應用多期圖資探討臺灣二十世紀以來西北海岸地形與土地覆蓋變遷

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(1)國立臺灣師範大學地理學系第四十四屆碩士論文. 應用多期圖資探討臺灣二十世紀以來西北海岸地形與土地覆蓋變遷. 指導教授：沈淑敏研究生：王千瑜. 中華民國一Ο四年六月.

(2) 國立臺灣師範大學地理學系碩士論文摘要研究所別：地理學研究所碩士班論文名稱：應用多期圖資探討臺灣二十世紀以來西北海岸地形與土地覆蓋變遷指導教授：沈淑敏研究生：王千瑜論文內容：共一冊，文約四萬餘字，共分五章十九節，並以七百餘字摘要說明。. 摘要在全球暖化與海水面上升等潛在威脅的情況下，人為活動造成具有緩衝海岸作用力之地形單元的變化程度，是需要關注的課題。因此，本研究以臺灣西北海岸為研究區，判讀多時期各類圖資所記載的海岸地形訊息，以釐清二十世紀前半期少有人為干預時的海岸地形特徵，並分析近百年來的土地覆蓋變化、現今土地利用狀況及保護措施。本研究所稱的海岸範圍，以二十世紀早期的海岸沙丘與海灘等地形單元為準，不包括海域的部分，也稱為海岸地形緩衝帶。本研究採用經由 GIS 平台整合各式圖資，包含二十世紀初期以來的 1:20000 或 1:25000 等高線地形圖、1940 年代美軍老航照、1970 至 1990 年代之像片基本圖（1:1000 與 1:5000）與 2009 年之彩色正射影像（1:5000）。本研究發現，比對美軍老航照與 1920 年代地形圖，可以確認西北海岸於二十世紀前半期時，海濱地帶人為結構物極少，雖已有防風定沙工程，但仍屬於近自然的狀態，該時多數海岸即屬「海灘—濱海沙丘」類型，沙丘內緣的位置也較今日偏內陸位置。海岸緩衝帶內人為土地利用主要為：1970 年代開始沿岸港口設施與海岸保護工的興築，造成濱線的侵淤變化；1920 年代以來的防風定沙工程，一方面使沙丘與海岸林外緣逐漸向海擴展，另一方面內層林帶的解除，則造成沙丘內緣退縮。鄰近土地的利用強度不斷提高，從沙丘荒地轉為農業用地，再轉移做建築、交通與公共使用。. i.

(3) 臺灣西北海岸因各式直接或間接的人為利用方式而漸趨人工化，只是程度有別，經過三十多年的轉變，其中高達七成為港口與堤防等高度人工化海岸，另三成則為受到防風定沙等較低度人工化海岸。而海岸人工化的程度愈高，顯示海岸地形緩衝帶的面積縮減或其可移動的空間減少。考量海水面上升的潛在威脅，則未來的海岸土地管理策略，本研究建議宜盡可能維護海岸地形緩衝帶的原貌，預留空間使其得以變動，並降低或不提高緊鄰海濱帶的土地利用強度。. 關鍵詞：多期圖資、地形變遷、海岸林、土地利用、西北海岸. ii.

(4) Abstract The loss and the level of artificialization of the coastal geomorphic units which consist of the buffer zone, e.g., beach and sandune, has become a great concern under the threat of global warming. By using the northwestern coast in Taiwan as the study area, this research intends (1) to reveal the geomorphic information which is shown or implied in various pictorial materials, (2) to identify the coastal features which represent the natural condition, with limited direct human interference, in the first half of 20th century, (3) to analysis the land cover and land use change since early 20th century. The method is the historical overlap analysis on the GIS platform. The pictorial materials in use include not only historical maps and topographic maps at scale of 1:20000 and 1:25000, but also the aerial photos which were taken in late 1940s and various versions of orthophotos (at scale of 1:1000 and 1:5000). Interpretations of geomorphic units are made by using stereo-pair of historical aerial photos. Then these interpretations are compared with the 1920 topographic map. It is found that the geomorphic features identified from the historical maps in 1920s and aerial photo in 1940s represent the near natural state of the studied coast and can be used as a baseline for the following change... Construction of harbors and breakwaters since 1970s has caused erosion and aggradation along the nearby shorelines. Continuous and widespread windbreak and sand fixation projects since 1920, on the one hand, have moved the outer margin of dunes and coastal forests seaward and, on the other land, subsequent removals of inner forest belt have caused the inner edge of dunes to retreat. The reclaimed coastal dunes have transformed into farmlands and part of them has become construction, transport facilities and public facilities since 1960s. In brief, based on the comparison of multi-temporal maps, aerial photos and orthogonals, the entire northwestern coast in Taiwan during the last eight decades has iii.

(5) been artificialized although with various levels. Up to 70% of the coast has been affected directly by harbor and breakwater construction, while the rest, which seemingly rather natural, is actually the result of windbreak and sand fixation projects. Under the threat of sea level rising, it is believed the original extent of the coastal buffer zone and the human-induced change should be taken into account in the national land management.. Keywords: multi-temporal pictorial materials, geomorphic change, coastal forest, land use, northwestern coast. iv.

(6) 目錄第一章緒論……………………………………………………………………….…..1 第一節研究動機與目的…………………………………………………….…..1 第二節文獻回顧………………………………………………………………...3 第三節研究方法…………………………………………………………….…17 第四節研究區概況………………………………………………………….…23 第二章臺灣圖資記載之海岸地形訊息………………………………………….…26 第一節線畫地形圖可擷取之海岸地形訊息……………………………….…26 第二節航空照片可擷取之海岸地形訊息………………………………….…34 第三節歷史地圖與美軍老航照之海岸地形特徵比對…………………….…40 第四節小結………………………………………………………………….….43 第三章二十世紀前半期臺灣西北部之海岸地形特徵………………………….…45 第一節南崁溪北岸至大堀溪………………………………………………….45 第二節大堀溪至鳳山溪…………………………………………………….…49 第三節鳳山溪至中港溪……………………………………………………….54 第四節小結……………………………………………………………….…….56 第四章二十世紀後半期臺灣西北部海岸地形緩衝帶之變化與涵意………….…59 第一節濱線與海岸結構物之變化……………………………………..………59 第二節沙丘與海岸林之變化………………………………………………….71 第三節地形緩衝帶與土地利用之變化…………………………………...…..86 第四節影響土地利用變遷之因素……………………………………………107 第五節小結…………………..……………………………………...……..….113 第五章結論與建議…………………………………………………………………116 第一節結論……………………………….……………..……..……..……….116 第二節研究限制與建議………………………………..………....……..……118 參考文獻……………………………………………………………………………..120 v.

(7) 圖次圖 1-1 海岸緩衝區示意圖……………………………………………………………...3 圖 1-2 海岸緩衝區劃設流程………………………………………………………..….5 圖 1-3 海岸緩衝帶寬度示意圖…………………………………………………….…..6 圖 1-4 海灘沙丘系統剖面的年變化……………………………………………..…….7 圖 1-5 海岸沙丘生成條件示意圖………………………………………………...…..10 圖 1-6 沙丘系統中的沙丘脊演育……………………………………………...……..11 圖 1-7 人工沙丘之築設……………………………………………………………….12 圖 1-8 研究流程……………………………………………………………………….17 圖 1-9 研究區域圖…………………………………………………………………….23 圖 2-1 臺灣堡圖部分圖例……………………………………………………..….…..29 圖 2-2 臺灣地形圖部分圖例…………………………………………………...……..30 圖 2-3 聯勤軍用地形圖圖例………………………………………………….………31 圖 2-4 經建版地形圖圖例………………………………………………………….…32 圖 2-5 不同圖幅水涯線標準不相同…………………………………………….……37 圖 2-6 不同圖幅水涯線不連續………………………………………………….……37 圖 2-7 南崁溪右岸之內陸沙丘範圍………………………………………….………41 圖 2-8 埔心溪右岸之內陸沙丘範圍…………………………………………….……41 圖 2-9 草漯沙丘範圍………………………………………………………….………42 圖 3-1 南崁溪至大堀溪 1921-1947 年之地形分類圖………………….……..…..…..47 圖 3-2 頂湖南方 1921-1947 年間內陸沙丘之變化……………………….……..…..48 圖 3-3 沙崙附近 1921-1947 年間海岸地形特徵之變化..……………….………..…48 圖 3-4 埔心溪至老街溪 1921-1947 年間海岸地形特徵之變化.……….….…..……48 圖 3-5 老街溪至大堀溪 1921-1947 年間海岸地形特徵之變化.………….…...……49 圖 3-6 大堀溪至鳳山溪 1921-1947 年之地形分類圖.………………..….….………50 圖 3-7 大堀溪河口地形變化圖.………………………….……………….…..………51 vi.

