版年代之水涯線的繪製時，有判定標準不同的狀況，這可能是因為缺乏明確繪圖規範，以及繪圖者不熟悉濱線變動性的緣故。因此，為提高各作業人員判釋濱線的一致性，未來有必要給予海岸作用和地形特徵判釋訓練。像片基本圖單色版以航照影像為底圖，理論上，研究者可自行判釋各類濱線指標。但配合歷年航照拍攝資料及比對現場測量剖面，發現由於航照拍攝作業時，不會特別考慮潮汐、風浪等狀況，大幅增加分析和解讀濱線變遷資料的難度。綜而言之，國內圖資大多是為了調查及經營陸地資源而生產的「陸圖」，並非針對海岸區域測量及繪圖，在使用之前，應評估既存圖資的特性，並選定適宜的濱線指標。本文也建議，政府應盡快建立以海岸監測為目的之濱線繪圖規範，通盤考量新興影像、技術和各式既存圖資的特性，選定通用且合宜的濱線指標和作業流程，以建置可長可久的濱線變遷資料庫，並盡可能回溯和正確解讀海岸環境變遷歷程。關鍵字：濱線繪製、濱線指標、陸圖、經建版地形圖、像片基本圖

緒論

濱線繪製（shoreline mapping）是海岸經營（coastal management）的重要基礎工作，也是掌握海岸侵蝕或堆積常用的方法，其內容主要包括地圖影像的測量、製作，濱線的判釋、擷取，以及歷年濱線位置的套疊比對。濱線（shoreline，或譯為灘線）最廣義的定義是水體與陸地的交界線，海岸、湖岸都適用。在多數地圖上，濱線是以線符號表示，但實際上，濱線受到每日風、浪、潮汐和季節性風暴及海灘剖面變化的影響，具有高度的天然變動性（natural variability）。在臺灣產製的全島分幅地圖上，除像片基本圖單色版之外，水陸交界處係由一條曲線表示，過去的濱線變遷（或稱海岸變遷）研究時，多直接以此海陸界線為濱線。例如，石再添(1980)利用 1904、1926、1954 以及 1974 四個年度所出版的地圖，探討西南部海岸線的演變及海埔地的開發；李忠潘(2005) 進行花蓮溪口海岸線變遷研究時，除了利用三期的像片基本圖，還採用航照正射影像與 LiDAR 正射影像。臺灣一百餘年來產製的圖資可謂豐富，但大多是為了調查及經營陸地資源而生產（傅安明，1990）的「陸圖」，而非為海岸而製作（洪配鈺等，2006；陳映璇等，2009）。因此需要注意，地圖上海陸界線的確切定義和生產過程，是否影響所欲量測之濱線變遷規模或速率的數值？沈淑敏（1997）曾比較國內各種圖資1 在花東海岸地形變遷的可應用性，指出各式圖資由於製作原理不同而有不同特性，而各種圖資可用與否，取決於圖資的準確性和海岸變化速率，必須確認後者遠大於前者，才可採用。洪佩鈺等（2006）則討論如何使用大例尺地形圖2 在台東海岸進行濱線繪製工作，並且討論不同濱線指標（shoreline indicators）在礫灘海岸的應用情形。但是，還 1 該文討論的圖資包括：明治版地形圖、堡圖、地籍圖、蕃地地形圖、實測詳細地形圖、航空照片、臺灣地形圖、像片基本圖、航空照片、臺灣海岸像片地形圖及臺灣地形圖經建版（二）等。 2 該文所指之大比例尺地形圖包括：像片基本圖、海岸地形圖、彩色影像圖等。

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需進一步了解，在經建版地形圖和像片基本圖套色版上，已經被標示的海陸界線，是如何產出的？在以航照影像為底圖的像片基本圖單色版上，研究者可以自行判釋出哪些類型的濱線指標？有鑑於此，本文以經建版地形圖、像片基本圖套色版及單色版等最常被使用於濱線變遷研究的圖資為對象，探討使用這類圖資進行濱線繪圖的限制與應用性，並以臺灣北部的八里及白沙灣等沙質海岸為研究區（包含圖幅：大崁腳、八里海水浴場、白沙灣）。

濱線指標的種類

濱線受到(1)每日潮汐的漲退，(2)因應季節變換如盛行風向轉變之海灘剖面的季節差異（King, 1972），(3)氣象變化如風暴事件所造成的風浪溯升等因素影響（圖 1）具有高度天然變動性，也因此在濱線繪製工作上發展出許多種濱線的操作性定義，稱為濱線指標(shoreline indicators)。Boak and Turner（2005）整理濱線繪製相關文獻，歸納出常見的濱線指標 15 種（圖 2、表 1），並將濱線指標分為特徵導向（proxy-based）濱線指標及基準導向（datum-based）濱線指標兩大類：前者以地表特徵、形態為判釋依據，如海灘上乾沙與溼沙的交界線；後者是指以高程資料為基礎所「擷取」出的濱線，無法在現場或地圖、影像上直接用肉眼辨認（現在多利用地理資訊系統軟體進行擷取），如平均高潮水位線（陳映璇等，2009）。

