應用多期航遙測圖資分析濱線變遷：以宜蘭海岸為例

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(1)國立臺灣師範大學地理學系第十屆教學碩士論文. 應用多期航遙測圖資分析濱線變遷：以宜蘭海岸為例. 指導教授：沈淑敏研究生：何俊緯. 中華民國一○○年一月.

(2) 研究所別：地理研究所論文名稱：應用多期航遙測圖資分析濱線變遷：以宜蘭海岸為例指導教授：沈淑敏研究生：何俊緯論文內容：共一冊，約五萬字，分六章十七節，並以 1110 字摘要說明. 摘要海岸變遷研究常套疊比對多期的圖像資料(pictorial materials，簡稱圖資），以期掌握濱線的時空變化。由於海岸環境具高動態性，採用多期圖資時，宜採用一致的濱線操作型定義（即濱線指標 shoreline indicator）。我國濱線變遷研究早已展開，但國內多數地圖和航照影像並非專為海岸製作，濱線繪製規範與流程也不明確，福衛二號衛星影像是否可結合歷史地圖、航照影像探求濱線變遷，也值得探討。本文首先檢討各種圖資特性以及在濱線變遷工作的可能誤差來源。圖資本身限制有拍攝時與定位精確度差異，前者包含拍攝時間差異、潮位差異、季節、風浪與颱風事件影響，後者為正射處理時定位上的誤差。定位精度問題，本文採用檢核點進行偏移校正；歷史圖資拍攝時海氣象狀況造成濱線位置影響，則以各項拍攝資訊列表輔助說明；過去圖資的潮位影響也不易處理，暫以最高潮潮位水平影響範圍界定海岸是否有明顯變動。套色版基本圖水涯線繪製標準不一，且宜蘭沙質海岸套色版基本圖第二版的水涯線，基本上是沿用第一版，使用者尤須注意。在檢討福衛二號影像自動判釋濱線成效方面，本文採用區域成長趨近法(Region Growing Approach，簡稱 RGA)進行 2005~2008 福衛二號影像的濱線自動判釋。由於宜蘭地區符合雲況少且海氣象條件佳的衛星影像十分有限，而且海岸地區海灘材質、風浪、水深變化，甚至船隻造成的水波都會干擾光譜值，仍須依賴人工判釋，才可能擷取到同一操作型定義的濱線指標。在擷取濱線特徵指標方面，研究區沙質海灘坡度緩時，水線受風浪潮汐影響所導致的水平位移量最大。本文也發現宜蘭海岸在近數十年間，灘內緣線最顯著的變化常是人為活動影響所致，使用單一濱線指標推論海岸侵淤必須特別注意。根據上述作業流程，本研究選取相對最合適圖的資進行濱線疊圖分析，發現宜蘭海岸濱線在 1978~2004 年間除了烏石港與無尾港兩處外，只有略微後退情形，與媒體所報導之一般民眾認為宜蘭海岸普遍嚴重侵蝕後退的印象不甚符合。筆者研判有三種可能：(1)因為所採用圖資上記錄的是「好天氣」下瞬時濱線位置，而沙丘後退、海灘縮減、河口流道擺動或溢淹等，深受颱風豪雨、巨浪影響，即使日後沙灘逐漸回復，居民也對「被侵蝕」的印象深刻； (2)因為遊客多是去烏石港與無尾港兩地，而以該兩處的海岸變化視為宜蘭海岸的變化；(3) 本研究雖然盡量嚴謹的進行濱線變遷作業流程，但因潮位等因子的影響程度不易評估，若實際濱線後退量較小，本文仍視為沒有顯著變化。利用多期圖資分析濱線變遷上，建議：（1）圖資挑選上應排除拍攝時海氣象因素影響甚大者，若缺乏該時海氣象記錄，則盡量參考影像記錄到的海象狀況；（2）濱線指標選取方面，宜綜合使用乾濕線、水線和灘內緣線評估一地濱線的時空變化。此外，我國也應積極研擬專為海岸濱線製圖的標準作業程序，以為建置海岸濱線變遷資料庫奠定堅實的基礎。關鍵字：濱線繪製（shoreline mapping）、濱線指標（shoreline indicator）、福衛二號影像（FORMOSAT-2 image） I.

(3) 目次. 頁. 第一章緒論第一節、研究動機及目的. 1. 第二節、文獻回顧. 3. 第三節、研究流程及方法. 11. 第四節、研究區概況. 17. 第二章套色版像片基本圖、正射影像、福衛二號影像在濱線製圖上的限制與處理第一節、圖資拍攝時差異. 21. 第二節、定位精準度誤差. 29. 第三節、小結. 34. 第三章航照影像濱線指標的判釋與處理第一節、濱線定義與判釋原則. 36. 第二節、套色版像片基本圖的水涯線. 40. 第三節、小結. 62. 第四章福衛二號影像之濱線判釋第一節、人工與自動判釋濱線的比較. 64. 第二節、濱線自動判釋的限制. 85. 第三節、小結. 89. 第五章綜合評比分析宜蘭海岸變遷第一節、疊圖分析宜蘭海岸短期濱線變遷. 90. 第二節、疊圖分析宜蘭海岸長期濱線變遷. 97. 第三節、小結. 105. 第六章. 結論與建議. 106. 參考文獻. 113. 附錄 A、宜蘭沙質海岸各版像片基本圖與航照資料. 117. 附錄 B、圖資拍攝時鄰近之侵臺颱風表. 125. 附錄 C、自動判釋濱線操作方法. 127. II.

(4) 圖次頁數圖 1-1. 國外濱線繪製研究中常見的濱線指標. 3. 圖 1-2. 航遙測正射處理需求示意圖. 7. 圖 1-3. 研究架構圖. 11. 圖 1-4. 研究流程圖. 12. 圖 1-5. 濱線指標數化依據. 14. 圖 1-6. 非監督式自動判釋：（A）邊緣線法萃取濱線；（B）區域成長法萃取濱線. 15. 圖 1-7. 自動判釋流程圖. 15. 圖 1-8. 研究區範圍圖. 17. 圖 1-9. 無尾港河道歷史變化圖. 20. 圖 2-1. 梗枋舊港潮位測站逐日乾滿潮變化. 23. 圖 2-2. 蘇澳潮位測站逐日乾滿潮變化. 23. 圖 2-3. 第一版套色版基本圖無法提供風浪資訊. 25. 圖 2-4. 第三版套色版基本圖提供之風浪資訊. 25. 圖 2-5. 2004 正射影像提供之風浪資訊. 26. 圖 2-6. 2005 福衛二號影像提供之風浪資訊. 26. 圖 2-7. 2006 福衛二號影像提供之風浪資訊. 27. 圖 2-8. 2007 福衛二號影像提供之風浪資訊. 27. 圖 2-9. 2008 福衛二號影像提供之風浪資訊. 28. 圖 2-10. 烏石港研究區 2005、2006 福衛二號影像檢核點疊圖. 29. 圖 2-11. 無尾港研究區 2005、2006 福衛二號影像檢核點疊圖. 30. 圖 2-12. 2004 正射影像、2004~2006 第三版套色版像片基本圖檢核點疊圖. 30. 圖 2-13. 烏石港研究區 2004 正射影像、2005 福衛二號影像檢核點疊圖. 31. 圖 2-14. 無尾港研究區 2004 正射影像、2005 福衛二號影像檢核點疊圖. 31. 圖 2-15. 2004~2006 第三版套色版像片基本圖、2005 福衛二號影像檢核點疊圖. 32. 圖 2-16. 33. 圖 2-17. 烏石港研究區 2004 正射影像、2005 福衛二號影像、2004~2006 第三版套色版像片基本圖檢核點疊圖無尾港研究區 2004 正射影像、2005 福衛二號影像、2004~2006 第三版. 圖 3-1. 套色版像片基本圖檢核點疊圖圖資上判釋水線、乾濕線、灘內緣線位置. 37. 圖 3-2. 圖資上判釋水線之困難. 37. 圖 3-3. 圖資上判釋植物線、小崖線、濱堤頂、高水位線與乾濕線. 38. III. 33.