(8) 圖 3-8 大潭附近之海岸地形特徵.………………………….………....……..………51 圖 3-9 崁頭厝附近之海岸地形特徵.………………………….……..……..…..……51 圖 3-10 深圳附近之海岸地形特徵.………………………….…………..…...………52 圖 3-11 福興溪至鳳山溪之海岸地形特徵.……………………………….….………52 圖 3-12 大堀溪至鳳山溪 1921-1947 年之濱海沙丘變化.……………………..……53 圖 3-13 南油車港一帶 1904 年鹽田分布…………….…….……... ………..…….…54 圖 3-14 南油車港一帶 1921 年鹽田分布…………….…….……... ………..…….…54 圖 3-15 鳳山溪至中港溪 1921-1947 年之地形分類圖.……………………..……….55 圖 3-16 中港一帶之海岸地形特徵.…………………………………………..………55 圖 3-17 西北海岸二十世紀前期之海岸地形特徵分類圖…………………..………57 圖 3-18 西北海岸地形單元剖面圖.………………………………………..…………57 圖 4-1 南崁溪北岸至大堀溪 1921-2009 年濱線與海岸結構物位置.………………59 圖 4-2 南崁溪北岸至出水仔一帶 1947-2009 年乾濕線位置.………………………60 圖 4-3 竹圍漁港至下海湖一帶 1947-2009 年乾濕線位置.…………………………60 圖 4-4 埔心溪河口 1947-2009 年乾溼線位置.………………………………………61 圖 4-5 新街溪至老街溪間 1947-2009 年乾濕線位置.………………………………62 圖 4-6 移民新村西北方碉堡於 1947-2009 年之位置變化.………………….……..62 圖 4-7 新街溪至老街溪 1978 年航照.……………………………………….………..62 圖 4-8 富林溪至大堀溪間 1947-2009 年乾濕線位置.………………………………63 圖 4-9 大堀溪至鳳山溪 1921-2009 年濱線與海岸結構物位置.……………………64 圖 4-10 觀音溪至新屋溪 1947-2009 年乾濕線位置.…………………………………65 圖 4-11 永安漁港附近 1947-2009 年乾濕線位置.……………………………..…….66 圖 4-12 大坡溪 1947-2009 年乾濕線位置.……………………………………..…….66 圖 4-13 福興溪 1947-2009 年乾濕線位置.……………………………………..…….66 圖 4-14 新豐溪 1947-2009 年乾濕線位置.……………………………………..…….66 圖 4-15 拔子窟外側 1978 年航照.……………………………………………..……..67 vii.

(9) 圖 4-16 鳳山溪北岸 1947-2009 年乾濕線位置.………………………………….….67 圖 4-17 鳳山溪至中港溪 1921-2009 年濱線與海岸結構物位置.……………….….68 圖 4-18 新竹海埔地 1947-2009 年乾濕線位置.………………………………………69 圖 4-19 客雅溪至南港 1947-2009 年乾濕線位置.………………………………..….69 圖 4-20 崎頂一帶 1947-2009 年乾濕線位置.……………………………………..….70 圖 4-21 中港溪北岸 1947-2009 年乾濕線位置.……………………………………...70 圖 4-22 南崁溪北岸至大堀溪 1921-2009 年沙丘與乾濕線位置.………………...…72 圖 4-23 南崁溪北岸至大堀溪 1947-2009 年海岸林與乾濕線位置.…………………72 圖 4-24 出水子與頂湖一帶 1921-2009 年沙丘與乾濕線位置.……………………..73 圖 4-25 出水子東方 1947-2009 年海岸林與乾濕線位置.…………………………..73 圖 4-26 南崁溪至下海湖一帶 1921-2009 年沙丘與乾濕線位置.…………………..73 圖 4-27 南崁溪至下海湖一帶 1947-2009 年海岸林與乾濕線位置.………………..73 圖 4-28 新街溪至老街溪 1921-2009 年沙丘與乾濕線位置.………………………..74 圖 4-29 新街溪至老街溪 1947-2009 年海岸林與乾濕線位置.………………….….74 圖 4-30 老街溪至大堀溪 1921-2009 年沙丘與乾濕線位置.………………………...75 圖 4-31 老街溪至大堀溪 1947-2009 年海岸林與乾濕線位置.…………………..….76 圖 4-32 大堀溪至鳳山溪 1921-2009 年沙丘與乾濕線位置.……………………..….77 圖 4-33 大堀溪至鳳山溪 1947-2009 年海岸林與乾濕線位置.……………………...78 圖 4-34 觀音溪至新屋溪 1921-2009 年沙丘與乾濕線位置.…………………..…….79 圖 4-35 觀音溪至新屋溪 1947-2009 年海岸林與乾濕線位置.……………………...79 圖 4-36 田厝至羊寮港 1921-2009 年沙丘與乾濕線位置.……………………..…….80 圖 4-37 田厝至羊寮港 1947-2009 年海岸林與乾濕線位置.……………………..….80 圖 4-38 羊寮港至崁子腳 1921-2009 年沙丘與乾濕線位置.…………………………81 圖 4-39 羊寮港至崁子腳 1947-2009 年海岸林與乾濕線位置.………………………81 圖 4-40 鳳山溪至中港溪 1921-2009 年沙丘與乾濕線位置.…………………………82 圖 4-41 鳳山溪至中港溪 1947-2009 年海岸林與乾濕線位置.………………………83 viii.

(10) 圖 4-42 崎頂 1921-2009 年沙丘與乾濕線位置.…………………………………..…84 圖 4-43 崎頂 1947-2009 年海岸林與乾濕線位置.………………………………..…84 圖 4-44 中港溪北岸 1921-2009 年沙丘與乾濕線位置.…………………………..….85 圖 4-45 中港溪北岸 1947-2009 年海岸林與乾濕線位置.………………………..…85 圖 4-46 南崁溪至大堀溪 1921-2013 年人為利用邊界與地形緩衝帶之變化…..…..86 圖 4-47 南崁溪至大堀溪 1947-2013 年人為利用邊界、海岸林與沙丘之變化…...86 圖 4-48 草漯一帶地形與人為利用邊界之變化.……………….………………….…88 圖 4-49 草漯一帶地形剖面圖與土地覆蓋變化歷程示意圖.……………………..…88 圖 4-50 大堀溪至鳳山溪 1921-2013 年人為利用邊界與地形緩衝帶之變化.…..….89 圖 4-51 大堀溪至鳳山溪 1947-2013 年人為利用邊界、海岸林與沙丘之變化…….90 圖 4-52 觀音一帶地形與人為利用邊界之變化…………………………………...…91 圖 4-53 觀音一帶地形剖面圖與土地覆蓋變化歷程示意圖……………………...…91 圖 4-54 崁子腳一帶地形與人為利用邊界之變化.……………….…………….……92 圖 4-55 崁子腳一帶地形剖面圖與土地覆蓋變化歷程示意圖.……………….…….92 圖 4-56 鳳山溪至中港溪 1921-2013 年人為利用邊界與地形緩衝帶之變化.….….94 圖 4-57 鳳山溪至中港溪 1947-2013 年人為利用邊界、海岸林與沙丘之變化…....95 圖 4-58 南寮一帶地形與人為利用邊界之變化.……………….………..…………...96 圖 4-59 南寮一帶地形剖面圖與土地覆蓋變化歷程示意圖.………………….…….96 圖 4-60 中港溪北岸地形與人為利用邊界之變化…………………………………...97 圖 4-61 中港溪北岸地形剖面圖與土地覆蓋變化歷程示意圖……………………...97 圖 4-62 南崁溪北岸至大堀溪 1995-2007 年土地使用分布.……………………..…99 圖 4-63 大堀溪至鳳山溪 1995-2007 年土地使用分布.……………….……….……100 圖 4-64 鳳山溪至中港溪 1995-2007 年土地使用分布.……………….…….………101 圖 4-65 南崁溪北岸至大堀溪 1995-2007 年土地利用強度.………………..………105 圖 4-66 大堀溪至鳳山溪 1995-2007 年土地利用強度.……………….……………105 圖 4-67 鳳山溪至中港溪 1995-2007 年土地利用強度.……………….……………106 ix.