若欲了解一處海岸濱線的長期變動狀況，應選擇相同的濱線指標。Pajak and Leatherman（2002）

認為選用的濱線指標應具備務實的（practical）、可重複的（repeatable)以及可靠的(reliable)特性3_。「務實的」指濱線指標的特徵（feature，即地形特徵）在濱線判釋的目標區域連續存在；「可重複的」是指當具有海岸環境知識的多個繪圖員，針對同一個濱線指標繪圖時，將會判定在相同的位置；「可靠的」指濱線指標所依據的特徵，必須前後一致的展現於濱線的所在位置。圖 1 濱線天然變動性示意圖。（改繪自 Ruggiero et al., 2003） 3 洪佩鈺等(2006)一文中採用意譯，將這三個詞翻譯為連續性、辨識度以及穩定性。

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圖 2 濱線變遷研究中常使用的濱線指標，左圖為岩石海岸，右圖為沙質海岸，各指標名稱請參閱表 1（圖片引用自 Boak and Turner, 2005）。

表 1 常見濱線指標一覽表（配合圖 2）特徵濱線指標特徵濱線指標特徵濱線指標 特徵濱線指標 A 崖頂

Bluff top/cliff top

H 老高潮高水位(線)

An old high tide water level B 崖底部

Base of bluff/cliff

I 前次高潮高水位(線)

Previous high tide high water line C 人為保護工程的面陸側

Landward edge of shore protection structure

K 乾濕線或海水最大溯升處

Wet/dry line or runup maxima D 穩定沙丘植物線的面海側

Seaward stable dune vegetation line

L 地下水出口

Groundwater exit point E 沙丘植物線面海側

Seaward dune vegetation line

M 瞬時水位(線)

Instantaneous water line F 侵蝕小崖

Erosion scarp

N 最常浪裂帶

Shorebreak maximum intensity G 風暴/垃圾線

Storm/debris line

P 海灘趾部

Beach toe/crest of beach step

高程濱線指標高程濱線指標高程濱線指標 高程濱線指標

J 平均高水位(線)

Mean high water

O 平均低水位(線)

Mean lower low water line

主要陸圖之海陸界線的繪製

（一）主要陸圖的種類

國內擁有相當豐富的圖像資料，諸如最早由現代化測量製圖而成的臺灣堡圖及地形圖，美製

多色圖、老五萬地形圖（許哲明，1998），到近期陸續引進的衛星影像及空載光達技術等，圖資種

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圖 3 臺灣圖像資料的演進（圖上標示年代乃以本文研究樣區採用之圖幅為例）圖 4 我國採用航空攝影測量技術所直接生產的或衍生的各式圖資

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圖 5 下崁腳（圖幅名稱）第一版像片基本圖，1986 年出版，底圖之航照影像則為 1985 年拍攝。左圖為單色版，海陸邊界可見航拍時的狀況；右圖為套色版，水體以藍色表現，有明確的海陸邊界。我國自 1975 年起，由農林航空測量所採用航測法製作像片基本圖、林區像片基本圖等，其中部分地區的像片基本圖已出版至第四版。該所並於 2001 年起，改為拍攝彩色航空照片（圖 4）4_。像片基本圖在 1000 公尺以下地區的比例尺為 1:5000；依據出版印刷方式可分為單色版及套色版兩種版本，兩者均以航照影像為底圖，並標繪道路、河流、地名等資訊，並於地圖下方的圖料中註明圖中影像的拍攝日期。單色版像片基本圖以相片紙晒印，近似於相片質感（圖 5，左圖）；套色版則使用多種顏色，套色印刷於紙製品上（圖 5，右圖）。套色版上的海洋區域套印為藍色，海陸之間有一條明確的界線區隔；單色版上則無。農林航空測量所於 2001 年拍攝彩色航空照片之後，改以彩色航空照片為底圖，開始出版彩色正射影像圖（農林航空測量所網站，2008/6/20），但圖上沒有標示道路、聚落、地名、等高線等，也沒有標示明確的海陸界線。為因應國內經濟建設需要，內政部於 1977 年起委託國防部聯勤四〇一廠，利用像片基本圖縮編，並參考最近出版航空照片修測，經由實地調繪後，製作比例尺為 1:25000 的經建版地形圖，也以該經建版地形圖為基礎，配合最新航照修繪及實地調繪，出版 1:50000 經建版地形圖（許哲明，1998）。至今部分區域的經建版地形圖，已出版至第四版。這些以航空攝影測量技術直接生產或衍生的各式圖資關係如圖 4 所示。 4_{農林航空測量隊於 1959 年成立，專職航空照片拍攝工作，拍攝當時的日期、時間、任務名稱、像主} 點座標及相機參數等，皆有記錄並且整理成資料庫。該隊後來改制為林務局農林航空測量所，並自 1975 年起，農林航空測量所開始空中三角測量法(Aerial Triangulation)，進行航空照片的正射化，出版像片基本圖、林區像片基本圖等，其中像片基本圖在 1000 公尺以下的平地比例尺為 1：5000，1000 公尺以上之區域則為 1：10000，範圍含括本島及離島區域（除金門、馬祖區域，1985 年開始，陸續製作 1:5000 林區像片基本圖，目前全臺皆有 1:5000 的像片基本圖。（農林航空測量所，2009.8.30）。