(5) 頁數圖 3-4. 圖資上判釋沙丘. 38. 圖 3-5. 套色版像片基本圖水涯線. 40. 圖 3-6. 宜蘭沙質海岸像片基本圖水涯線疊圖. 41. 圖 3-7. 烏石港像片基本圖水涯線疊圖. 42. 圖 3-8. 得子口溪口像片基本圖水涯線疊圖. 43. 圖 3-9. 蘭陽溪口像片基本圖水涯線疊圖. 44. 圖 3-10. 新城溪口、無尾港像片基本圖水涯線疊圖. 45. 圖 3-11. 烏石港研究區第一版基本圖水涯線疊第二版基本圖底圖. 47. 圖 3-12. 無尾港研究區第二版基本圖水涯線疊第三版基本圖底圖. 48. 圖 3-13. 無尾港研究區像片基本圖第二版水涯線與依據航照 74P156_156. 49. 圖 3-14. 第三版基本圖無尾港水涯線與真實水線. 50. 圖 3-15. 第三版基本圖壯濱丁壩海岸水涯線與真實水線. 51. 圖 3-16. 套色版像片基本圖水涯線繪製標準. 53. 圖 3-17. 套色版像片基本圖水涯線繪製標準_浪花前緣與濕沙交界、浪花上. 53. 圖 3-18. 外澳風景區第一版基本圖水線與水涯線比較. 54. 圖 3-19. 新城溪口第一版基本圖水線與水涯線比較. 55. 圖 3-20. 水涯線圖幅交界不連續情形. 56. 圖 3-21. 烏石港研究區第一與第二版基本圖水線、乾溼線、灘內緣線疊圖. 57. 圖 3-22. 烏石港研究區第一與第二版基本圖水線、乾溼線、5 公尺等高線疊圖. 58. 圖 3-23. 大坑里海岸第一與第二版基本圖水線、乾溼線、灘內緣線疊圖. 59. 圖 3-24. 大坑里海岸第一與第二版基本圖水線、乾溼線、5 公尺等高線疊圖. 60. 圖 3-25. 宜蘭沙質海岸套色版像片基本圖水涯線調繪情形. 62. 圖 4-1. 20050826 福衛二號影像烏石港研究區自動判釋成果. 64. 圖 4-2. 檢視 20050826 福衛二號影像烏石港研究區自動判釋濱線指標. 65. 圖 4-3. 20050826 福衛二號影像無尾港研究區自動判釋成果. 66. 圖 4-4. 檢視 20050826 福衛二號影像無尾港研究區自動判釋濱線指標. 67. 圖 4-5. 20060705 福衛二號影像烏石港研究區自動判釋成果. 68. 圖 4-6. 檢視 20060705 福衛二號影像烏石港研究區自動判釋濱線指標. 69. 圖 4-7. 20060705 福衛二號影像無尾港研究區自動判釋成果. 70. IV.

(6) 頁數圖 4-8. 檢視 20060705 福衛二號影像無尾港研究區自動判釋濱線指標. 71. 圖 4-9. 20070713_20070806 福衛二號影烏石港研究區自動判釋成果. 72. 圖 4-10 檢視 20070713_20070806 福衛二號影像烏石港研究區自動判釋濱線指標. 73. 圖 4-11. 20070713_20070806 福衛二號影像無尾港研究區自動判釋成果. 74. 圖 4-12 檢視 20070713_20070806 福衛二號影像無尾港研究區自動判釋濱線指標. 75. 圖 4-13 20080816 福衛二號影像烏石港研究區自動判釋成果. 76. 圖 4-14 檢視 20080816 福衛二號影像烏石港研究區自動判釋濱線指標. 77. 圖 4-15 20080816 福衛二號影像無尾港研究區自動判釋成果. 78. 圖 4-16 檢視 20080816 福衛二號影像無尾港研究區自動判釋濱線指標. 79. 圖 4-17 檢視 20070713_20070806 福衛二號影像外澳風景區自動判釋成果. 81. 圖 4-18 檢視 20070713_20070806 福衛二號影像烏石港研究區自動判釋成果. 82. 圖 4-19 檢視 20080816 福衛二號影像外澳風景區自動判釋成果. 83. 圖 4-20 20050826 與 20060705 福衛二號影像烏石港自動判釋濱線疊圖. 87. 圖 4-21 20050826 與 20080816 福衛二號影像無尾港研究區自動判釋濱線疊圖. 88. 圖 5-1. 烏石港研究區 2004 正射影像與 2005 福衛二號影像水線、乾濕線疊圖. 91. 圖 5-2. 烏石港研究區 2004 正射影像與 2005 福衛二號影像乾濕線、灘內緣線疊圖. 92. 圖 5-3. 無尾港研究區 2004 正射影像與 2005 福衛二號影像水線、乾濕線疊圖. 93. 圖 5-4. 無尾港研究區 2004 正射影像與 2005 福衛二號影像乾濕線、灘內緣線疊圖. 94. 圖 5-5. 烏石港研究區 20050826 福衛二號影像地下水出水口. 95. 圖 5-6. 2004 正射影像無尾港研究區灘內緣線檢視. 96. 圖 5-7. 宜蘭沙質海岸 1978-1979 第一版套色版像片基本圖與 2004 正射影像濱線疊圖. 98. 圖 5-8. 烏石港 1978-1979 第一版套色版像片基本圖與 2004 正射影像濱線疊圖. 99. 圖 5-9. 得子口溪 1978-1979 第一版套色版像片基本圖與 2004 正射影像濱線疊圖. 99. 圖 5-10 蘭陽溪口 1978-1979 第一版套色版像片基本圖與 2004 正射影像濱線疊圖. 99. 圖 5-11. 99. 新城溪口 1978-1979 第一版套色版像片基本圖與 2004 正射影像濱線疊圖. 圖 5-12 宜蘭沙質海岸 1978-1979 第一版套色版像片基本圖與 2004 正射影像濱線平均變遷趨勢圖 5-13 宜蘭沙質海岸 1978-1979 第一版套色版像片基本圖與 2004 正射影像濱線海灘寬度變化趨勢圖 6-1 使用非為海岸製作之圖資探討濱線變遷上的誤差與限制 V. 101 102 106.

(7) 頁數圖 6-2. 套色版像片基本圖水涯線調繪原則. 108. 圖 6-3. 國內結合非為海岸製作之圖資分析濱線變遷的建議流程. 109. VI.

(8) 表次頁數表 1-1. 國外常見濱線指標劃分表. 4. 表 1-2. 我國像片基本圖製作與美國官方濱線繪製規範比較表. 5. 表 1-3. 相似衛星特性比較. 6. 表 1-4. 不同航遙測圖資於濱線變遷研究上的優缺點. 7. 表 1-5. 國內衛星影像濱線自動判釋相關研究. 9. 表 1-6. 本研究所使用圖資之比例尺解析度、年代及來源. 11. 表 1-7. 濱線數化工作注意要點. 13. 表 2-1. 地圖拍攝時間及潮位資料. 22. 表 2-2. 各圖資之鄰近颱風事件比較表. 24. 表 2-3. 圖資拍攝時條件應用於濱線研究之優缺比較. 34. 表 3-1. 本研究所使用之濱線指標. 36. 表 3-2. 研究區特徵濱線連續性、穩定定與辨識度之比較. 39. 表 3-3. 各版像片基本圖水涯線異同比較. 41. 表 3-4. 各版套色像片基本圖與航照立體判釋比較. 46. 表 3-5. 各版套色版像片基本圖水涯線繪製依據. 52. 表 3-6. 套色版像片基本圖水涯線調繪原則. 63. 表 3-7. 套色版像片基本圖水涯線調繪各式情形比例. 62. 表 4-1. 2005~2008 年福衛二號自動判釋濱線成果比較. 80. 表 4-2. 2007~2008 年福衛二號小區域自動判釋濱線成果比較. 84. 表 4-3. 2005~2008 福衛二號影像潮位資料. 86. 表 4-4. 20050826~20080816 侵台颱風. 89. 表 5-1. 圖資拍攝時條件應用於短期濱線研究之優缺比較. 90. 表 5-2. 2004 正射影像與 2005 福衛二號影像拍攝時間及潮位資料. 95. 表 5-3. 歷年福衛二號影像拍攝時條件應用於濱線研究之優缺比較. 97. 表 5-4. 地圖拍攝時間及潮位資料. 101. 表 6-1. 本研究利用之不同圖資於濱線變遷研究上的比較. 107. 表 6-2. 常見航遙測圖資判釋濱線指標之比較. 109. 表 6-3. 套色版像片基本圖水涯線調繪各式情形比例. 110. 表 6-4. 研究區套色版像片基本圖特性比較. 110. VII.

