行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告
桃園台地陸域濕地變遷及其對環境影響之研究
計畫編號：NSC 90－2211－E－002－044－
執行期限：90 年 08 月 01 日至 91 年 07 月 31 日
主持人：張尊國 台灣大學生物環境系統工程學系
計畫參與人員：方琮雅 台灣大學生物環境系統工程學系
E-Mail Address: [email protected]
一、中文摘要 本研究整合空間統計與地理資訊系統 的功能，分析桃園台地土地利用的變遷情 形；研究資料包含了 1982 年到 1995 年間 的土地利用數值資料，將原始土地利用分 成四個種類，分別為水域地(溼地)、農業用 地、建成地及其他用地。運用馬可夫鏈模 式推導出不同時期的土地利用變遷理論趨 勢值，度量土地利用變遷的趨勢。 本研究針對桃園台地的水域地(溼地) 嵌塊體進行形狀及分散度二種地景指標的 分析，再應用群集分析法於 12 個鄉鎮水域 ( 溼 地 ) 嵌 塊 體 在 時 間 與 空間上 的變化 情 形。地景指標是藉由檢視地景區塊，以瞭 解干擾以及物種間的傳播分佈或者是移轉 的情形。 由研究的結果可知，水域(溼地)嵌塊體 的變遷特性，能夠反映出桃園台地的成長 情形，且由於地理資訊系統與空間分析功 能的結合，可協助探索隱含於複雜之土地 利用資料下，更多關於土地利用變遷的實 因。 關鍵詞：地理資訊系統、馬可夫鏈模式、 土地利用變遷、地景指標、群集分析 Abstr act
A combined spatial analysis and
geographic information system approach was developed in this study to analyze the land-use changes in Tao-Yuan terrace. Data were collected cover from 1982 to 1995, and classified into four major land-use types for analysis which including water land, agricultural land, built-up land and others. Markov Chain model was used to derive
equilibrium matrices from different land-use types which showed the tendency of land-use change.
This research used patch shape and patch disperse two landscape indices to analyze the water patches in Tao-Yuan terrace. Finally, cluster analysis was employed to group 12 towns based on their indices and centroid locations.
The results showed that the characteristics of water-patches change reflect the development of Tao-Yuan terrace, and it may be helpful in exploring more information about land-use changes.
Keywor ds: Geographic Information Systems,
Markov Chain Model, land-use change, landscape index, cluster analysis
二、緣由與目的 人與環境間的互動過程中，表現於空 間的具體型式之一即為土地利用，土地利 用的分佈狀況反映出人類在其所居住的土 地上之活動類型與決策行為。人類在不同 的社會文化背景、政治經濟發展條件及自 然環境的限制下，將會展現出各種不同的 土地利用型式。而土地利用變遷的狀況更 顯示出在不同的時間序列下，影響土地利 用因子的變化情形，也就是人類在因應其 所面對的生存環境發生變化時，所採取的 調適行為展現於外在環境的空間型態改 變。 欲 度 量不 同時期土地利用變遷的程 度，並不能直接以絕對面積的改變量來度 量，必須採用其他適當的度量方法才能從 事此一研究，因此本研究採用統計學中的