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（二）現有海陸界線的繪製規範

在上述各種地圖中，像片基本圖套色版和經建版地形圖上，海陸界線在製圖過程中已經由繪圖員標定（圖 4），使用者不需（也無法）自行判定濱線位置或選擇其他濱線指標。直接採用圖上的海陸界線為濱線雖然方便，但是該線的定義為何？最接近哪條濱線指標？是否隨著海岸變動的實況而更新？這些問題在採用不同種類圖資，計算歷年濱線變化量時都需要考量。本文首先查詢各種圖資的作業手冊或規範，以了解其操作型定義。經查詢，「海岸線」一詞雖 出現於經建版地形圖製作規範（國防部聯勤四〇一廠，1998），「水部」：「3.3.2.3.1 沿海水部：除海岸線與沼澤地外，崖地則不顯示。」但並未說明如何判定。相較之下，作業規範中對於道路、建築區、土地利用等規定細節較多。在《臺灣地區基本圖測製工作報告》中有提及水體與陸地之界線為「水涯線」，但僅陳述應如何註記，未說明判釋的標準，其餘規範中則未提及與海岸區域相關的事項。《大比例尺像片基本圖讀圖手冊》（謝仁馨，1978）描述了海水與近岸區域在圖像上顯現的特徵，但並未說明如何判定海水與陸地交界處5_{。此外，常見之分幅地圖的圖例也未明列「濱} 線」一項，所以本文以下指稱套色版和經建版地形圖的海陸邊界線時，沿用「水涯線」一詞。《臺灣地區基本圖測製工作報告》（臺灣省林務局，1977）（湖泊）（水塘）（魚池）（水閘）（水庫）等，用藍色墨水繪水涯線，有名稱者註名稱，如無名稱，僅註（湖泊）（水塘）（魚池）（水閘）（水庫）等字，並加以括弧，以示與地名有別。如水池、魚池太多太小，擇要註記之。《大比例尺像片基本圖讀圖手冊》（謝仁馨，1978）海洋有廣闊之水面，色調一般成黑色，遇有水面反光之處，則成白色，近岸灘部份，常有衝激之浪花。（謝仁馨，1978） 除了上述陸圖的繪製，海軍大氣海洋局（前海軍測量局）繪製海圖時也會標示「岸線」。根據該局同仁表示，「岸線」大約相當於最高高潮線（《海圖應用》一書中也有載明6 ）；在實務上，現場實察時是以主要垃圾線或植物線（包含匍匐海濱植物的外緣）為標的，並進行 GPS 定位；由於水深測量方面的任務，主要是提供航行安全之用，且因海象多變，現場實測優先進行水深測量，其間則把握時間進行岸線測量，不會特別考慮季節、潮汐等因素，至今雖已建置全島的岸線，但為多年陸續施測的總結果（2011/3/25 參訪海軍大氣海洋局）。內政部營建署所建置的「潮間帶資料庫」，似乎也是採用該局的「岸線」成果作為潮間帶的上邊界（即高潮線）（臺灣地區潮間帶劃設及土地利用資訊網，2011/4/23）。此外，洪佩鈺等(2006)進行臺東海岸（礫灘為主）濱線變遷研 5 本文也曾請教農航所前立體製圖課課長陳佳元（個人通訊，2008/5/15），他對於海水與陸地交界的水 涯線繪製工作的簡要說明為：「……直接繪製在海水與陸地的交界線上即可……」。 6 根據大氣海洋局同仁說明，《海圖應用》一書中對最高高潮線的定義，是依據 International Hydrologic Organization (2011)出版刊物中 B-310 條 coastline 的定義：The coastline (shoreline) shall be represented by the high water mark, or by the line of mean sea level where there is no appreciable tide. In tidal waters where there is a beach the coastline is the landward limit of the beach and therefore corresponds roughly to the high water line of the highest tides.