(9) 第一章. 緒論. 第一節、研究動機及目的近年國內新聞輿論時常對宜蘭海岸後退問題爭論不休，究竟是全面性海岸侵蝕？抑或只是少數海岸侵蝕熱點（hot spot）透過新聞媒體之誇大，感染民眾思維？筆者深感困惑，想進一步探究釐清宜蘭海岸究竟有沒有後退趨勢。海岸地形長期變遷研究方法眾多，如：地形特徵比對、沉積物定年、歷史文獻探討、野外實測以及圖像資料(pictorial materials，簡稱圖資)比對。野外實測精度較高，但是費時費力，所以處理長期狀況時仍以圖資為主，如能利用室內圖資比對求得有效的濱線(shoreline)變遷分析結果，將加速對海岸變遷情形之瞭解。海岸地形研究常利用圖資比對來了解海岸數年甚至更久時間尺度的變化，各種圖資的製作原理、涵蓋時間、所載資料的立即性、使用的方便性、判讀的難易、比例尺或精度各不相同，所以可以綜合使用互補不足，必須注意圖資的誤差需小於海岸地形的變遷量，否則所得結果將失去意義（沈淑敏,1997）。隨著 GIS 技術發展，疊圖分析探討海岸地形長期變遷變得容易，但濱線定義眾多且圖資本身亦有使用限制，若忽略個別圖資情形以及濱線繪製過程的可能誤差，逕自套疊解釋，所得海岸變遷推論令人存疑。國內圖資影像資料豐富，例如：航空照片（aerial photographs）、像片基本圖（orthophoto base map）、海岸像片地形圖、經建版地形圖、衛星影像等圖資，但多數非為海岸地區製作。過去常利用這些非為海岸製做的圖資套疊分析濱線變遷 (石再添,1980；王鑫等,1990；陳翰霖,1999)，卻到近期才開始詳細討論如何從各式圖資上擷取濱線 (洪佩鈺,2005)，以及討論相同圖資來源的不同圖資間的誤差關聯（陳映璇,2008）。前人 (游慶豐,1993)數化 1919~1987 各式圖資，綜合日據、聯勤總部測量署與農林航空測量所三種不同來源的測繪圖資，直接疊圖得出歷年宜蘭海岸變遷數量，成果令人質疑。國內部份圖資製作時已標示了海陸邊界的藍色線條（水涯線 1 位置），常被直接視為濱線，而加以數化、套疊作為海岸變遷分析的基礎資料，如果忽略水涯線的判釋依據，將導致不正確的分析結果，而研究者自行在一些沒有標示水涯線的地圖上判釋濱線時，所採用的濱線定義與判釋標準也都必須加以考量（陳映璇,2008）。濱線測量最大困難在於其動態性，而衛星能在瞬間大範圍取樣，航照影像雖也能在瞬間進行取樣，但航照涵蓋範圍較小，應用於大範圍研究時較不方便。國內關於衛星影像偵測濱線的研究中，早期多針對 SPOT 衛星影像作討論（王鑫等,1990；陳良健等,1999、呂黎光,2004），2004 年台灣已發射自有的福爾摩沙衛星二號（FORMOSAT-2，以下簡稱「福衛二號」），更新速度快、解析度更高、價格更便宜、取得更方便，若以此為參考圖資，可望得出更精確的濱線判釋結果。 1. 「基本圖測製作業工作項目」（內政部台灣省林務局，1977）中，稱水壩、湖泊、池塘等水體與陸地之界線為「水涯線」，所以陳映璇（2008）在討論套色版（和其縮編產品：經建版地形圖）的海陸邊界線時，也沿用「水涯線」一詞。 1.

(10) 人工方式繪製濱線2顯得費時，且易因繪圖員個人判釋經驗而產生不同判釋結果(陳良健等,1999)，濱線自動判釋相比之下較便利。軟體技術日新月異，自動偵測技術為濱線變遷研究帶來更多方便性，林宗儀（2005）針對福衛二號影像偵測海灘地形提出處理流程建議與注意事項，但濱線操作型定義眾多，以福衛二號影像進行自動判釋所得的是何種濱線指標仍待釐清。衛星影像發展時間較晚，無法提供早期影像資訊，所以仍需透過其他歷史圖資的比對才能探討海岸地形長期變遷。過去在長期濱線變遷研究上,，常利用相同類型圖資進行疊圖分析，避免不同圖資套疊時必須處理的誤差限制。陳映璇(2008)討論航照、套色版像片基本圖與經建版地形圖間的誤差關連，並將光達影像與像片基本圖做套疊，但目前尚未有人將衛星影像自動擷取的濱線與像片基本圖結合分析長期濱線變遷。有鑑於此，本研究以宜蘭海岸為例，利用各版套色版像片基本圖、2004 年正射影像、 2005~2008 年福衛二號影像濱線進行疊圖分析，配合航照檢視，試圖討論各種圖資比對長期濱線變遷時必須注意的誤差限制，並提出檢討與建議，以供日後國內探討濱線長期變遷的參考。期望達到的目的如下： 1. 檢視正射影像、套色版像片基本圖、福衛二號影像在濱線製圖上的限制與處理。 2. 檢視水線、乾濕線、灘內緣線與套色版像片基本圖水涯線的判釋與處理。 3. 討論福衛二號影像自動判釋濱線上的成果與限制。 4. 評比正射影像、套色版像片基本圖、福衛二號影像，綜合水線、乾濕線、灘內緣線分析宜蘭海岸濱線變遷。 5. 提出結合國內各種航遙測影像進行長期濱線變遷研究之建議流程。. 2. 原文為「灘線」。陳良健、徐啟崇 (1999) 多波段影像特徵分析於灘線萃取之研究，航測及遙測學刊，4(3)，17。 2.

(11) 第二節、文獻回顧濱線繪製需考慮濱線指標的選擇與判識、圖資的取得與限制，有效正確又快速的濱線自動偵測則是目前許多研究努力的方向。本文主要回顧濱線指標的選擇與判識原則、國內濱線利用的圖資，以及濱線繪製與自動判識之相關研究。一、濱線指標的選擇與判釋原則圖資比對在海岸變遷研究上，特別關注各式圖資（地圖與各種遙測影像）上濱線位置之變遷，濱線指標的定義眾多，Boak﹠Turner(2005)彙整前人文獻，得出 45 種濱線指標，而不同濱線指標適用於不同環境與時距，所以在探討濱線位置變遷前，更需進一步確定研究者所採用的濱線指標為何，假使忽略濱線指標定義的不同，逕自進行比對，將使研究結果失去意義。最廣義的濱線定義為「海水和陸地的交界」（eg. Webster, 1988），Boak﹠ Turner(2005)將文獻所提及的 45 種濱線指標簡單歸納為三大類：(1)人工結構物、 (2) 地形特徵與 (3) 水線，常見濱線指標位置示意參考圖 1-1 。 Pajak ﹠ Leatherman(2002) 建立的濱線劃分指標則如表 1-1：. D. 向海側穩定沙丘植物線的. L. 地下水出口. E. 向海側沙丘植物線. M. 瞬時水位線. F. 侵蝕小崖. N. 最常浪裂帶. G. 風暴/垃圾線. O. 平均低水位線. H. 老高潮高水位線. P. 海灘趾部. I. 前次高潮高水位線 J. 平均高水位線 K. 乾溼線. 圖 1-1 國外濱線繪製研究中常見的濱線指標 (Boak﹠Turner, 2005；轉載自陳映璇,2008). 3.