馬可夫鏈（Markov Chain）方法，來度量桃 園台地溼地的變遷程度，希望以此統計方 法的特性運用於土地利用變遷的度量上， 來達到以下的研究目的： 1. 提供更多關於土地利用變遷的空間資 訊：運用不同的度量方法，可以獲得來 自同一事物不同的資訊，進而更全面的 掌握此事物的特性。因此本研究希望藉 由採用一種適切的度量方法，提供研究 者較完整的土地利用變遷資訊。 2. 利用地理資訊系統建立桃園地區水域 用地溼地之資料庫，並透過地景生態之 觀點與其理論之量化，瞭解水域用地變 遷之空間分布情形並藉由地理資訊系 統的空間分析功能，展現桃園台地自西 元 1982 年至 1995 年水域用地於空間結 構上的變遷程度。期能提出一土地適用 之觀點，以供未來土地規劃與景觀設計 的生態管理參考。 三、結果與討論 研究區 1982 年至 1995 年四種土地利 用（水域、農業用地、建成地、其他用地） 所佔的比例整體看來，本區的土地利用類 型主要是以農業用地為主。再由各年度的 比較來看，水域從 1982 年佔全區面積的 12 ％一直遞減至 1995 年佔全區面積的 9％， 共減少了 3％。農業用地亦從 1982 年佔全 區面積的 45％遞減至 1995 年的 40％，共 減少了近 5％。相對的，建成地的面積，從 1982 年 佔 全 區 面 積 的 18 ％ 逐 年 遞 增 至 1995 年佔全區的 24％，共增加了 6％。這 些趨勢反應出這個時期之內，由於受到經 濟利益及都市化的衝擊，使得建成地的土 地利用類型有逐年增加的趨勢。 運用馬可夫鏈模式求得之土地利用變 遷理論趨勢值如表 1 所示。各鄉鎮於時間 序列上之比較，其中大園、蘆竹、新屋、 中壢、八德、大溪與楊梅等之土地利用變 遷理論趨勢值的走向較為一致，農業用地 與水域溼地呈遞減，而建成地有逐年提高 的趨勢；而觀音、大園、中壢、桃園、八 德、平鎮、龍潭與楊梅在 1982 年至 1988 年所主導趨勢之土地利用類型為建成地； 1988 年至 1995 年間，主導趨勢為建成地者 又增加了蘆竹、龜山、大溪三個鄉鎮，且 此三者在 1982 年至 1988 年間的主導趨勢 原來皆為農業用地。 表 1 桃園台地土地利用變化趨勢值(%) 1982-1988 1988-1995 水域→水域 88.48 89.87 水域→農業 4.73 2.94 水域→建成地 3.84 4.36 水域→其他 2.95 2.83 農業→水域 1.21 1.31 農業→農業 96.77 97.22 農業→建成地 0.27 0.40 農業→其他用 1.75 1.07 建成地→水域 0.82 0.68 建成地→農業 0.27 0.15 建成地→建成 97.88 97.64 建成地→其他 1.03 1.53 其他→水域 1.83 1.02 其他→農業 2.36 1.13 其他→建成地 2.54 2.67 其他→其他 93.27 95.18 桃園地區各鄉鎮於 1982-1995 年之水 域溼地嵌塊體數量變化如表 1 所示，資料 顯示各地區之水域嵌塊體的數目幾乎都是 逐年減少，究其原因與桃園地區都市計畫 的實施有關。 表 1 桃園台地水域嵌塊體數量變化 單位：個 1982 1988 1995 觀音鄉 188 140 126 大園鄉 181 150 137 蘆竹鄉 204 163 150 龜山鄉 12 9 9 新屋鄉 235 176 158 中壢市 334 241 220 桃園市 101 69 58 八德市 164 127 114 楊梅鎮 511 415 407 平鎮市 285 212 183 龍潭鄉 177 135 104 大溪鎮 145 105 93 水域(溼地)嵌塊體數量變化的趨勢，由 年 代 鄉 鎮
圖 1 顯示可知各鄉鎮於各時期數量變化的 幅度 1982-1988 較 1988-1995 更為劇烈。各 時期水域面積的總面積亦呈逐年減少，且 發現水域嵌塊體的最小面積有逐年增大的 情形，顯示由於住宅、工廠等建成地的增 加，使得部分水域有可能被填埋後變更使 用；或因農業用地所佔面積的減少，一些 不需要再使用的水域嵌塊體也因此減少。 水域溼地總面積減少最多的是觀音鄉。 桃 園 台 地 各 鄉 鎮 水 域 嵌 塊 體 數 目 變 遷 圖 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 1982 1988 1995 年 代 水域嵌 塊數量 觀 音 鄉 大 園 鄉 蘆 竹 鄉 龜 山 鄉 新 屋 鄉 中 壢 市 桃 園 市 八 德 市 楊 梅 鎮 平 鎮 市 龍 潭 鄉 大 溪 鎮 圖 1 桃園台地水域嵌塊體數量變化的趨勢 利 用 形狀 指數及分散度二種地景指 標，配合各鄉鎮的位置座標；利用階層群 集分析法中的華滋法（Ward’s method）將 各鄉鎮形成群集合併加以分群。 