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究時，曾建議在考量現有圖資狀況下，參考 Pajak and Leatherman（2002）濱線選取的原則，認為在進行較長時距、較廣範圍的濱線繪圖時，以採用乾濕線為濱線指標較為務實。林宗儀等（2009）在進行宜蘭海岸研究時，因為所採用之衛星影像的光澤色調的差異性，又只有平面影像可參考，沙丘崖線判釋較為困難，所以採用比較具代表性的植生前緣線配合水線做為海岸侵淤變化的判釋。既然水陸交界處易受潮汐和天氣影響，又缺乏潮位資料，分析較長時期的濱線變遷時，以植物生長的外緣為濱線的操作型定義，較為合宜。簡而言之，我國似乎還沒有官方統一公告或學界慣用的以海岸環境變遷為主的濱線操作型定義。

主要陸圖之水涯線的產出

（一）套色版像片基本圖水涯線的認定問題

根據本文蒐集到的製圖規範文件，我國有關海陸邊界劃定標準的敘述不多。在作業實務上，各相關單位應有其繪製慣例，但可能未刊載於對外公告的文件上，以致於無法查得。為了解像片基本圖套色版上水涯線的繪製依據，本文掃瞄、定位同一年度出版的單色版和套色版地圖（紙圖），數化套色版上的水涯線，並套疊於單色版地圖上，再詳加檢視(詳細流程可參見陳映璇，2008)。以兩處研究樣區為例，可以歸納出套色版水涯線的編繪標準在單一圖幅內大致相同，但在相同圖幅、不同版次的圖上，繪製的依據則不盡相同（表 2）。本文推測造成差異的原因為： 1. 海象的狀況：風浪大時，浪裂帶範圍大，甚至形成好幾道浪裂線，水涯線被認定在浪裂帶外緣或浪花與溼沙交界處，其差距可達 170 公尺（圖上 3.4 公分）（圖 6 上）；風平浪靜時，水涯線雖被認定於溼沙沙灘外緣或內緣，但差距僅 6 公尺（圖上 0.1 公分）（圖 6 下）。 2. 平滑化的標準：部份區域為了使水涯線較為平滑化，而採取不同的標準，如部份繪於白色浪花內側，部份則繪於外側。 3. 溪流、溝出海口：溪流與排水溝皆為水體，但較小的溪溝通常直接省略，較大的河口則以開放式的線條繪製。表 2 研究區各圖幅之水涯線的編繪依據圖幅名稱大崁腳（八里海岸）八里海水浴場（八里海岸）白沙灣第一版溼沙與乾沙交界（沙嘴區域）溼沙與乾沙交界處、海水與人工結構物交界處浪花前緣與溼沙交界處第三版浪花與溼沙交界海水與人工結構物交界處溼沙與乾沙交界處

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圖 6 風浪愈大對繪圖員判定水涯線位置的影響也愈大。在白沙灣圖幅(上圖)，第一版影像拍攝時風浪較大，水涯線有時畫在白色浪花的外緣，有時則繪於白色浪花前緣(內緣)，推測是因為風浪過大，多道浪裂線混淆繪圖員的判釋工作；挖子尾圖幅的影像拍攝時風浪較小(下圖)，水涯線被畫在乾濕線和水線之間。

（二）經建版地形圖水涯線的更新問題

經建版地形圖基本上是由像片基本圖縮編而得，其水涯線應該與所採用之像片基本圖一致。套疊本研究區四個版次經建版地形圖的水涯線，明顯的呈現出台北港興建改變濱線的樣貌（注意：相同防波堤的位置也有差異），但港區北側自然海岸的部分（挖子尾沙嘴、濕地區域）在 1990 年之後的變化甚小（圖 7）。彙整這四版地形圖上的「圖料」說明（表 3），各版地圖都採用了距離出版年代最近的航空照片進行「編稿」，但在「標稿」階段，第一、二版經建版地形圖分別採用第一、二版像片基本圖，修測第三、四版經建版地形圖時，則都是沿用第二版標稿結果。即各版地形圖上海岸結構物（台北港區）的水涯線，一直採用最新版的航空照片更新（編稿階段），但挖子尾沙嘴、溼地區則是沿用前期標稿底圖，所以這段海岸第二、三版的水涯線幾乎重疊，而第四版也僅在沙嘴前緣有比較明顯的改繪。