(12) 表 1-1 國外常見濱線指標劃分表濱線指標. （一）指標物. （二）海準面. 1.沙岸指標物. 2.岩岸指標物. 高水位線(high water line)、. 濱堤頂(berm crest)、. 崖頂(bluff crest)、. 平均高水位線(mean high water line)、. 小崖邊緣(scrap edge)、. 崖底(bluff toe)、. 濕邊界(wetted bound)、. 植物線(vegetation line)、. 濱堤(berm). 濕界線(wetted boundary)、. 沙丘底部(dune toe)、. 乾溼界線(wet/dry boundary)、. 沙丘頂部(dune crest). 濕沙線(wet sand line)、水線(water line). 引自：Pajak﹠Leatherman，2002 3. 4. 良好的濱線指標須兼具連續性及穩定性，連續性最佳為水線及乾溼線，穩定性方面，地形指標穩定性高，海水面指標中，穩定性則以平均高水位線優於高水位線和潮位線，相形之下水線的穩定性則較差（Pajak﹠Leatherman, 2002）。利用航空照片、像片基本圖單色版及彩色正射影像判釋特徵（proxy-based）濱線指標時，綜合連續性及自然變動性，以乾溼線最適合大範圍濱線繪製工作，灘內緣線則可配合乾溼線計算海灘寬度變化情形（陳映璇,2008）。美國 1807 年起製作精確歷史濱線地圖 T-sheets，標示高水位線於圖上，所以 McCurdy(1947)建議以高水位線為最佳航照判識的濱線指標，而美國海岸與大地測量局（USC＆GS, the United States Coast and Geodetic Survey）以 NOS 歷史資料繪製時，則以平均高潮線作為濱線指標（Pajak﹠Leatherman, 2002）。關於高水位線與平均高水位線的討論，光達(LiDAR)以前地形圖和航空相片圖上濱線來自於野外可明確觀察到的高水位線，但隨著 GPS 和光達等科技的進步，平均高水位線的資料也能取得，濱線指標由高水位線（HWL）改成平均高水位線（MHW）將減少短期取樣時變數，獲得更可靠結果（Morton et al., 2005)。. 二、國內濱線判釋利用的圖資選擇和定義濱線指標後，接著要選擇可取得的資料來源，濱線資料隨時代科技而日新月異，有以地面為基地的歷史照片、海岸地圖和海圖、航空相片圖、海灘實測、四輪傳動 GPS 移動站設備、遙感探測(包含衛星影像、微波探測、空載光達、錄影影像…)，科技的進步減少了推估濱線位置時的誤差，從影像處理上來獲得濱線位置還要考量許多因素，如：潮汐、海灘坡度、盛行風浪、地下水出水點位置、沉積物的礦物特性與顆粒大小、太陽入射角、探測器的視角幾何等，這些種種因素都需要進一步的調查才能求得濱線指標處理過程的基本原則（Boak ﹠Turner, 2005）。 3. 4. 水線位於水陸交界。乾濕線位於乾沙與濕沙交界。 4.

(13) 以正射影像為底圖的圖資保留了航拍時的海濱狀況，可由研究者自行判釋濱線並進行疊圖分析，但是受限於海灘一側為水域，製作正射影像時不易布置控制點，所以海灘高程的精準度不若陸域地區（第八河川局計畫, 2003）。林務局農林航空測量所 1950 年代起進行航空照片拍攝，對於拍攝時間、太陽高角度、雲量、能見度、飛機飛行傾角皆有明確規定(林務局農林航空測量所, 1983)，自 2001 年起改為拍攝彩色航空照片。航照為任務性拍攝，時間不固定，且因為計畫需求不同而導致比例尺不一，以及某些地區重複大量拍攝而某些地區影像極少（吳水吉,2004）。但航空照片製作像片基本圖時，對於依據的航照圖拍攝季節、潮位皆無規定，依印刷方式又可以分為單色版與套色版，單色版像片基本圖近似照片，圖上標明道路、河流、地名等資訊，而套色版額外還使用彩色套色印刷於紙製品上，將水域套上象徵水體的色塊，且由繪圖員在缺乏繪製標準下，各憑經驗繪製海陸交界的「水涯線」，如未加探討其中的誤差限制，而逕自使用，對於海岸變遷的準確性值得存疑（陳映璇, 2008）。農林航空測量所為了供國有財產局登錄地籍，1980 年代曾製作 1:1000 海岸像片地形圖（傅安明，1990），等高線間隔為 1 公尺，涵蓋範圍幾乎遍及全島海岸區域，但目前僅出版一版版次（林務局農林航空測量所，1994）。表 1-2 我國像片基本圖製作與美國官方濱線繪製規範比較表規範. 台灣-像片基本圖製作規範. 美國-濱線繪製底圖製作規範. 航拍目的. 陸地資源、災害調查、像片基本圖濱線繪製製作. 飛行方向. 沿南北方向飛行. 天氣. 晴朗無雲、無烟霧濛氣、雲高高於晴朗無雲、不得有煙塵、煙霧、下雨及雪的情形航高. 太陽角度、位置. 平地區域太陽角度須大於 30 度，山太陽角度於 40-60 度之間、須避免太陽於水面反光，影地區域則為 40 度響濱線判釋，光達不須考慮太陽角度. 季節. 無特別規定. 須注意海岸地形動態性. 潮汐. 無特別規定. 配合潮汐預測，於適當潮位施行測量. 濱線指標. 無官方定義濱線指標. 特徵濱線：高水位線(high-water line) 高程濱線：平均高水位(mean high water). 編纂放大比例. 與基本圖比例尺相同 (平地區域：1:5000). 依各計畫而定，一般而言以能涵蓋全研究區域之兩倍比例尺，應注意最大不超過 1:2500，最小不超過 1:20000. 沿海岸線飛行. 引自：陳映璇,2008. 陸地衛星 Landsat 近紅外光對水陸區分效果佳，惟解析度低(120 公尺或 60 公尺)，IKONOS 和 QuickBird 品質佳但台灣影像不多，早期只能倚賴 SPOT 衛星提供影像資料（呂黎光,2004）。2004 年 5 月 21 日台灣發射首顆完全自主控制的衛星－福衛二號，為太陽同步衛星，每天經過台灣二次，分別約台北時間 09： 40 與 21：40，黑白空間解析度可達 2 公尺，彩色空間解析度也有 8 公尺，透過 5.