(11) 圖 4-68 石門水庫移民村位置圖………………………………………………….…108 圖 4-69 西北海岸主要交通道路圖……………………………………………...…..110 圖 4-70 新竹海埔地位置圖……………………………………………………...…..112 圖 4-71 竹南海埔地位置圖……………………………………………………...…..112 圖 4-72 西北海岸之人工化海岸範圍圖…………………………………………….115. x.

(12) 表次表 1-1 應用圖資進行海岸地形變遷判釋之文獻.……………….…….………………9 表 1-2 海岸沙丘地形相關之文獻…………….…….……...…………….……..…….14 表 1-3 研究使用的圖資清單.……………….…….……………….…….……………18 表 1-4 臺灣地形圖上的海岸地形特徵與本研究之判釋原則….…….……………..20 表 1-5 西北海岸沿海各河川水系………….…….……………….…….…………….24 表 2-1 日治時期地形圖圖式對照表.……………….…….……………….……...…..27 表 2-2 海岸地形相關圖例比較.……………….…….……………….…….…..…….33 表 2-3 老航照可判釋之海岸地形特徵……….…….……………….…….…….……34 表 2-4 像片基本圖可判釋之海岸地形特徵.…….……………….…….……………38 表 2-5 西北海岸各式圖資於海岸地形之辨識度.…….……………….……..……...43 表 3-1 西北海岸二十世紀前期之海岸地形特徵分類表…………….…….…..…...56 表 4-1 西北海岸人為開發區中土地利用類型變化…….…….………………….…..99 表 4-2 土地利用強度分級…….…….………….…….………….…….…………….102 表 4-3 西北海岸 1995-2007 年土地強度變化.…….………….…….………………104 表 4-4 西北海岸 1921-2009 年海岸地形與海岸結構物之時空變遷………………114. xi.

(13) 第一章緒論第一節研究動機與目的海岸是地球上變化最快速的地方之一，具有高度的動態性與複雜性，也具有豐富的景觀與自然資源（Woodroffe, 2002）。世界上大多數的人口居住於沿海地帶，加上多變的自然條件影響下，如此的雙重威脅對海岸環境形成極大壓力（Carter and Woodroffe, 1994）。臺灣四面環海，本島海岸線長約 1,322 公里（內政部營建署綜合計畫組，2014），早期的海岸利用僅限於漁撈等低密度使用，但隨著人口與經濟快速成長，內陸地區可開發使用的土地，減少原本被視為邊際土地的海岸地區逐漸被開發為海埔新生地、工業區、港口、發電廠等，加上公路以及防波堤等人工結構物的設立，本島之自然海岸線比例僅存 44.26%（內政部營建署綜合計畫組，2014）。自然海岸的地形單元，是反映當代地形期之海陸地形因子交互作用的結果。若由沉積物收支平衡的角度來看，近濱地帶的海灘、潮埔或鄰接的海岸沙丘（海風作用形成的堆積地形），都可以視為海水作用之於陸地的緩衝帶（文中或稱海岸地形緩衝帶）。若無人為干預，不僅是濱線，海岸地形緩衝帶會隨全球海水面的升降而移動，但由於人為開發，而使其移動性降低。若是在緩衝帶或緊鄰緩衝帶進行開發利用，則所承受災害的風險也相對較高。因此，從國土管理角度思考海水面上升的潛在威脅，則還應正視原本具有緩衝海岸營力作用之地形單元（主要指沙灘、潮埔與沙丘），被開發利用的程度。若可掌握人為開發前或低度開發時的自然海岸地形特徵，則可釐清後續的地形與土地覆蓋/土地利用變化歷程，將有助於評估自然災害的威脅與環境脆弱性。此一概念可提供更進一步的思考，究竟臺灣海岸近自然的地形樣貌與緩衝帶變化的歷程為何？. 1.

(14) 而地形、地物的變化具有空間性，圖像資料是最能有效展現此類訊息的素材（沈淑敏、張瑞津，2003）。過去研究海岸地形變化，大多以濱線變遷為主，使用的圖資包括二十世紀初期以來的線畫地形圖（石再添，1979；郭金棟，1990）、航空照片（許民陽等，1995；喻新等，2005；洪佩鈺等，2006）及衛星影像（吳啟南等，1992；林宗儀等，2006；梁平，2011），但同時也面臨海水面漲落所導致的濱線指標採用問題（沈淑敏等，2010）。本研究以臺灣西北海岸（南崁溪至中港溪）為研究區，因此一區段海岸的沙丘地形發達，並且早在明治 44 年（1911），部分地區如桃園大園與苗栗中港已經開始進行海岸林之設立，積極從事防風定沙工作（臺灣日日新報，2015/6/23 瀏覽）。1970 年代後期，因應臺灣北部地區工業引進並帶動沿海地區之繁榮，遂進行觀音工業區之規畫闢建（李力庸，2010），又於 1992 年為配合國家電源開發政策，提供燃氣電廠建廠用地，以紓解臺灣北部地區供電壓力，而核定大潭濱海特定工業區開發（桃園市政府地政局，2015/8/5 瀏覽）。工業區的設置帶動地方產業發展，使建築與交通用地需求增加，土地利用強度逐漸提高，將一定程度改變本區的地形與土地覆蓋。研究區垂直海岸線的縱深，則以早期的海岸地形緩衝帶為基準，也就是二十世紀前期之濱線以上至內陸沙丘帶的範圍，不包括海域的部分。試圖藉由疊圖分析多種歷史地圖與航照影像，還原近自然狀態時期西北海岸地形緩衝帶的特徵，了解其上人為活動所造成的土地覆蓋與利用變化，並討論二十世紀以來地形緩衝帶變化的時空分布。具體研究目的為： 1.比較各類圖資所記載的海岸地形訊息 2.判釋二十世紀前半期少有人為干預時的海岸地形特徵與緩衝帶範圍 3.分析二十世紀後半期海岸地形緩衝帶的土地覆蓋變化、現今土地利用狀況及保護措施。. 2.

(15) 第二節文獻回顧文獻回顧分三個部分，首先回顧海岸緩衝帶之定義與功能，第二部分為近年使用不同圖像資料進行海岸地形變遷之研究，第三部分為海岸沙丘地形之形成與演育，以及常使用的防風定沙方法，第四部份回顧土地覆蓋與土地利用之定義與研究方式。. 一、海岸緩衝帶之定義與功能海岸緩衝帶（coastal buffer strip）或海岸緩衝區（coastal buffer zone）為連接海岸地貌或原生海濱物種的陸地區域，作為介於海岸與鄰近已開發地間的自然過渡帶，設立一個鄰近海岸地貌的自然地區，且應保有自然植生環境（Rhode Island Coastal Resources Management Council, 2015/04/24 瀏覽）（圖 1-1）。通常指的是海岸自然環境、生態與人為開發利用的緩衝地帶，強調「緩衝」在意義上需順應自然環境變遷與漂沙運移特性等自然因素（藍元志等，2011）。. 圖 1-1 海岸緩衝區示意圖（改繪自 Rhode Island Coastal Resources Management Council, 2015/04/24 瀏覽）。CRMC 為海岸資源管理委員會之簡稱。. 3.