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圖 7 八里海岸四個版次 1:25000 經建版地形圖水涯線套疊結果表 3 研究樣區各版次經建版地形圖之標稿、修測圖資和其出版年代版次標稿使用的像片基本圖（製作該基本圖的航照拍攝年代）編稿使用的航空照片和拍攝年代地形圖印刷出版年代第一版第一版像片基本圖(八里 1978 年拍攝、白沙灣 1979 年拍攝) 1985 1986 第二版第二版像片基本圖（八里 1985、1986 年拍攝、白沙灣 1986 年拍攝） 1990 1991 第三版第二版經建版地形圖 1998 1999 第四版第三版經建版地形圖 2001 2002 本文在研究樣區所發現的狀況，與聯勤四〇一廠同仁的說明吻合7 ，即自然海岸的水涯線幾乎在標稿階段就已經繪製完畢，該區濱線的變化常被視為海水漲、退潮現象，而鮮少加以修繪；相較之下當海岸有增修港口、離岸堤、突堤等人工結構物時，在編稿的階段就會參考最近期的航空照片，加以調繪及修改（圖 8）。但實際比對同時期製作之像片基本圖的影像，則有相當的差異。由此可知，若不了解經建版地形圖上水涯線的訂定和編修方式，而逕行數化、套疊不同版本地圖的水涯線，則會以為 1990 年以來臺北港以北的八里海岸，濱線沒有變化。 7 本文請教曾服務於聯勤四〇一廠吳炳憲組長（個人通訊，2008/5/26）。

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圖 8 經建版地形圖製作流程圖（根據受訪者口述內容繪製）由以上的討論可知，經建版地形圖（1:25000）上標示的水涯線，為標稿底圖（像片基本圖）以及編稿底圖（與出版年代相近航空照片），兩者綜合而成的產品。實務作業上，最新版地圖上人工構造物的水涯線會更新，但天然沙灘的變動則未必。這也表示同一張經建版地形圖上的水涯線未必屬於同一年代，經建版地形圖上標示的印刷或修繪年代與所選用的基圖年代間也有時間差異。

應用像片基本圖單色版及彩色正射影像判釋濱線

相對於套色版地形圖和經建版地形圖上海陸邊界（水涯線）已經被劃定，像片基本圖單色版及彩色正射影像皆保留原始航照的色澤、質感（參照圖 5），研究者可自行判釋、數化特徵濱線8_。以下先針對特徵濱線指標的判釋結果進行討論，再進一步檢視航空照片的拍攝資料，了解其他影響濱線繪製工作的因素。 8 但林務局農林航空測量所現在只銷售像片基本圖的套色版，不再銷售像片基本圖單色版。

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（一）特徵導向濱線指標的判釋標準和影響因子

特徵導向濱線指標乃透過海岸區域的地貌特徵，諸如海水、濱堤（灘台頂 berm crest）、植物等作為依據所繪製的濱線，但並非所有特徵濱線指標，都可以在已經正射的平面影像上觀察得到，因此本研究也蒐集了製作像片基本圖的航空照片立體對，採用 LPS (Leica Photogrammetry Suite) 軟體，立體判釋、數化各種特徵導向濱線指標（表 4）。

表 4 特徵導向濱線指標判釋標準（參考 Boak and Turner, 2005）

濱線指標判釋標準水線水與陸地的交界線線，為海水在沙灘上溯升的最高處，常有浪花沖濺的痕跡，若為平靜的水域，則呈現較深層的顏色；若為非沙灘區域，則以海水與陸地的交界處為水線乾溼線乾沙灘與溼沙灘的交界線，因沙灘遇水而呈現較深的顏色，未遇到水的部份則呈現較淺的顏色，乾溼線則為兩者的交界線濱堤頂線濱堤向海側的界線，與灘面呈現較陡峭的交界植物線永久性植物如灌叢、喬木向海岸生長的極限小崖線海濱區域因為海洋或陸地作用所導致的陡峭小崖灘內緣線沙質海灘區域與內陸的交界線，為海浪作用至陸地的底界，地勢上有明顯的起伏，常與植物線、小崖線或人工結構物等特徵濱線指標位置重疊本文以表 4 所列標準，判釋研究樣區六種特徵濱線指標，結果如圖 9。進一步檢視影響判釋的原因有以下幾點： 1. 海灘的自然特性：現場若不存在濱線指標所依據的標準，也就是該地形特徵不存在時，便無法繪製濱線。如濱堤頂線不一定連續出現，在沒有濱堤地形時，便無法採用此指標。 2. 海象狀況：在風浪大、浪裂帶寬廣的時候，海面複雜而呈現多道浪裂線時，容易影響水線的判釋工作；而在風平浪靜之時，較難分辨濕沙沙灘與安靜水域的邊界；略有風浪且浪花與濕沙沙灘呈現連續交界時，最容易分辨出水線和乾濕線。 3. 陸地結構物：人為興建的設施如突堤、道路等，在影像上展現的特徵與沙質海灘有顯著差異，很容易辨識。 4. 彩色及黑白影像：黑白影像僅能以灰度值及紋理作為判定的依據，但彩色影像多了顏色資訊可以輔助特徵濱線的判釋。 5. 影像對比、亮度：如要分辨乾沙及濕沙邊界，加強影像對比可以將兩者的區分加強；反之在觀察微起伏地形的陰影時，必須將對比降低。有些相片基本圖上的影像由於曝光過度，即使調整對比、亮度，仍然無法觀察到灘面的任何特徵。 6. 立體判釋：濱堤頂線、小崖線等在現場可能有數公尺高差，但在平面影像上，至多僅能觀察到因地形所造成的陰影（洪佩鈺等，2006），不易判斷該地形特徵是否存在或確切位置。本文利用 LPS 軟體，重新建立航照拍攝當時的立體環境，在數個特徵導向濱線指標中，濱堤頂線、小崖線及部分灘內緣線必須藉由立體環境的輔助，才能順利判釋。如圖 9A 處，在平面影像上，不易分辨沙丘和沙灘的界線，藉由立體像片對判釋，才能畫出灘內緣線。