(14) 影像融合技術後，可得對地解析度 2 公尺*2 公尺之彩色融合影像，可提供臺灣本島、離島(包含小琉球、綠島、蘭嶼等)及外島(金門、馬祖、東沙及南沙群島等) 地區每日更新的高解析度衛星影像（國立台灣大學空間資訊研究中心網站， 2009/1/4 瀏覽），高再訪率、高解析度、網路即可申購，資料取得方便又便宜（表 1-3），可望成為研究台灣濱線變遷的重要圖資依據。衛星彩色影像內含近紅外光對於水體感應良好，國內外已有濱線自動擷取之應用。表 1-3 相似衛星特性比較特性. FORMOSAT-2. SPOT-5. IKONOS-2. Landsat-7. 全色態. P：0.52～0.82. P: 0.48 ~ 0.71. P：0.45-0.90. P：0.52～0.90. 可見藍. B1:0.45～0.52. B1: 0.50~0.59. B1:0.45～0.52. B1:0.45～0.52. 可見綠. B2:0.52～0.60. B2: 0.61 ~ 0.68. B2:0.52～0.60. B2:0.52～0.61. 可見紅. B3:0.63～0.69. B3: 0.78 ~ 0.89. B3:0.63～0.69. B3:0.63～0.69. 近紅外. B4:0.76～0.90. B4: 1.58 ~ 1.75. B4:0.76～0.90. B4:0.76～0.90. 空間解析度. 黑白 2 m/彩色 8 m. 黑白 5 m/彩色 10 m. 黑白 1 m/彩色 4 m. 黑白 15 m/彩色 30 m. 時間解析度. 0.5 天/次. 2.5~26 天/次. 3 天/次. 16 天/次. 學術單位每平. L1A：10 元. 1A：12 元. 方公里售價. L2：10 元. 2A：12 元. 光譜特性 μm. 目前網路可免費下載 1000 元. 整理自以下網站：國立台灣大學空間資訊研究中心、GeoEye、 The Landsat Program.2009/01/14. 目前國內最精確的圖資是 2005 年開始使用空載光達(LiDAR)，對於地形高程測量作業快速而準確（史天元等，2005），陳映璇（2008）結合光達與像片基本圖做濱線長期變遷分析，並對國內提出建議流程，指出所使用之光達資料以針對海岸拍攝者較宜，針對陸域之拍攝資料用於海岸研究有較大誤差。目前我國空載光達尚未進行全面性的拍攝工作，所以使用上仍有地區限制。回顧國內圖資，愈來愈豐富精確，但畢竟多數非為海岸地區製作，利用這些非為海岸製作之圖資進行濱線變遷研究時，尚必須考慮海岸本身特性、研究目的、圖資製作目的、製作原理、比例尺、註記相關地形特徵之原則等對於圖資使用上的限制（沈淑敏,1997），如需結合不同圖資進行濱線變遷分析時，更需留意各項使用限制與誤差來源。不同類別圖資於濱線變遷研究上的優缺比較請見表 1-4。 6.

(15) 表 1-4 不同航遙測圖資於濱線變遷研究上的優缺點類. 別. 優點. 缺點. 1. 光譜和空間解析度高. 1.早期航照為類比資料，無法直接進行電腦影像處理分析. 2. 能做立體像對判讀. 2.單波段資料，無法萃取較多的地表資訊. 3. 進行海岸線位置測量、比對. 3.涵蓋範圍較小，應用於大範圍時較不便. 時最經濟航空照片. 4.拍攝時未特別考慮潮位狀況. 4. 保存拍攝當時地表原始狀況，可由研究者自行判讀. 5.套色版上濱線已由製圖員劃定 6.套色版相紙品質較單色版差，可能因紙張縮放導致變形量 7.必須正射處理以後才能套疊（圖 1-2）. 衛星資料. 1. 涵蓋範圍較大. 1.須考量攝像時潮位、影像品質、雲量、涵蓋範圍、時間間. 2. 經常性更新影像 3. 保存拍攝當時地表原始狀況，可由研究者自行判讀. 隔 2.涵蓋時距較短，不利辨識長時期地形變化 3.必須正射處理以後才能套疊. 4. 解析度高 5. 太陽同步衛星拍攝時間固定，便於繪製潮間帶地形圖 MSS 空載. 1. 短時間內取得大範圍資料. 多譜掃描. 1.飛機載台低，飛行傾斜可能導致幾何變形嚴重，位置校正困難 2.涵蓋範圍較小 3.處理影像費時，次數少亦不足以做比較. 雷達影像. 1. 可以製作數值地形模型. 1.水體誘電性高吸收大部分雷達波，而使影像呈現黑的顏色，有助於分辨水陸的界線 2.資料較少，也沒有不同時間的多次雷達影像可供比較 3.成本高無法短期內重複施測. 空載光達. 1.. 短時間內取得大範圍資料. 2.. 可以製作數值地形模型. 3.. 最精確. 1. 成本高使調查時間間隔及空間受到限制. 整理自:工研院能源與資源研究所， 2000；沈淑敏：1997；陳映璇，2008；經濟部遙測小組與台灣大學地理學系，1984. 圖 1-2 航遙測正射處理需求示意圖 7.

(16) 三、國內濱線繪製的相關研究海岸線測繪工作始於 1807 年，傳統濱線測繪採用現場量測方式，目前較常用的方法則採攝影測量技術(photogrammetry)，此外 GPS 也被應用，陸上車載測繪技術配合 GPS，可機動快速進行濱線5測繪工作(呂黎光, 2004；引自：Shaw ﹠ Allen, 1995;Li, 1997)。傳統濱線測繪及面積量測工作耗費人力，且濱線變動性大，位置易隨潮汐變化，很難在同一潮汐時間完成濱線測繪，另外，像片數化耗費人力，濱線測繪誤差也隨判識人員而異（呂黎光, 2004）。林譽方(1982)提出加總圖像資料誤差、數化誤差、潮位誤差量，以誤差傳播定律求得海岸線濱線變遷分析最大可能誤差量（洪佩鈺, 2005）。對於大比例尺地圖上濱線變化量的擷取方面，洪佩鈺（2005）以台東海岸為例，研究結果顯示圖像資料上濱線連續性與辨識度以水線和乾溼線最佳，穩定性則以地形指標較佳。陳映璇（2008）指出套色版像片基本圖已由繪圖員標示水涯線，但繪圖員缺乏繪圖依據而繪製依據不一，因此若要以套色版水涯線作為濱線，須先檢視繪製依據，估計不同繪製依據差異所帶來的誤差，研究者要避免水涯線的人為誤差，便有自行判釋濱線之需要，但基本圖並非為了海岸為製作目的，底圖來源航之空照片拍攝時未考慮季節、潮汐等因素，導致特徵濱線具有較高的自然變動性。隨著科技發展，目前已有許多利用衛星影像進行濱線繪製的相關研究（尤姝媚,2009；林宗儀等,2007；呂黎光,2004；陳良健等,1999）。呂黎光（2004）指出衛星影像的挑選決定濱線自動判釋的成敗，首先要注意影像本身品質好壞，還要考慮雲量多寡、海岸帶海域是否污染嚴重，以及潮汐問題，當沿岸坡度較陡時，高低潮線之水平距離不大，但在坡度較緩岸區，高低潮線距離頗大，尤需考慮潮汐影響。林宗儀（2005、2007）以西部沙質海岸為研究區，指出利用福衛二號影像判釋濱線時，需注意：（1）以20﹪雲遮覆率衛星影像為考量，屏棄解析度較差的彩色影像；（2）儘量選取拍攝時潮位高程相近的影像來套疊，以利計算濱線的實際變動量；（3）利用在半日潮地區前後13日內的影像或全日潮地區前後25日內的影像，可完整紀錄一個潮汐周期期間不同潮時的實際海岸濱線位置，再透過GIS 參考潮位站實測潮位高程，即可繪製潮間帶地形圖，並可任意擷取海灘剖面，計算其海灘坡度及判識海灘類型；（4）颱風前後海灘地形剖面量測，可討論單一颱風事件對海灘地形的影響；（5）研究區海岸線太長時，南北位置差異會引起潮汐相位差。衛星影像自動萃取濱線的主要方法分為監督式分類與非監督式分類，而非監督式分類，因為不需要訓練區，較符合自動辨識目的，使用甚廣（陳良健等,1999；引自：Ball＆Hall,1967），非監督式分類主要有邊緣線(Edge)萃取和區域成長趨近法(Region Growing Approach，簡稱 RGA)二種。早期國內使用 SPOT 衛星影像濱. 5. 本處「岸線」指的是一般濱線指標中的「水線」。呂黎光 (2004) 海岸線與面積之遙感測繪應用研. 究，海洋工程學刊，4(1)，71-88。 8.