(16) 國內對海岸緩衝帶並無明確定義，僅海岸管理法對「海岸地區」有所定義，係指中央主管機關依環境特性、生態完整性及管理需要，依下列原則劃定公告之陸地、水體、海床及底土；必要時，得以坐標點連接劃設直線之海域界線。（一）濱海陸地：平均高潮線至第一條省道、濱海道路或山脊線之陸域為界；（二）近岸海域：平均高潮線往海洋延伸至三十公尺等深線，或平均高潮線向海三浬涵蓋之海域，取其距離較長者為界，並不超過領海範圍之海域與其海床及底土；（三）離島濱海陸地及近岸海域：於不超過領海範圍內，得視其環境特性及實際管理需要劃定（全國法規資料庫，2015/7/14 瀏覽）。由此可見，此為基於行政管理面向所界定。國內首先提出海岸緩衝區概念者為成大研究發展基金會（2005），曾於「海岸開發後對地形變遷影響機制分析研究—鰲鼓至曾文溪口」計畫期間，邀集專家與水利署等相關單位共同討論取得共識，以防災及海岸保護的角度，提出定義海岸緩衝區的兩種思維方向：（一）由海岸動力系統與海岸過程思維方向：陸域應為海水可能抵達的地區，廣義的定義則應包括如颱風、暴潮等造成或可能造成海岸溢淹的區域；水域則應納入漂沙運移明顯的區域，較狹義的界線可以為近岸流卓越之範圍（水深5-10公尺），廣義的界線可擴展至潮流影響漂沙地範圍（水深20-30 公尺或以上）。（二）由減緩災害發生之防災思維方向：定義為將發生海岸災害之因素(如颱風、暴潮、近岸流等)予以減緩或消除的地區，範圍可僅包含水域或陸域地區。並於文中建議海岸緩衝區採用之定義為，陸域方面以海水可能直接到達的地區，或是具有減緩災害發生之緩衝因子的區域；水域方面則以近岸流卓越之範圍（水深5-10公尺），或是具有減緩災害發生之緩衝因子的區域範圍。而後的研究基於此方向，接續討論海岸緩衝區之範圍，部分研究認為水動力、近岸流與潮流漂沙等海洋物理觀念，最能顯著影響海岸地區之侵蝕與淤積，並依 4.

(17) 據學理基礎，在近岸水動力、海岸漂沙及陸域海水可能到達地區，界定海岸緩衝區之水域及陸域範圍，提出海岸緩衝區劃設方法與流程（圖1-2）。於50年重現期之颱風波浪和大潮平均潮位等情況下，水域界線依據SBEACH模式動態模擬海灘斷面變化情形並判斷；陸域界線則利用波浪溯升經驗公式判斷。並可依現場調查資料，重新調整緩衝區之範圍，使其界線兼具動態性及時效性（藍元志等，2008；藍元志等，2011）。. 圖1-2海岸緩衝區劃設流程（整理自藍元志等，2008）. 5.

(18) 李芳君與許榮中（2013）同樣從海岸防災角度及防護觀點，應用SBEACH模組，採用人工養灘為消波機制的情況下，所需的海灘寬度，預留足夠海灘以削減波浪能量，做為颱風侵襲時之緩衝帶。其定義的「海岸緩衝帶寬度」即在設計颱風波浪作用下，人工養灘穩定後的灘線至後灘濱台遭受波浪侵蝕所掏刷的範圍，為颱風侵襲期間造成的灘線總後退量X，此為陸上海灘緩衝帶最保守之寬度（圖 1-3）。. 圖1-3海岸緩衝帶寬度示意圖（改繪自李芳君、許榮中，2013）. 以地形的角度，潟湖、海岸濕地、潮間帶、海灘、沙丘等，均可視為自然的緩衝帶。其中，沙丘與海灘得與海水面一同升降（grow-with-the-sea-level），風暴期間雖然會被侵蝕，沉積物被帶往濱外，但風暴後波浪等營力又將沉積物帶回海灘與沙丘重建，如此進行自然修復而達平衡（Kamphuis, 2000; Arens et al., 2013；藍元志等，2011）（圖 1-4）。有些海岸緩衝帶同時由沿岸種植之綠帶（green belt）所構成，稱海岸植生緩衝帶（coastal vegetated buffer），可更成功達到海岸資源保護與海岸發展間的平衡，減緩海陸之間的自然與人為衝擊，以屏障聚落、保護文化和自然資產、水質保護、海岸棲地保護、控制海岸侵蝕與洪氾等（Desbonnet et al., 1994; Desbonnet et al., 1995; Clark, 1997; Sanò et al., 2010）。 6.

(19) 圖 1-4 海灘沙丘系統剖面的年變化（改繪自 Desbonnet et al., 1994）. 綜上所述，國內研究多從海岸防災、減災與防護角度，利用數值模擬與學理分析進行海岸緩衝帶之範圍劃設，但僅只關注波浪能量，忽略風的作用力。本研究則從地形角度，將受海岸作用力形成之地形特徵範圍，視為海岸地形緩衝帶，近期海岸作用的最大範圍，包含海灘與沙丘等海岸地形單元，並暫不考慮水域範圍。但由於現今海岸已受人為大量影響，因此需回溯至近自然時期的海岸地形。. 二、應用各式圖資進行海岸變遷之研究使用圖像資料於海岸變遷的研究為數眾多（表 1-1），以不同時期的濱線或個別海岸地形的疊圖比較為主。在線畫地形圖方面，自日治時期以來的圖資相當豐富，早期研究多使用不同時期的地形圖比對估算海岸變化，如石再添（1979）以 1904-1975 年五個不同年代的地形圖比較臺灣西南部的洲潟地形，評估其有整體西進的趨勢。郭金棟（1990）以 1904-1988 年八個不同年代的地圖繪製海岸線與低潮線，並計算各縣市海岸線之侵淤量。林務局農林航空測量所於1970年代辦理大比例尺像片基本圖測製、農林航測調查與遙感探測業務，開始有較完整的全島航照影像。航空照片記錄拍照當時真實的地表景觀，並可藉由立體像對確認海岸地形範圍，相關研究如鄭瑞壬（1993）以桃園臺地之航照與像片基本圖，判釋桃園臺地的沙丘分布與型態，並配合野外測量，討論沙丘地開發與利用。許民陽等（1998、1999）利用1949-1996年間不 7.

(20) 同時期航照圖，相互比對低位海階、海蝕崖、海灘外緣、高階崖線等，判釋出花東海岸的顯著後退地點。喻新等（2005）以1992年的航空照片為基礎建立宜蘭蜜月灣海岸之高低潮位等潮位海岸線，並與1993-1999年實際海岸線比較，討論海岸的侵淤現象。近年隨遙測技術的提升與衛星影像較容易取得的情況下，可利用自動、半自動或人工的方式，進行海岸地形擷取，如吳啟南等（1992）使用 Landsat/MSS 、 Landsat/TM 及 SPOT/HRV 等衛星多光譜影像資料，以非監督式分類分析 1973-1990 年間外傘頂洲之位置與面積變化，討論適用於海岸變遷分析之遙測資料，結果指出外傘頂洲正急劇地遭受侵蝕，並往東南陸地方向漂移。林宗儀等（2006）利用福衛二號對竹苗海岸所拍攝的衛星影像資料，經校正處理後從中辨識高潮位和低潮位，藉此繪出高低潮位間之海灘剖面地形，求得海灘坡度，並進行潮間帶地形圖和海灘剖面的繪製。早期的海岸變遷研究，多半直接利用圖資上所標示的海陸邊界線進行濱線的套疊比較，並未對其指標判釋依據進行說明，可能導致研究結果有所誤差。自洪佩鈺等（2006）應用大比例尺的正射影像辨識臺東海岸沙礫質海灘的濱線，開始探討如何選擇最適合的濱線指標及判定指標位置，並提出濱線的操作性定義須一致，以避免誤判其實際變化量。若圖資得以判釋出高水位線，則以其為最優先考量，若無法使用高水位線，在潮差越大且坡度越緩的海岸，則須優先採用穩定性較高者。若欲針對重點地區自行判釋過去的濱線變遷，則應採用歷年的航空照片進行立體像對工作，並採用多種濱線指標進行綜合評比（沈淑敏、陳映璇，2010）。地圖資料已經在地形變遷研究中廣泛應用，應用圖資探討地形變遷的同時，須依據研究目的與對象之特性，注意其可應用性與限制，有些可做海岸線變遷的定量比較，有些則只能定性提供海岸地形特徵訊息，部分地圖甚至有概括化的情形，保留特徵較明顯而刪減較不顯著的資料，例如經建版地形圖對海岸淺灘的簡化程度較高，新竹香山一帶的淺灘範圍較臺灣堡圖為小（沈淑敏，1997；賴進貴、葉高華，2005）。 8.