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圖 9 研究樣區各濱線指標繪圖結果。左圖底圖為像片基本圖套色版第三版（1995 年出版），右圖為製作該像片基本圖底圖的航空像片之一（像片編號：83P50-191，1994 年拍攝）

（二）判釋者海岸地形認知程度的差異

為了解繪圖人員的判釋經驗是否會影響判釋結果，本文挑選部份圖幅，選擇風浪較大，地勢平緩的八里圖幅為例（圖 10），邀請臺灣師大地理學系二年級學生（33 位）9 進行兩次濱線判釋的測試。第一次測試是在說明各種濱線指標的定義後，要求學生在紙本的（平面）影像上繪出水線及乾濕線，並填寫問卷，說明在判別時的難易度與疑慮。第二次測試之前，先配合現場照片說明分辨濱線時可能遇到的問題，以及數化的原則：如風浪大、地勢低平的區域常出現數道浪裂線，應選取最接近陸地的浪裂線作為水線。說明結束後，請學生進行第二次測試。由第一次測試結果可以發現，學生在僅有濱線指標概念的情況下，很難將之應用在實際影像上，如圖 10 左 a、b 處，a 處數道浪裂線讓三分之一的學生對於繪製水線感到困難（圖 11 左圖），約二分之一的學生選擇畫在最靠近陸地內緣的白色浪花，另一半則選擇畫在離海最遠的白色浪花處，也有少數學生選擇繪製在兩者之間，此外，突堤以及 b 處的溪溝都會影響學生的判釋結果。配合現場圖片經由說明之後，再度進行判釋（圖 11 右圖），學生繪製水線的歧異度降低，但水線繪圖結果仍有差異。其原因在於，最接近內陸的白色浪花（圖 10 d 處）不明顯且連續性低，即便事前加以說明及規範，依然有判釋上的困擾。在判定乾濕線方面，學生判斷圖 10 c 處乾濕線可分兩種趨勢，這是因為原圖沙灘上有數道與乾濕線平行的沙灘堆積物。相較之下，第一次判釋的底圖在乾濕線的呈現上不但對比強烈而且沒有多餘堆積物聚集的的干擾，即使事前僅以口頭說明，便得到相當一致的判釋結果。 9 受測學生已於一年級下學期修習過地形學，對海岸地形有粗略的概念。 A AA A

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圖 10 判釋測試所使用的影像，左圖為第一次測試的圖像，右圖為第二次測試的圖像，兩者皆為第一版像片基本圖，左圖為八里海水浴場圖幅，右圖為大崁腳圖幅。圖 11 受測者之水線、乾濕線的判釋結果。左圖為第一次測試結果；右圖為第二次測試結果。由判釋測試結果可以發現，多道浪裂線確實容易影響判釋的一致性，雖然可以透過影像以及判釋規範的說明達到較高的一致性，但是實際影像更加複雜。由於濱線繪圖工作通常由多位繪圖員進行判釋，若是先缺乏良好的訓練與溝通，將造成繪圖結果不一致的情形，因此繪圖標準的確立，以及繪圖員的對於連結影像圖徵與現場地形特徵的訓練，都很重要。

（三）海象狀況對濱線位置的影響

海濱地區隨時受到每日或季節性海氣象因子影響，其測量規範和一般陸圖的測製相較，特別需要注重海岸環境的天然變動性，以避免各期濱線的標準不一。我國像片基本圖之比例尺雖大，但其底圖影像源自於航空照片，使用者必須了解，其所記錄的濱線位置是拍攝時瞬間的狀況，受到航拍時的海象、潮汐狀況的影響。臺灣因天氣之故，一年之中適合航照拍攝的日數不多，北部和南部約 50 天、中部約 70 天、東部則僅 20 天（農林航空測量所副所長吳水吉先生，2009/11/7 個人通訊）。以本研究區為例，