(17) 線自動偵測的相關研究，例如：陳良健等（1999）認為邊緣線(Edge)偵測精度高但細碎，影像分塊(Segmentation)考量全區特性，成果簡要但精度較差，故先以影像分塊方式將影像區分為水陸二元圖，找出濱線預估位置，進而以邊緣線偵測概念予以精化；林唐煌等（2003）認為邊緣線偵測的梯度法（Gradient）成果與 Sobel 法接近，但操作上簡易許多；呂黎光（2004）指出區域成長趨近法偵測成果佳，人工輔助判釋試誤累積經驗有助於獲得最佳自動判釋結果。利用衛星自動判釋時，衛星影像受到感測器取樣角度、天氣情況、地表反射率等影響，即使相同地物地點，在不同時間接受的多波段影像所顯現的光譜值可能並不相同。尤姝媚（2009）使用福衛二號影像自動判釋七股濕地濱線，提出預先以遮罩濾除造成誤判的雲霧、浪花、非感興趣區，提高精度再自動偵測濱線位置，進而整理前後期取像時之潮汐與海岸線的各種關係。國內衛星影像濱線自動判釋相關研究整理見表 1-6。洪佩鈺（2005）指出衛星影像自動判釋之濱線常為水線，自然變動性大，需要特別注意海氣象狀況，且和歷史圖資進行疊圖比較長期濱線變遷時，要注意不同圖資的濱線指標是否相同，避免誤判濱線的實際變化量。檢視濱線自動判釋成果方面，除林唐煌等（2003）使用同為邊緣線偵測法的 Sobel 法相比，其餘都傾向與地真資料或人工數化成果相比，地真資料測量費時，無法像衛星影像般在同一潮位風浪瞬間取像，比較時準確性降低，而與人工數化相比時，數化人員須有豐富判釋經驗，並依一定準則進行數化。表 1-5 國內衛星影像濱線自動判釋相關研究來源陳良健等. 衛星種類. 研究區. SPOT. 外傘頂洲、桃. （1999）. 文中濱. 對應濱. 線名稱. 線指標. 灘線. 水線. 園觀音海岸. 濱線自動判釋方法. 自動判釋濱線成果比對. 先以影像分塊法找出預. 三位富經驗人員. 估位置，再以邊緣線偵測. 獨立數化水線之平均值. 林唐煌等. SPOT. （2003）呂黎光. 外傘頂洲、台. 水線. 水線. 中港 SPOT. 澎湖群島. 岸線. 水線. 邊緣線偵測的梯度法. 邊緣線偵測的. （Gradient）. Sobel 法. 區域成長趨近法. 人工數化十餘年. （2004）. 前航照之濱線. 尤姝媚. 福衛. （2009）. 二號. 七股濕地. 海岸線. 水線. 先以遮罩濾除雲霧、浪. 重新實地測量的. 花、非感興趣區，再以邊. 數值地形資料. 緣線偵測的 Sobel 法進行. 回顧國內濱線相關研究，多以相同圖資作疊圖分析，近期陳映璇(2008)討論航照、套色版像片基本圖與經建版地形圖間的誤差關連，並將光達影像與像片基本圖做套疊，指出國內像片基本圖水涯線繪製標準不一，且有沿用上一版的情形。福衛二號是國內近期新增的圖資來源，優點眾多，相關研究（尤姝媚, 2009；林宗儀, 2005）多單就不同時序福衛二號影像進行變遷比較，鮮少與過去圖資進行結合分析濱線變遷，雖有少數使用影像自動萃取濱線，然而目前尚未有人將自 9.

(18) 動擷取的濱線與其餘歷史圖資結合，由此見得自動化分類雖有其方便性，但較難與歷史圖資連結。因此，本研究即試圖結合航照、正射影像、套色版像片基本圖與福衛二號影像濱線判釋成果，討論長期濱線變遷的誤差限制，並提出建議流程。. 10.

(19) 第三節、研究流程及方法本文討論不同圖資來源的航空照片、正射影像、套色版像片基本圖、福衛二號影像（表 1-6），加以結合分析海岸變遷時，需要注意的限制，當中也檢視了福衛二號自動判釋濱線的可用性，期望能對利用各種航遙測圖資進行長期濱線變遷分析上，提出檢討與建議，以做為國內日後濱線研究的參考。研究架構與方法分述如下。表 1-6 本研究所使用圖資之比例尺解析度、年代及來源圖資. 比例尺/解析度. 黑白航空照片. 1：17000、1：19000. 年代. 來源. 1978、1979、1985、農林航空測量所 1986、2004、2006. 套色版像片基本圖. 1978、1979、1985、農林航空測量所. 1：5000. （第一、二、三版）. 1986、2004、2006. 彩色正射影像. 地面解析度 0.5 公尺. 2004. 農航所委託仲琦科技製作. 福衛二號彩色融合影像. 2 公尺*2 公尺. 2005~2008. 福衛二號影像加值處理中心. 一、研究架構由於影像本身與判釋過程中，存在各種誤差因子，必須了解使用限制才能合理解釋濱線判釋結果（圖 1-3）。. 圖 1-3 研究架構圖. 本研究探究不同圖資來源的套色版像片基本圖、正射影像與福衛二號影像疊圖時必須注意的圖資限制與處理方法，檢討套色版基本圖水涯線繪製依據與福衛二號影像濱線自動判釋成果。比較不同圖資上不同濱線指標判釋上的優劣與使用 11.

(20) 限制，綜合評比適當的圖資與濱線指標，再進一步疊圖綜合討論分析求得研究區濱線變遷成果。二、研究方法. 圖 1-4 研究流程圖圖 1-4 為研究流程，研究方法說明如下。（一）濱線判釋 1. 購買圖資與定位：購買 2005~2008 各年福衛二號彩色融合影像6與第一、二、 6. 所使用的福衛二號影像拍攝時間為 20050826、20060705、20070713_0806 二日影像融合、. 20080816。挑選時希望能與其他圖資拍攝時間接近，以做對照。三版像片基本圖宜蘭海岸對應航照拍攝時間為 20040211（外澳部份）與 20060626（其餘地區），福衛二號 20040521 發射，拍攝第一年影像數量較少，宜蘭地區雲況較為嚴重，2004 年能使用的只有一張衛星影像（20041109），相隔過久且經過春夏秋季變化與颱風影響，較不適合；2005 年的航照拍攝時間為 20050511 與 20050610 拍攝時間，最接近拍攝時間的福衛二號影像是 20050605，但拍攝狀況為"多雲"且只有宜蘭海岸中段地區，其次鄰近時間的影像為 20050522，但宜蘭海岸上下部分有薄雲，並不適合影像自動判釋，第三鄰近時間為 20050714 影像品質次佳，第四鄰近拍攝時間為 20050826 影像品 12.