(21) 綜上所述，海岸變遷研究大多關注於濱線進退的討論，而本研究欲從面的角度，並加入前人研究較少使用之美軍老航照與海岸相片地形圖，探討西北海岸地形緩衝帶內地形單元之變遷。. 表 1-1 應用圖資進行海岸地形變遷判釋之文獻作者. 圖資種類. 研究區. 石再添. 臺灣堡圖、臺灣地形圖、. (1979). 聯勤地形圖、航測像片圖. 郭金棟. 臺灣堡圖、臺灣地形圖、. （1990）鄭瑞壬. 判釋項目. 嘉南洲潟海岸. 海岸線. 全島. 海岸線. 航空照片. 桃園臺地. 沙丘. 航空照片，. 花東海岸. 低位海階、海蝕崖、. 經建版地形圖. （1993）許民陽等. (1998、1999) 以地形與地籍圖檢核喻新等. 海灘外緣、高階崖線. 航空照片. 宜蘭蜜月灣. （2005）. 等潮位海岸線、海岸線. 吳啟南等. Landsat/MSS 、Landsat/TM 及外傘頂洲. （1992）. SPOT/HRV 等衛星多光譜影. 沙洲、潛沙洲. 像林宗儀等. 福爾摩沙衛星二號. 新竹頭前溪—. （2006）. 濱線. 苗栗苑裡. 洪佩鈺等. 像片基本圖、海岸像片基本. （2006）. 圖、正射影像. 臺東海岸. 水線、乾濕線、濱堤頂、灘內緣、平均高水位線、高水位線. 沈淑敏. 經建版地形圖、像片基本圖、八里海岸. 水線、乾濕線、濱堤. 陳映璇. 正射影像. 頂、灘內緣、植物. （2010）. 線、小崖線. 9.

(22) 三、海岸沙丘地形（一）海岸沙丘的成因當風速減低或受障礙物阻擋，飛沙在海岸地帶堆積而成的丘阜，通稱為海岸沙丘（coastal dune），可視為海岸地形單元之一，多位於大河流河口附近或較平緩的彎曲海岸（石再添等，1992）。不同於其他海岸地形，海岸沙丘是由風力作用而非海水作用所形成，沙粒主要為跳躍（saltation）移動，且其搬運速率容易受風速與地表質地所影響。海岸沙丘生成的條件為強勁的向岸風、充分的沙源供應、充分的植被覆蓋以及適合的堆沙空間，前兩項為基本要素，植被不一定是沙丘形成的必要條件，但是對沙丘的形態控制有重要影響，可協助飛沙聚積，助於沙丘成長與穩定，植被密生則更能防止沙丘移動，以保護田地、建築與道路（Pye, 1983; Pethick, 1984; Goldsmith, 1989,引自 Woodroffe, 2002）（圖 1-5）。風沙搬運與植被覆蓋間的相互作用為海岸沙丘之特徵，常存在於與高潮線後方的寬廣地區，並可向內陸延伸達 10 公里（Pethick, 1984）。沙丘為海岸的第一道防線，可作為暴風與暴潮的緩衝（Carter, 1988；石再添等，1992）。. 圖 1-5 海岸沙丘生成條件示意圖（改繪自 Pethick, 1984）. （二）海岸沙丘的演育海岸沙丘會隨時間而演育，起初當沙粒移動遇到障礙物而堆積形成胚胎丘（embryo dune），常不連續地形成於海灘的上斜坡，高度通常介於數公分至 2 公尺，為沙丘發育的初始階段。當胚胎丘持續堆高，形成平行於濱線的前沙丘 10.

(23) （foredune），其沙丘脊的高度可介於 1-30 公尺，通常迎風坡較陡，背風坡則較緩，坡峰較平緩或呈波浪起伏，偶爾會出現無植被覆蓋的風蝕窪地（blow out）（Goldsmith, 1978; Pethick, 1984; Davidson-Arnott, 2010）。若沙源供應充足且向岸風強勁，得以發育廣大的沙丘原，其演育方式有兩種，其一為沙丘的向陸遷移，其二為由於海岸線前進，形成連續的前沙丘脊（Davidson-Arnott, 2010）。當海灘吹來之飛沙先堆積於沙丘前方（向海側），再經由風力推送，跳躍移升至沙丘頂部，然後墜落於沙丘後方，故沙丘向陸移動，其移動速率與沙粒的跳動快慢及數量多寡有關（周恆，1978）。前沙丘由植生所覆蓋而使飛沙聚積，阻斷內陸老沙丘的沙源供應，沙丘帶將持續安定，植被的拓殖使向海側有一道新的沙丘形成，原本的第一道沙丘則在內陸側，沙丘帶逐漸向海拓展，最靠近海岸處為前沙丘脊，依序向內陸為第二道沙丘脊、第三道沙丘脊等，每道沙丘脊代表沙丘發育的不同階段，內陸為年代最久之沙丘脊（Goldsmith, 1978; Davidson-Arnott, 2010）（圖 1-6）。. 圖 1-6 沙丘系統中的沙丘脊演育（改繪自 Pethick, 1984） 11.

(24) （三）臺灣海岸沙丘之防風定沙防風之目的在於降低風速、削弱風蝕作用力，以保護作物與土壤。定沙之意義在於安定積沙地之沙，不使其移動。積沙地的形成主要為沙粒乾燥後由風力作用而成，因此積沙地為風蝕強烈之地區，防風即定沙，定沙亦可降低風災，兩者關係密不可分（周恆，1978）。海岸沙丘地主要為細沙，地表不容易穩定，因此首要以定沙為基礎。定沙之工程方法種類繁多，其中以堆沙籬（或稱攔沙籬）為較方便且有效。最常見的防風設備為海岸林（又稱海岸防風林）與防風籬，常位於定沙工程之後方向陸側（周恆，1978）。建立海岸林的三大步驟為整地、定沙、造林。飛沙地整地傳統上利用堆沙籬之堆沙定沙法。在滿潮線以上 30 至 50 處，以堆沙籬設置人工沙丘，俗稱防潮沙堤，以防止海水及外來飛沙侵入後方之林地。堆沙籬原則上方向須與主風向呈直角，高度為地面以上 1 公尺，頂部須呈水平，將來堆沙頂部才可成同一高度，避免沙丘形態不規則。人工沙丘於第一次沙粒堆滿後，再設置第二次或第三次的堆沙籬（圖 1-7），須較林地高出 1.5 至 2 公尺為宜。堆沙籬後方同時設置防風籬，一般以地面高 2 公尺為原則，目的為保護剛栽植之幼苗，使其能順利生長。當堆沙籬堆滿，為防止沙丘移動，則立即進行定沙工作，可以阡插稻草或樹枝等死物減緩沙粒移動，或種植定沙植物如馬鞍藤、貓鼠刺等。沙丘穩定後，雨季開始即可施行造林，主要先驅造林樹種為木麻黃（李朝欽，1950；盛志澄、康瀚，1961；陳財輝，2008）。. 圖 1-7 人工沙丘之築設（改繪自李朝欽，1950） 12.

(25) 一般而言，海岸林為從內陸向海岸灘線處建造之狹長型林帶，為海陸之緩衝林帶。臺灣的海岸林自日治時期起，因沿海地區被飛沙埋沒侵害之處不勝枚舉，政府認為防沙林經營為當務之急，遂於明治 44 年（1911）於今桃園大園、苗栗後龍、苗栗中港、臺北金山等沿海開始造植海岸林。並依照各海岸地區防沙、防潮、防風等需求，陸續設立各種海岸保安林。此後更持續完成至第三階段造林，總計造植面積為 9,219 公頃，但二次大戰末期，因軍工需要，曾濫伐海岸林，戰後又被民眾所盜伐，使原先之海岸林大遭破壞（臺灣日日新報，1910；陳財輝， 2008；陳財輝、韓明琦，2011）。戰後林務局與各縣市政府合作積極造林，至 1960 年功造海岸林面積約 9,679 公頃。但此後由於人為利用所需，部分地區大面積解除海岸林，變更為農牧及工業用地，加上港灣、道路、風力發電等公共建設需要，海岸林帶逐漸縮減且破碎化分布（盛志澄、康瀚，1961；陳財輝，2008；連美綺等，2013）。. （四）海岸沙丘地形相關研究早期關於海岸沙丘地形的研究多著重於探討沙丘的分布、生成環境、形態、粒徑等特徵與空間差異（鄭瑞壬、鄧國雄，1991；石再添等，1992、1993、1994；張政亮，1992、1995）（表 1-2）。近期更加入其他研究項目如海岸線、河口、海岸林、沙丘植物等一同討論（張智原，2000；楊美萍，2004；陳財輝等，2004；陳彥樺，2006），或從應用地形的角度討論沙丘的管理，如吳家倫（2003）分析臺灣北部海岸的沙丘致災潛能指數；林宗儀等（2007）於臺南青草崙規劃海岸自然植生、人工植生、圍籬聚沙及人工堆沙等四個組別，進行人工沙丘重建試驗；林宗儀與羅毓芳（2008）修訂歐洲學者提出的海岸沙丘易損性指數，嘗試評估新竹南港與苗栗竹南之海岸沙丘易損性，並分析導致沙丘易損的主要因素。. 13.