a aa a b bb b c cc c

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製作白沙灣三套像片基本圖的航空照片，分別拍攝於 1、12 月，6、11 月和 7、8 月。在潮汐方面，研究區歷年拍攝潮位最高為 2.4 公尺，最低為-1.7 公尺10_{。其中製作白沙灣第三版像片基本圖的航} 空照片，潮高分別為 2.0、2.2、1.3 公尺時拍攝；八里海岸的第一版圖分別在潮位 0.7、1.4 公尺時拍攝，第二版為-0.3、2.4 公尺時拍攝，第三版則為 0.4、-0.6 公尺時拍攝。不同季節及潮位時拍攝的航空照片，會造成濱線平面位置的何種差異呢？本文以淡水河口左岸的八里沙質海岸為例說明。根據經濟部水利署第十河川局 1986 至 2007 年 5 月及 9 月的實地測量資料，該段海岸在潮間帶有脊溝（ridge-runnel）地形分布（圖 12、圖 13），退潮時常有水下沙洲出露。配合交通部基隆港務局（2004）所彙整的淡水油車口 1969-1983 年潮汐資料11 ，本文以 1991、1996、2003、2007 年四個年度颱風季節前後（5 月和 9 月）的海灘剖線為準進行估算，結果顯示：冬夏季節海象不同，濱線平面位置在平均高潮位時的差異最小（28.64 公尺）、平均潮位時的差異最大（235.54 公尺）。因冬夏季節地形剖面變化導致濱線指標的平面位置差異，可達 606 公尺（1991 年的平均潮位）；因潮水漲退導致濱線指標的平面位置差異，可達 1049 公尺(1991 年平均高潮水位與平均低潮水位)。圖 12 八里海岸剖線與潮位關係圖 10 本文計算所使用的潮汐資料購自中央氣象局，由於白沙灣附近的潮位站至 1999 年開始有潮汐資料，因此 1999 年以前的潮汐資料都以淡水油車口為準，若無油車口潮位資料，則選擇淡水河口測站的潮位資料。 11 根據交通部基隆港務局(2004)統計，淡水油車口 1969 至 1983 年潮汐統計資料，平均高潮位為 1.05m，平均潮位為 0.03 公尺，平均低潮位為-0.88 公尺。

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圖 13 八里海岸退潮時期航空照片，左圖為 1985 年航空照片（潮高-0.3m），右圖為 1994 年航空照片（潮高-0.57m）

我國訂定海岸濱線繪圖規範的必要性

臺灣海岸地區土地利用集約度高，在憂心全球暖化造成海岸侵蝕加劇之際，提供正確的海岸環境變遷資訊，是海岸經營管理的基石。以美國為例，為計算濱線變化並探討海岸侵蝕造成的土地流失問題，美國地質調查所蒐集、彙整各州的歷史濱線12 ，進行全國的濱線變遷評估計畫；在 2004-2010 年間陸續完成墨西哥灣、太平洋東岸和加州沿岸區域的濱線變遷評估(Morton, et al., 2004; Morton, & Miller, 2005; Hapke, et al., 2006, Hapke,et al., 2010)。由於美國擁有長達 150 年的歷

史濱線資料，該計畫得以進行長時距（1850 年代-1998 後）和短時距（1970 年代-1998 後）兩種變遷分析13 ，所採用的濱線資料，主要包括： 1. 約在 1850 年代以現場測量所繪製的 T-sheets 2. 1920-1930 年代以及 1970 年代以航空照片所製作的濱線資料 3. 1998 年後由空載光達所擷取的濱線美國的濱線繪製工作自 19 世紀前半葉即已展開，由國家海洋及大氣管理局(National Oceanic

& Atmospheric Administration, NOAA)之下的國家海洋部門(National Ocean Service, NOS)負責14，

NOS 下的國家大地測量局（National Geodetic Survey, NGS）則專職航空攝影測量、海岸區域繪圖

12_{原先各州各有不同部門依各自的目的製作濱線資料。} 13

該計畫採用之數值濱線分析系統(Digital Shoreline Analysis System, DSAS)，可以安裝於 GIS 軟體內使用，詳細使用說明以及軟體下載請參考網站：http://woodshole.er.usgs.gov/project-pages/dsas/ 14

美國濱線繪製工作自 1830 年代起開始，最初是為了維持海岸航行上的安全，隨著沿岸居住人口的增加以及觀光等經濟活動的成長，海岸侵蝕的監測工作更加重要。美國濱線製圖簡史，可參閱 NOAA 網頁：http://shoreline.noaa.gov/intro/timeline.html 的介紹，或參見陳映璇、沈淑敏(2011)一文

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等工作，並將相關測量規範等整理成冊15

。濱線繪製的規範包括：儀器設備、天候狀況與拍攝時間、潮汐等。例如，飛航規劃需要配合潮汐高度，參考根據潮汐預測製作潮汐窗（tide window）於合適的時間內施行測量；在季節的選擇上，除了要考慮植被對海岸地形特徵的遮蔽外，也必須考慮海灘的天然動態性來決定在哪個月份進行施測（Leigh and Hale 2005）。