(21) 三版套色版7像片基本圖紙圖。紙圖先加以掃描，圖資影像在 ArcGISTM 9.2 軟體中匯入正射影像圖框，找到欲定位的圖框位置，匯入欲定位底圖，使用 Georeferencing 的 Fit to display 功能，再將欲定位底圖四角各自 Add control points，與圖框四角進行定位，圖檔四角都定位好後，使用 Georeferencing 的 Update Georeferencing 功能，移除圖檔，即完成定位。 2. 統一座標與偏移校正：第一與第二版套色版像片基本圖為 TWD678座標，第二版套色版像片基本圖、2004 正射影像與 2005~2008 福衛二號影像為 TWD97 座標，使用 ShpTrans V2.2 座標軟體將座標統一為國際標準通用的 TWD97 座標系統。統一座標後將各圖資進行疊圖，利用不易變動的堤防港口做為檢核點，檢察不同圖資間的定位精度誤差，如有偏移誤差進一步使用檢核點進行校正。 3. 人工數化濱線：參考洪佩鈺（2005）濱線數化工作注意要點進行水線、乾濕線、灘內緣線數化工作。濱線數化工作注意要點整理如表 1-8，濱線數化範例見圖 1-5：表 1-7 濱線數化工作注意要點 1. 數化人員誤差可由事前訓練降至最低，沖濺帶內呈波浪狀的區域，擷取時需注意海灘濱線延伸趨勢，而非著重於海浪沖濺所造成的波浪狀起伏。. 2. 平直海岸選取任意基準線不影響濱線變化量，海岸愈曲折則應以原始濱線做分析，海岸線愈彎曲，量測線間距要愈短。. 3. 數化時底圖放大倍率過大，反而增加誤判誤差。. 4. 選擇圖資時，需考慮研究目的、所取得的圖像資料時距及研究區海岸變化程度大小，並進一步考慮圖資拍攝時潮位及海象狀況。. 5. 濱線指標選擇上，需考慮濱線的辨識度、影像沖洗時灰度值的差異。. 整理自：洪佩鈺,2005. 質最佳，故挑選 20050826 影像（20100402 詢問國立台灣師範大學福爾摩沙衛星二號影像加值處理中心）。2007、2008 年於農航所查無宜蘭海岸航拍任務。 7. 原本計畫使用單色版像片基本圖進行濱線判釋數化，但因單色版基本圖已停止販售，圖資取得不易，故改以能取得的套色版像片基本圖進行分析。須特別注意套色版基本圖已由人工判釋，繪製標明水陸交界的「水涯線」。 8. 聯勤總部測量署 1980 年檢測三角點成果，以南投縣埔里鎮虎子山三角點為原點，採用 1967 年. 的國際地球原子計算，因為以傳統天文觀測及三角測量的方式測定經緯度，受到地球重力場分佈不均勻等因素影響，所測得的經緯度只適用於台灣附近的局部區域，通稱為「TWD67」；衛星定位發明後，內政部改採適用於全球的一套座標系統，1997 年公布「1997 台灣大地基準（Taiwan Datum 1997）」，簡稱「TWD97」。兩者所採用的基準不同，所以同一地點在兩套系統中的座標就不會相同，疊圖前須預先轉換座標系統統一，因為 TWD67 只適用於台灣地區，若要與其它國家銜接就會發生問題，所以筆者使用軟體預先將 TWD67 轉換為全球座標系統一致的 TWD97。. 13.

(22) A 套色版像片基本圖. B 正射影像圖. 圖 1-5 濱線指標數化依據：水線（水陸交界）、乾濕線（乾沙與濕沙交界）、灘內緣線（人工結構物前緣、灌叢植物前緣、崖頂崖底、沙丘頂部趾部） 4. 自動偵測福衛二號影像濱線：水體在影像上具有良好的邊界特徵，而其光譜. 特徵，包括顏色及組織，亦對其屬性確認有極大的可靠性（杜俊德, 1991），利用水體與陸地光譜特徵的差異，進行影像分類處理。影像分類處理又可分為監督式分類與非監督式分類，其中監督式分類需預先建立訓練樣區 (影像分塊法，Segmentation)，較不符合自動判釋精神，且可能因為處理訓練區之資訊不足而造成誤差，影像分塊法前人常應用在幾何面積如：建築物、道路、水田之判斷，但本研究著重於線狀的濱線判釋，因此在使用上亦有限制，故本研究並不採用，而非監督式分類中主要利用邊緣線(Edge)萃取與區域成長趨近法(RGA)二種方法，根據前人研究與筆者使用 ERDAS IMAGINE8.5 軟體試做，邊緣線萃取所得之結果十分零碎（圖 1-5），難以構成線狀的濱線呈像，因此將以區域成長趨近法作為濱線自動判釋擷取進行方式，詳細處理步驟請見附錄 A。將福衛二號自動偵測成果先與筆者人工判釋之濱線位置進行比對，討論自動萃取之濱線指標定義、自動判釋時的注意事項與誤差限制。. 14.

(23) A. B. 影像素材:20050826外澳海灘(烏石港北堤防以北)福衛二號影像. 圖1-6 非監督式自動判釋：（A）邊緣線法萃取濱線；（B）區域成長法萃取濱. 完整濱線自動判釋流程見圖 1-7。. 圖 1-7 自動判釋流程圖 15.

(24) （二）檢視濱線指標 1. 檢視像片基本圖水涯線之濱線指標：與像片基本圖依據的航空照片立體判釋進行比對，進一步歸納水涯線調繪原則。 2. 檢視福衛二號自動偵測之濱線指標：以自動偵測之濱線位置、特徵，與國內外濱線指標之操作型定義比對，探討套色版基本圖水涯線與福衛二號自動偵測成果接近於何種濱線指標。衛星影像的判釋必須包含波譜型式的識別（Spectral Pattern Recognition）、時間的識別（Temporal Recognition）以及空間型式的識別（Spatial Pattern Recognition）三種（邱桄水, 1995；引自： LILLESAND ﹠KIEFER, 1979）。本研究除利用水體與陸地光譜特徵的差異，進行影像分類處理外，也注重空間上的識別以確定濱線指標的選取，同時由於拍攝時間海氣象變動與人工結構物變化亦會影響濱線位置，故時間的識別也不能忽略，綜合三種識別做完整討論。利用 ArcGISTM 9.2 預先將 ERDAS 輸出之自動判釋成果（.IMG）轉成網格模式，統一座標為 TWD97 後與人工數化之濱線進行疊圖分析。 3. 不同圖資間濱線疊圖分析：使用 ArcGISTM 9.2 軟體將像片基本圖與福衛二號影像濱線疊圖，加以分析求得變遷情形。（三）濱線變遷的應用與限制 1. 檢視圖資本身與濱線判釋過程誤差：拍攝當時的海氣陸象等各項因子與人為判釋的依據標準都要加以討論。 2. 進行評比挑選適宜圖資進行討論，綜合濱線加以分析海岸變遷，進而提出結合不同航遙測圖資分析濱線長期變遷的注意事項與處理流程。. 16.

(25) 第四節、研究區概況一、研究區範圍宜蘭縣位於台灣本島東北方，三面環山，東濱太平洋，海岸線全長約 106 公里。洪佩鈺（2005）指出岩石海岸具有較高的抗蝕力，後退速率較低因此不適合利用濱線繪製進行變遷的監測，而宜蘭沙質海岸以長約 30 公里的蘭陽沖積海岸（頭城鎮大澳－蘇澳鎮北方澳，約 24.89°N~24.60°N）為主。筆者訪談宜蘭在地人對於海岸變化的觀感，從中挑選民眾認為變動最大之熱點：外澳風景區至烏石港南側（以下簡稱烏石港研究區）、新城溪口至無尾港（以下簡稱無尾港研究區）二處作為特別研究區，另抽樣頭城鎮大坑里海岸做為對照樣區。（圖 1-8）. 影像素材：GOOGLE EARTH. 圖 1-8 研究區範圍圖（橘色部分為特別研究區） 17.