(26) 表 1-2 海岸沙丘地形相關之文獻作者. 研究區. 鄭瑞壬、鄧國雄. 桃園臺地. 研究內容沙丘形態與粒徑分析. （1991）石再添等（1992）東起蘇澳，經北海岸，沙丘分布、特性、生成環境、形態、西至桃園、新竹縣界張政亮（1992）. 蘭陽平原. 粒徑分析、土地利用沙丘分布、特性、生成環境、形態、粒徑分析、沙丘地演變、土地利用. 石再添等（1993）. 頭前溪至二仁溪. 沙丘分布、特性、生成環境、形態、粒徑分析、土地利用. 石再添等（1994）. 楓港溪至和平溪. 沙丘分布、特性、生成環境、形態、粒徑分析、土地利用. 張政亮（1995）. 臺灣本島. 沙丘分布、特性、生成環境、形態、粒徑分析、沙丘貌的演變. 張智原（2000）. 淡水河至頭前溪. 海岸線變遷、沙丘與防風林變遷、河口變遷、海岸變遷原因. 林宗儀（2002）. 沙丘復育的規劃及執行方法. 吳家倫（2003）. 北部海岸. 楊美萍（2004）. 桃園. 沙丘致災潛能評估海岸線變遷、海灘剖面高程、海灘與沙丘粒徑. 陳財輝等（2004）. 桃園許厝港. 海岸林帶分布、沙丘地形測量、粒徑分析、定沙植物生長調查. 陳彥樺（2006）. 新北市三芝區淺水灣. 沙丘地形特徵與短期變遷、沙丘植群、沙丘地形與植物分布之關係. 林宗儀等（2007）. 臺南青草崙. 海岸人工沙丘重建試驗. 林宗儀、羅毓芳. 新竹南港、苗栗竹南. （2008）. 14. 沙丘易損性評估.

(27) 四、土地覆蓋與土地利用土地覆蓋（land cover）是指地表的物理、化學或生物分類，如草原、森林、沙地等；土地利用（land use）代表人為有目的地對土地進行使用，如聚落、畜牧、耕作，土地利用可能改變部分土地覆蓋，但土地覆蓋也可能在土地利用不變的情況下發生改變（Meyer and Turner, 1994）。土地利用可說是人類活動改變地表的過程，其方式主要是決策者受社會經濟作用力與自然環境作用力的影響，在土地上進行的利用行為，土地覆蓋則是各種地表過程（包含土地利用）的產物（丁志堅，2002）。土地利用變遷的研究方法大致可分兩類，其一為定性描述，早期受限於資料取得與分析工具，多以較傳統的方法，比對不同時期的地圖與航空照片，依據地圖圖例或標示的屬性資料進行定性的文字描述，或以不同時期土地利用類型之絕對面積量或面積百分比改變量（丁志堅，1997），說明現象分布並探討歷年土地利用變遷的過程，屬於歷史與地理上的空間重建過程，可藉以瞭解某類土地利用在不同年代間的關聯（劉淑芬，2006）。如周素卿與高傳棋（1996）認為透過舊地圖與舊航空照片才較有可能掌握都市土地利用變遷的複雜性與空間變異特性，經由其上所記載的土地利用資訊，輔以文獻性資料與實地訪查，重建臺北加蚋仔地區的土地利用變遷史。但單純的定性描述無法客觀、科學地建立土地利用的空間特性，須加入空間計量分析，此為第二類研究方法。由於近年來遙感探測與地理資訊系統的發展快速，不僅可取得長時間尺度、不同時期地表狀況的影像，進行土地覆蓋的監督式或非監督式分類，也更容易整合多源與多期的資料，建立數值資料庫，結合空間分析工具與空間統計方法，如羅吉斯迴歸（Logit regression）、馬可夫鏈（Markov chains）等，提供趨勢、速率、性質、位置與大小等土地利用與土地覆蓋的變化資料，使研究更具精確及全面性（吳治達等，2011；Ezeomedo and Igbokwe, 2012）。如連美綺等（2011）利用航測技術數化1978年、1994年及2004年桃園海岸地區土地利用類型的空間分布，應用馬可夫鏈模式分析土地利用的時空變遷，並推估未 15.

(28) 來的發展趨勢。吳治達等（2011）以2003年、2006年與2009年之SPOT-5影像為研究材料，藉由監督式分類將宜蘭海岸地區進行土地覆蓋分類，比較土地覆蓋變遷，並以羅吉斯迴歸模式分析推估未來空間分布情形。為進一步模擬與解釋土地利用變遷，需要先掌握變遷的真實情況，土地利用變遷的度量，依據使用方法主要可分為量的度量、空間型態的度量以及衍生資訊的度量（丁志堅，2002）。（一）量的度量：代表各類型土地利用所佔的面積，於時間上的增減情形。研究基礎之一為土地利用面積量的改變，由於影響因素的改變或加入而直接反應於空間中。基礎之二為時間序列上各種土地利用類型變化為他種土地利用類型的度量，例如有多少面積的農業用地改變為建築用地。（二）空間型態的度量：以空間型態或結構變遷的計量方法進行描述，主要意涵為分析土地坵塊（land parcel）於不同時序上的幾何變化，如坵塊數目、大小、周長、形狀、面積等透過空間性幾何指標，將變化程度以數量化方式呈現。（三）衍生資訊的度量：利用空間統計方法，將複雜的變遷資料轉化為系統性的空間資訊，整合量與空間型態的度量。馬可夫鏈是近期進行土地利用變遷研究最常使用之空間計量方法，以轉移矩陣建立某時期內土地的初始與最終利用情形間的關係，可快速統計分析，並以科學方法呈現變遷情形與推估未來可能發展，在時間尺度上具有一定優勢，但在空間分布上之預測稍嫌不足，若土地分類越細，研究範圍越小，準確度才越高，不適用於大範圍長時間的土地利用變遷研究。加上無法考量人文、政策等人為因素，須結合其他空間變遷分析工具與歷史脈絡文獻進行討論（劉淑芬，2006；連美綺等，2011；連美綺，2012）。本研究橫跨的時間尺度較大，因此以直接觀察不同時期圖資為基礎，輔以兩期國土利用調查的數值資料，使用面積改變量統計的方式，對西北海岸的土地覆蓋分布與變遷作系統性分析，並針對影響變遷的重大因素作討論。 16.

(29) 第三節研究方法一、研究流程本研究以 QGIS 與 ArcGIS 為工具，進行不同時期的地圖與影像蒐集、判讀與數化，並應用疊圖分析方式，建置二十世紀以來西北海岸之地形空間分布與變化（圖 1-8）。. 圖 1-8 研究流程. 二、資料蒐集與處理（一）圖像資料蒐集本研究彙整 1904 年臺灣堡圖、1921-1928 年臺灣地形圖、1947-1952 年美軍航空照片、1978 年第一版像片基本圖、1989-1990 年海岸像片基本圖、1994 年第三版像片基本圖、2009 年正射影像、2013 年福爾摩沙衛星二號以及國土利用調查等二十世紀來各式圖像資料（表 1-3），以瞭解西北海岸百年來的地形與土地覆蓋的變化情形。. 17.