比對歷年圖資或從不同種類地圖上判釋的濱線時，各期濱線應採用相同的操作性定義。美國官方一向以平均高水位線（mean high water line）為濱線的操作型定義，認為這條線是高潮（滿潮）

時海水到達陸地邊緣的平均位置16_{，高水位線以上區域，代表平均潮位狀態下不會被海水所淹沒}

之處（Pajak and Leatherman, 2002），在拍攝航空照片時，也必須依規定於平均高潮位的時間內進

行拍攝（Leigh and Hale, 2005）。美國得以建置全國的濱線變遷資料庫，主要歸功於詳盡的測量規

範及長期的資料整理（如長期採用平均高水位線作為濱線的操作性定義），才能在相同的基礎下結合採用不同方法的測量結果。相對的，臺灣地區的圖資雖然豐富，比例尺 1:20000 的臺灣堡圖記錄了 100 年以前海岸地形特徵，自民國 60 年代以來，多數海岸更已有 2 至 3 版 1:5000 的像片基本圖及衍生的經建版地形圖（沈淑敏，1997）。但是因為製作像片基本圖的首要目的為農林經營、資源開發、土地利用調查等等（謝仁馨，1978），一般航空照片拍攝任務大多為水稻偵測、災害調查，飛航規劃的規範，主要考慮天氣晴朗與否。既然不是針對海岸環境攝影，也不會特別考慮季節、潮汐狀況規劃拍攝任務，再加上台灣各潮位站資料鮮少達 30 年以上者，更增加判斷航照拍攝時潮位的難度。自像片基本圖縮編的經建版地形圖，在同一幅圖上可能包含不同年度的濱線，興修海岸結構物造成的濱線明顯變化，新版地圖上會更新，但其他海岸則否，使用時都需特別注意。臺灣既有圖資多非專為海岸製作的情形，也同時反映在標定海陸邊界時的籠統說明，欠缺明確的濱線指標定義。展望未來，空載光達和同步拍攝的航空照片，是全國性海岸監測的最新發展趨勢（陳映璇等，2009），我國應盡快建立為海岸監測為目的之濱線繪圖規範。除了為日後的測繪工作建立規範，也需通盤考量各式既存的圖資特性，選定通用且合宜的濱線指標和作業流程，以建置可長可久的濱線變遷資料庫，並盡可能回溯和正確解讀海岸環境變遷歷程。

結論

本文以經建版地形圖、像片基本圖套色版及單色版，這三種於 1960 年後官方出版的地圖為研究對象，探討應用這些地圖進行濱線繪製研究時的限制與應用性。本研究發現，經建版地形圖上的水涯線為綜合數年標稿、編稿底圖進行製圖而得到的結果，天然沙岸的水涯線很可能是更早期的資料，即不同圖幅、不同出版年代地圖上的水涯線繪製依據可能不同。以航空攝影測量製作而成的像片基本圖單色版的背景影像，雖可允許研究者自行判讀某些水線、乾濕線等特徵導向濱線指標，但也發現相鄰的圖幅選用不同時間拍攝的航照製圖，由於潮汐、風浪狀態不同，以致於同一濱線指標判釋結果卻不連續的情形，所以使用時應先查詢影像底圖航照拍攝的年度、月份及時間，再確認拍攝當時的潮汐、波浪及前期天氣狀況，以了解影像上所記錄到的海濱狀況有無特殊 15 相關工作規範可於網頁下載：http://www.ngs.noaa.gov/ContractingOpportunities/ReferencedLinks!.htm 16_{在美國有 15 個州以平均高水位線作為私人和國有土地所有權的分界線，高水位線測量工作也更顯重} 要。

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之處。直接引用像片基本圖套色版地圖上的水涯線時，則除了上述影響因素，還需檢查有無繪圖員判釋標準不一的問題。有鑑於各種圖資的製作過程和所保留的海岸地形和濱線位置訊息，若欲針對重點地區自行判釋過去三十年的濱線變遷，建議採用該地點歷年的航空照片數值檔，在數值航測系統下進行立體像對判釋，並採用多種濱線指標，進行綜合評比。綜而言之，臺灣現有的圖像資料，幾乎都是為了調查陸上資源所製作，從航照拍攝到水涯線繪製，並沒有特別考量海岸的天然變動性也沒有訂定專門的作業規範。有鑑於此，為盡可能回溯和正確解讀臺灣海岸環境變遷歷程，我國應盡快建立為海岸監測為目的之濱線繪圖規範，除了考量採用新科技，也需通盤考量既存圖資的特性，建置可長可久的濱線變遷資料庫。

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