分群結果顯示，1982 年與 1988 年的大 溪、龍潭皆為第一群集，且大致可由北部 第二高速公路作為區分界線。此群集的形 狀因子在 1982 年為 1.262，到 1988 年增加 為 1.295，顯示此群集內部之水域嵌塊體與 周圍環境的接觸面積增加，且邊緣效應有 增強的趨勢。 1982 年群集 2 的桃園、中壢、八德、 平鎮是桃園台地的中心位置，屬於桃園的 中心發展區，南以北部第二高速公路，北 由中山高速公路，東、西以鄉鎮界為範圍 劃分。 1982 年與 1988 年的觀音、楊梅皆作同 一分群，觀音為北部最大的工業區，楊梅 亦是以工業為發展重點的地區，在 1982 年 至 1988 年，由群集 3 進而成群集 2，顯示 此二區在發展上的相關性有遽增的趨勢。 1982 年的群集 4 包含了蘆竹、大園與 龜山三個鄉鎮，大致以鄉鎮界和中山高速 公路為界，此群集位於全區之最北，除了 其水域嵌塊體之空間變化相似外，位置相 近也是成一群集的原因。 1995 年的分群結果顯示，大園、蘆竹 為第一群集，而由桃園縣政府的綜合發展 計畫中得知，大園、蘆竹屬於桃園縣在空 間規劃上的空運中心發展區；空運中心發 展區的範圍，東以桃林支線為界，南以中 山高速公路為界，西以縣道 112 號公路為 界，北以台 15 縣公路為界，劃設目的在於 結合中央政府的亞太營運中心計劃及高速 鐵路青埔站特定區設置之規劃，提供建立 一完整的航空產業相關區域，以配合亞太 營運中心之執行及桃園國際機場的營運與 發展。 第二群集的大溪、龍潭在綜合發展計 劃屬於高科技園區及住宅發區，其範圍 東、西各以鄉鎮界為界，北以北部第二高 速公路為界；本區劃設目的在於利用龍潭 鄉的中山科學研究院之高級科技人才與大 溪鎮的美麗風光景色，吸引企業來此設置 科技研發園區及高級住宅區，促進本區的 生活水準，提昇與地方資源的應用發展。 第三群集的龜山、桃園、八德，北以 中山高速公路為界，南以北部第二高速公 路為界，東、西各以鄉鎮界為界，其中龜 山由 1988 年的第四群集進而成為 1995 年 的第三群集，與龜山鄉多個都市計畫的實 行、各項產業發展規劃有關，且龜山鄉位 於高速公路、高速鐵路之要衝，未來勢必 發展為大台北地區與大桃園地區樞紐，因 此能與桃園、八德等中心位置合為一群集。 經由群集分析的可以做成下列幾項結 果與討論： 1. 藉由群集分析的功能，可以將水域地 (溼地)空間變遷特性相似，且距離相近 的地區，歸併為同一區。 2. 由 不 同 的 時 期 所 產 生 不 同 的 分 群 結 果，可以解釋各空間單元在不同的年代 產生的轉變，是受其整體的市鎮發展之 規劃方向所影響。 3. 水域(溼地)變遷的特性，可反映出桃園 台地的發展軌跡；由此可見研究桃園台 地之水域溼地於空間中的變化，對於此 區的規劃發展有指導性的作用。 4. 由群集分析結果發現，桃園台地主要的
道路系統是地理位置上最易成為分群 的界線；而在地景生態上來說，即在反 映廊道所具分割與連結的功能。 四、計畫成果自評 本研究執行內容與原計畫完全相符， 亦達成預期目標，研究成果預計將在學術 期刊發表，本研究主要發現與完成事項有 關價值分述如下。 建立桃園台地陸域濕地變遷之資料庫： 1.收集不同年代之土地利用數值資料 及航照，加以處理彙整。 2.依時序（temporal）觀察陸域濕地變 遷情勢。 3.以 GIS 技術建立桃園地區陸域濕地 變遷資料。 桃園台地陸域濕地變遷之度量與分析： 1.以空間計量方法（Statistical Spatial Analysis）剖析濕地變化率與變化的 分佈及差異。 2.以空間型態指標（Landscape Pattern index）度量濕地空間型態及 結構。 探討桃園台地濕地變遷對環境之影響： 1.都市計畫土地利用變更對濕地變 遷與環境影響之剖析。 2.辨明陸域濕地變遷機制（driving forces），整合變遷型態（Pattern） 與作用（Process）之研究結果，以 瞭解、模擬、評估濕地之變遷與環 境影響。 五、參考文獻 [1] 方琮雅，2001，桃園台地水域用地空間 結構變遷之研究，碩士論文，臺灣大學 生物環境系統工程學研究所。 [2] 丁志堅，1997，運用馬可夫鏈模式度量 土地利用變遷之研究，碩士論文，臺灣 大學地理學研究所。 [3] 林怡君，2000，環境識覺與景觀生態學 理論於灌溉埤塘之研究－以桃園縣蘆 竹鄉為例，碩士論文，中國文化大學地 學研究所地理組。 [4] 桃園縣政府，1997，桃園縣綜合發展計 畫。
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