(30) 其中，經由網路地圖服務（Web Mapping Service, WMS）以及網路地圖圖磚服務（Web Map Tile Service, WMTS），可於 QGIS 平台中加入圖資，如中央研究院建置的日治地圖（包含臺灣堡圖與臺灣地形圖）與福爾摩沙衛星二號影像，以及國土測繪中心發佈之正射影像，利用開啟即時 CRS（Coordinate Reference System，座標參考系統）轉換，將各種不同的座標系統圖層作即時換算套疊。. 表 1-3 研究使用的圖資清單圖資名稱. 年代. 比例尺. 臺灣堡圖. 1904. 1:20000. 臺灣地形圖. 1921-1928. 1:25000. 美軍航空照片. 1947-1952. 海岸像片基本圖. 1989-1990. 1:1000. 第一版套色版像片基本圖. 1978. 1:5000. 第三版套色版像片基本圖. 1994. 1:5000. 正射影像. 2009. 1:5000. 福爾摩沙衛星二號. 2013. 第一期國土利用調查. 1995. 1:5000. 第二期國土利用調查. 2006-2007. 1:5000. （二）圖像資料定位 1.美軍老航照 1947~1952 年由美國空軍所拍攝的航空照片為本研究區內最早可得的影像，可提供最真實的地表資訊。該圖資為向中央研究院人文社會科學地理資訊專題中心申請，尚未經定位校正。本研究以 ArcGIS 的 Georeferencing 功能進行定位，以農林航測所 2001 年出版的正射影像為底圖，於兩張影像上選擇相同且變動不 18.

(31) 大的道路、農田交會處為控制點，每張照片至少需要 20 個控制點，盡量平均分布，RMS（Root Mean Square）誤差值經校正（Spline）後須於 0.00001 以內，且地形地物妥善對應。. 2.海岸像片基本圖 1989-1990由林務局測製的海岸像片基本圖為本研究區內比例尺最大之圖資，其上有文字對土地覆蓋與例用做註記，可提供更詳實的資料。該圖資為向內政部營建署借用掃描成tiff檔，尚未經定位校正。本研究先以中研院GIS應用支援工具集中「wgs84tm2」工具，批次將圖上四個角點坐標由GRS67經緯度，轉換成WGS84 經緯度，再匯入ArcGIS，與影像tiff檔以Georeferencing功能進行定位，RMS（Root Mean Square）誤差值經校正（Projective Transformation）後須於0.00001以內。定位完成後匯出為JPG檔，將其以「LanTrans」工具轉換為lan檔，以「LanFill補圖切圖軟體」進行裁切後完成。. 三、海岸地形特徵判釋與數化本研究以海岸地形單元、土地覆蓋、人為土地利用作為判斷變遷的指標，這些特徵的選擇以能呈現於圖像資料上的為主，如沙灘/濱、沙洲、沙阜（沙丘）、泥地、乾潮界與滿潮界等（表 1-4）。而 QGIS 平台能連結中研院所提供的臺灣百年歷史地圖網路地圖服務，可直接操作數化。但線畫地形圖如日治時期的臺灣堡圖、實測地形圖等，只能藉由圖例判釋真實的地表環境，而人為繪製易受主觀判斷或概括化影響，可能導致判釋誤差（沈淑敏、張瑞津，2003）。航空照片等平面影像有時無法準確分辨如沙丘起伏等微地形，因此，重點地區採用傳統反光立體鏡（型號為 Sokkia MS-27）進行立體像對判釋，於航空照片上描繪後再以 QGIS 進行數化。像片基本圖上有標示等高線、河流、土地覆蓋與土地利用，套色版上另有標示水涯線，可據此判釋並進行數化。美軍老航照、像片基本圖上之海岸地形特徵與判釋原則另於第二章航空照片可擷取之海岸地形訊息中一併討論。 19.

(32) 表 1-4 臺灣地形圖上的海岸地形特徵與本研究之判釋原則地形特徵. 判釋原則. 滿潮界. 依據圖例於實線描繪。. 干潮界. 依據圖例於虛線描繪。. 海灘. 圖示. 本研究之海灘包含圖例中沙. 沙濱：. 濱與隱顯沙濱，依據圖例描繪於沙濱範圍，即滿潮界向內陸沙濱. 至圖例消失處；隱顯沙濱則描繪於滿潮界與干潮界之間。. 隱顯沙濱：. 隱顯沙濱. 20.

(33) 沙洲. 依據圖例範圍，沿滿潮界描繪。. 濕地. 依據圖例範圍描繪。. 沙丘. 沙丘於圖例中之名稱為沙阜，為沙濱與等高線結合，依循海濱第一條等高線描繪，若內緣有人為開墾（畑地、水田、聚落等），則沿人為開墾或地類之邊界。部分沙丘位於內陸，則依呈封閉曲線之第一條等高線描繪。. 21.

(34) 泥地. 依據圖例範圍描繪，包含泥地泥地：與隱顯泥地，泥地外緣為滿潮界，隱顯泥地外緣為干潮界。. 隱顯泥地：. 河道. 依據圖例描繪出主要流路。. 四、現地檢核完成室內圖像資料判釋與數化後，為確認近期海岸地形單元判釋正確與否，並瞭解海岸地形現況與目前的土地覆蓋，如較高強度的土地利用或海濱地帶的人工結構物等，輔以野外檢核工作。. 22.

(35) 第四節研究區概況研究區為北起桃園市蘆竹區，南至苗栗縣竹南鎮，大致界於南崁溪至中港溪間（圖 1-9），海岸共計長約 92 公里，其中包含桃園市海岸約 46 公里，新竹縣市海岸約 36 公里，苗栗縣竹南鎮海岸約 10 公里（內政部營建署綜合計畫組，2014）。. 圖 1-9 研究區域圖一、地形與地質海岸背地由北而南為桃園臺地、新竹平原以及竹東丘陵，臺地面均向西緩傾，逐漸沒入海中，成為西北海岸新期海濱堆積物之基盤，沿岸多為全新世沖積層與沙丘。海岸線大致成弧形，海灘寬度在數十公尺至三四百公尺之間，除局部有礫質海濱外，大部分為沙灘（林朝棨，1957）。由於大小河川流經，堆積顯著，加上季風與海陸風的吹拂，海灘內緣為發達的沙丘帶（張政亮，1995），多為與海岸走向平行的濱海沙丘，其中以大園區西方之草漯沙丘群與竹南至白沙屯間之後龍沙丘群最為發達（楊貴三、沈淑敏，2010）。在大園竹圍漁港延伸至新屋永安漁港附近則有藻礁分布，範圍內又以觀音海水浴場至新屋溪口的分布面積最寬廣 23.

(36) （許民陽，2012）。近期新竹縣政府執行「海岸環境調查及國家重要溼地保育行動計畫」時，於新豐鄉坡頭漁港南側至新豐溪北岸發現藻礁存在（羅浚濱，中時電子報，2013 年 11 月 30 日）。二、河川水文本研究區中大小河川為數眾多（表1-5），流向皆由東向西，注入臺灣海峽，其所攜帶之沉積物，對鄰近的海岸地形有所影響。中央管河川為新竹縣鳳山溪與頭前溪、苗栗縣中港溪；中央管區域排水為桃園市福興溪、新竹市客雅溪、苗栗縣鹽港溪。桃園市市管河川為南崁溪、老街溪、富林溪、大堀溪、觀音溪、新屋溪、社子溪；市管區域排水為埔心溪與新街溪。新竹縣縣管河川為新豐溪。除中央管河川外，其餘河川的集水面積均不大，流量也較低。表1-5西北海岸沿海各河川水系（經濟部水利署，2014；水利署第二河川局，2012）主流長度. 流域面積. （公里）. （平方公里）. 南崁溪. 30.7. 埔心溪. 河川名稱. 平均坡降. 所屬單位. 215. 1/186. 桃園市市管河川. 22.9. 52. 1/110. 桃園市市管區域排水. 新街溪. 28.7. 55. 1/110. 桃園市市管區域排水. 老街溪. 36.7. 82. 1/200. 桃園市市管河川. 富林溪. 14.8. 15. 1/130. 桃園市市管河川. 大堀溪. 18.6. 47. 1/143. 桃園市市管河川. 觀音溪. 7.8. 24. 1/125. 桃園市市管河川. 新屋溪. 13.6. 7. 1/167. 桃園市市管河川. 社子溪. 14.5. 75. 1/115. 桃園市市管河川. 福興溪. 15.3. 42. 1/330. 中央管區域排水. 新豐溪. 34. 95. -. 新竹縣縣管河川. 鳳山溪. 45.4. 250. 1/225. 中央管河川. 頭前溪. 63. 566. 1/190. 中央管河川. 客雅溪. 24. 45.6. 1/111. 中央管區域排水. 鹽港溪. 12. 41. 1/620. 中央管區域排水. 中港溪. 54. 446. 1/150. 中央管河川. 24.

(37) 三、氣象研究區全年風向以東北為主，桃園海岸平均風速為 5.05m/s（中央氣象局觀測資料查詢系統，2014 年新屋測站），新竹海岸平均風速為 6.1m/s（交通部中央氣象局，2012），苗栗海岸平均風速為 2.81m/s（經濟部水利署，2013）。四、海象根據中央氣象局 2001-2014 年潮位統計，桃園海岸平均潮位為 0.048m，平均潮差為 2.597m；新竹海岸平均潮位為 0.115m，平均潮差為 3.392m；苗栗海岸平均潮位為 0.249m，平均潮差為 3.44m。五、沿岸人工結構物研究區中共計有七座漁港，分別為桃園竹圍漁港及永安漁港二處，新竹坡頭漁港、南寮漁港與海山漁港三處，苗栗竹南青草漁港、龍鳳漁港二處。經濟部水利署（2014）統計現有禦潮（海堤）設施，桃園共 16,750m，新竹共 19,499m，苗栗竹南共 4,735m。. 25.

(38) 第二章臺灣圖資記載之海岸地形訊息進行長時間尺度的海岸地形變遷研究，圖資影像能提供許多訊息，並以二維的方式呈現三維的地形特徵（沈淑敏，1997）。本章分別討論中比例尺的線畫地形圖與照片影像能記載哪些海岸地形，再藉由比對日治時期記載最詳細之地形圖，以及目前可得最早之航空照片，確認線畫地形圖的準確性與兩者是否得以互補。第一節線畫地形圖可擷取之海岸地形訊息線畫地形圖中，主要藉由圖例表達地形地物的種類與空間分布。臺灣最早應用現代測圖技術的地圖始於日治時期，臺灣總督府先後調製六套實測地形圖，作為鎮壓人民、管理土地、開發資源和改造社會的基本藍圖。日本治臺後，於明治三十一年（1898）設立臨時臺灣土地調查局，並著手進行地籍調查、三角測量及地形測量等土地調查事業，於明治三十七年（1904）完成二萬分一的臺灣堡圖。此圖詳細記載當時的行政界線、土地利用狀況、河川水系等，成為可套疊分析的臺灣地圖資料中，年代最早的一份。大正十年（1921）起，陸地測量部以完整三角測量，調製二萬五千分之一臺灣地形圖，至昭和三年（1928）完成，完全比照日本本土測圖程序與方法，構成日本基本地形圖之一環，也具體反映日治後期臺灣地表景觀特色（施添福，1996，1999；賴進貴、葉高華，2005）。日治時期的地形圖基本上都採用陸地測量部統一制定的圖例（日文稱圖式），但為因應社會需要，適時透過地形圖展現地物的分布狀態，圖式內容也隨時間修正，不同地形圖所採用的圖式因而有所不同（表 2-1）。如明治三十七年（1904）完成的臺灣堡圖，是採用明治三十三年（1900）的圖式；大正十年至昭和三年（1921-1928）完成的二萬五千分一臺灣地形圖，採用的是大正六年（1917）的圖式（施添福，1999）。二戰後，1956 年軍方聯合勤務總司令部測量署參照日治時期高程資料，並以航空照片開始修測美國陸軍製圖局的地形圖，於 1960-1971 年陸續測繪臺灣二萬五千分一地形圖美版多色譯註圖（圖組號 L892，本文以聯勤軍用地形圖稱之）， 26.

(39) 屬於軍事用途，平地地區最多有七版，偏遠地區甚至只有一版（許哲明，2001；賴進貴、葉高華，2005；賴逸書，2006）。此一時期地圖測繪參照聯合勤務總司令部測量署於 1959 年編印公告之「大比例尺地形圖圖式」（方照穆，2011），且圖例名詞為中英文參照。1985 年，為因應國家經濟建設之需要，內政部委託聯勤第四○一廠將五千分之一與一萬分之一像片基本圖編纂繪製臺灣地區二萬五千分之一地形圖（經建版）（本文以經建版地形圖稱之），此圖均利用當年度最新航空照片修圖，且經實地調繪後完成（許哲明，1998，2001），而後分年分區進行修測，並持續更新，至今部分地區已出至第四版。由於此地圖是由內政部委託聯勤第四○一廠測製，地圖符號由聯勤第四○一廠依專業與經驗決定，於年度開始前，依據以頒定之圖式、規範編製標準圖式樣張，以作為繪製之依據，並逐年修訂（許哲明，1998；內政部國土測繪中心，2007；方照穆，2011）。表 2-1 日治時期地形圖圖式對照表（修改自施添福，1999）。時間. 事件. 明治二十四年. 首次制訂二萬分一. （1891）. 地形圖式. 明治二十八年. 修正公布地形圖圖式. 適用之地形圖. 明治二十九年（1896）. （1895）明治三十三年. 五萬分一臺灣地形圖修正公布地形圖圖式. 明治三十七年（1904）. （1900）明治四十二年. 二萬分一臺灣堡圖修正公布地形圖圖式. 明治四十年至大正九年（1907-1916）. （1909）. 五萬分一臺灣蕃地地形圖大正十年至昭和三年（1921-1928）. 大正六年. 修正公布地形圖圖式. 二萬五千分一臺灣地形圖. （1917）. 大正十三年至昭和十九年（1924-1944）五萬分一臺灣地形圖 27.

(40) 地圖圖例提供製圖當時海岸地形特徵的空間訊息，可供定性或定量比較。日治時期二萬分一臺灣堡圖圖例中（圖 2-1）列有「海岸及其附屬物」類別，標註岩石海岸、岩礁、沙灘、沙洲、防波堤、碼頭、鹽田、大小船隻停泊處、燈塔、浮標等 10 種符號，但仍有其他屬於海岸地形的符號被列在其他類別之中，如「礫灘」被列於「河川及其附屬物」，「濕地」、「泥地」被列於「湖沼」，「沙灘及窪地曲線」、「懸崖」被列於「起伏地及變形地」。二萬五千分一臺灣地形圖圖例中（圖 2-2）也列有「海部」類別，標註滿潮界、干潮界、潮入川、崩土/斷崖、隱顯泥地、岩石/嶮崖、磯、隱顯磯、岩礁、沙濱、隱顯沙濱、沙洲、防波堤、卸載所（含鐵製棧橋、木製棧橋、浮棧橋、石段、敷石斜坂）等 18 種符號，同樣有被列於其他類別中的海岸地形符號，如「濕地」、「泥地」被列於「諸水」，「礫地」被列於「河川」，「沙阜」被列於「變形地」，對中、小尺度地形的標示更為詳細。. 28.

(41) 圖 2-1 臺灣堡圖部分圖例. 29.

(42) 圖 2-2 臺灣地形圖部分圖例. 30.

(43) 民國時期的地形圖中，圖例多被簡約化，地形相關符號數量大幅減少，二萬五千分一聯勤軍用地形圖中（圖 2-3），已無將圖例全數分類，與海岸地形較為相關的圖例留有沙地、礫石、峻岸或斜岸、露岩、散岩、濕地、泥地等 7 種符號。二萬五千分一經建版地形圖中（圖 2-4），與海岸地形較為相關的圖例為沙地、崩土、沼澤或濕地、易氾濫區（泥地）等 4 種符號。. 圖 2-3 聯勤軍用地形圖圖例. 31.

(44) 圖 2-4 經建版地形圖圖例. 比對日治時期與民國時期的地形圖圖例中能擷取的主要海岸地形訊息（表 2-2），兩者間的明顯差異在於日治時期地形圖圖例對海岸地形與附屬物的描述較為細膩，可呈現出較豐富的地形特徵，例如有些「隱顯」地形的符號，指漲潮時在海平面以下，退潮時在海平面以上的地形（日本国土地理院，1988），已有標示漲退潮的概念。民國時期的地形圖圖例對地表型態的描述則較簡約，較偏重人文地物的標示。由此可反映出各時期製圖思維與目的不同，日治時期地形圖製圖目的為管理土地、開發資源，朱瑪瓏（2004）指出此時期的地圖帶有殖民成分，替殖民者的統治服務，使其得以掌握領土內的具體事物。民國時期的聯勤軍用地形圖以軍事考量為主，經建版地形圖則為經濟建設、行政管理為製圖目的，都將影響地圖測繪與圖例設計，地表形態與地物分布也由繁到簡。. 32.