(26) 二、研究區自然條件頭城鎮大澳以南到蘇澳鎮北方澳之間，海岸線平滑，長約 30 公里，沙丘、濕地遍佈，是一處典型的沖積扇三角洲。一般認為蘭陽平原最初成因為沖繩海槽弧後擴張，故海岸理應為沈陷型，但過去長期河川輸沙量大、砂源充足，所以海岸呈現沈降、堆積、進夷。因地形與季風，秋冬多雨，加上五六月梅雨、夏季颱風，終年雨量豐沛，日射量低。中央氣象局統計近百年來在宜蘭登陸的颱風平均 1.39 次/年；而每年近 40％侵台颱風從宜蘭登陸，造成宜蘭重大的風災、水災。前人研究（如顏沛華等， 2005、Lin T-Y ﹠Hsu T-W，1999），指出宜蘭海岸的變遷可能受颱風事件影響，出現夏季侵蝕，冬季回淤的情形。而海岸線侵蝕的情形與影響宜蘭的颱風規模和次數密切相關，颱風會帶來豪雨沖刷砂石攜至河口，或出現大浪侵蝕宜蘭海灘，季節性改變宜蘭海岸的平衡。整體而言，宜蘭海域在漲潮時段淺水潮流係朝 WNW 至 NNE 方向流動，而在退潮時淺水潮流係朝 SSW 至 SE 方向流動。估算夏季季風（4 月~9 月）平均沿岸流流速 0.23~0.28m/sec，冬季季風（10 月~3 月）平均沿岸流流速 0.37~1.07m/sec 左右。本區退潮時段流向呈現由北而南；於退~漲潮交替時段，大致流向呈現由北向南流（資料來源：顏沛華等,2005）。宜蘭海岸砂源主要來自蘭陽溪輸砂，而河川輸砂在不同季節波浪與潮汐作用下漂沙移動方向亦不同。冬季季風波浪將烏石港附近海域之漂沙由北向南輸送，夏季季風波浪形成蘭陽溪河口由南往北之漂沙。夏季季風期間蘭陽溪河川輸砂受季風波浪作用下，流入海中之漂沙明顯往北偏移；而冬季季風期間受到季風波浪作用，蘭陽溪出海口處之漂沙大部份往南移動。烏石港北側頭城海域甚至更北方海域的漂沙亦受到強烈東北季風帶動而往南移動，但烏石港附近漂沙活動較蘭陽溪口海域不明顯。冬季季風期間外澳以南海域之漂沙由北向南輸送，夏季季風期間蘭陽溪河口海域漂沙由南往北輸送，而頭城地區海岸為蘭陽溪漂沙影響範圍之端點。(台灣漁業及海洋技術顧問社,2001) 以下就兩個特別研究區與一個對照的研究樣區進行各項海岸變遷相關自然條件紹。（一）烏石港研究區本研究所稱之「烏石港研究區」，北起外澳風景區，南至烏石港南堤防以南，長約3公里。烏石港於宜蘭縣頭城鎮東側海濱地區，屬於大坑里。道光六年（1826）清庭開烏石港為正口，內地商船雲集。光緒四年（1878）洪水淤沙淤塞河道；光緒九年（1883）美國大型角板船於港外觸礁沉沒，堵塞港口，加上後來日據時期開始重視陸運，舊烏石港漸趨沒落。現有的烏石港是1991年開始興建的「烏石港遠洋漁港」，之後陸續擴建。2005 年正式開港為漁港、遊艇港，因突堤效應，減少烏石港以南之頭城海水浴場砂源補充，導致海水浴場失去沙灘，宜蘭縣政府2002 年公告禁止從事水域活動，2009內政部正式通過廢除，另成立「頭城海濱公園」，同時北防波堤以北的外澳海灘淤沙漸多，遂成為一濱海遊憩區，2008年正式成立「東北角暨宜蘭海岸國家風景區外澳服務區」（簡稱「外澳風景區」）。目前針對烏石港南側海 18.

(27) 岸侵蝕問題，宜蘭縣政府及相關主管機關如第一河川局等，除嚴格管制蘭陽溪砂石開採外，已使用離岸堤、突堤群、拋石堤、及防風林定沙等工法。（二）無尾港研究區本研究所稱之「無尾港研究區」，北起新城溪出海口北岸，南至無尾港以南，長約 3 公里。新城溪出海口附近，隨季風與洋流產生的漂沙現象造成海岸地形多變。長久以來，颱風與季風會為此處海岸帶來漂砂堆積，逐漸形成沙地。無尾港地區源自新城溪水系，清朝以來文獻對這條河川的記載有馬賽溪、武荖坑溪、及新城溪等，「無尾港」原為《噶瑪蘭廳誌》中所記載的「馬賽港」。1906 年以前其下游流經現在保護區內的水域，再從南側七星山脈的澳仔角山崖下出海。日治時代（1905 年至 1968 年）因海防需要，引導新城溪部份河水從新城溪口附近出海，因此造成原出海口水量遽減。 1968 年 7 月娜定颱風造成土石淹沒附近農田，洪水過後進行農地重劃，將原功勞埔至港口段的河道填平，並將溪水全部引到新城溪口附近出海，致使原出海口淤塞成沼澤，而被稱為「無尾港」。無尾港位在秋冬季候鳥過境的必經路徑上，加上溼地特有的豐富水生動植物資源，提供了鳥類食物來源，因此本區成為台灣地區主要的雁鴨度冬區之一，宜蘭縣政府於 1993 年正式將此地劃為無尾港水鳥保護區。無尾港歷年河道變遷情形請見圖 1-8。近年無尾港水鳥保護區生態隨著溼地陸化問題日益惡化，原本是河口溼地的無尾港溼地，漸漸因為挹注水源不足，河口淤塞，陸化嚴重。無尾港濕地水源本來有新城溪河水、雨水以及地下水三種來源，因為新城溪河川整治，河水截彎取直排入海中，以及蘭陽隧道開通破壞地下水，至 2008~2009 年重建港口大排與新城溪閘門時，無尾港濕地水位更嚴重下降，地方推測港口大排工程造成兩處水源（澳仔腳地區地下湧泉與地勢較高的中興橋一帶地下水）之地下水下降，保護區地下水位相對變高，退潮的時候就向外流，造成水源不足，濕地變成灘地。縣府農業處勘察，認為無法確認是工程造成的，但水位確實下降，為了保護濕地水源，已進行清淤與抽砂工程。（三）大坑里海岸研究樣區本研究所稱之「大坑里海岸研究樣區」，位於得子口溪口北岸，正聲廣播公司頭城轉播站東側，長約 0.67 公里之海岸，為隨機抽樣之對照樣區。. 19.

(28) 圖 1-9 無尾港河道歷史變化圖（引自：宜蘭縣無尾港生態社區資訊網,2010）. 20.

(29) 第二章. 套色版像片基本圖、正射影像、福衛二號影像在濱線製圖上的限制與處理. 非為海岸製作之圖資，所存在的使用限制主要來自於圖資本身誤差與濱線繪製誤差，其中圖資本身誤差為系統性誤差，主要來自於圖資拍攝時的差異以及定位精準度的問題。像片基本圖分為單色版與套色版，單色版像片基本圖保留拍攝航照時影像資訊，由使用者自行判釋濱線位置，對於濱線研究而言是較佳之圖資來源，但是已停售多時，目前僅銷售繪圖員已標繪上水涯線位置之套色版基本圖，所以相對而言，套色版基本圖是較易取得操作的圖資來源。套色版像片基本圖「水涯線」最大的好處是方便，使用者不需自行判釋，過去研究海岸變遷時，水涯線常被直接視為濱線逕自套疊（石再添，1980；陳翰霖，1999），直接分析海岸變遷，但目前已有研究指出水涯線有沿用前一版的情形 (陳映璇,2008)，並非絕對正確。本章將以研究區為例，針對各式圖資本身的上述使用限制進行檢討，並提出處理方法。. 第一節、圖資拍攝時差異沙質海岸變動性大，易隨季節、潮汐、風浪變化，甚至單一的颱風事件也可能造成海岸地形劇變。但非為海岸製作之圖資，例如：航空照片拍攝時著重太陽高角度、飛行傾角、雲量、能見度等條件，卻往往忽略影響海岸變動的海氣象條件，尤其對於坡度較緩的海灘而言，風浪潮汐影響更大。國內針對海岸製作之圖資不多，要了解海岸變遷趨勢，勢必需要利用這些非為海岸拍攝之歷史圖資進行分析，在此針對研究區各項圖資拍攝時之誤差進行比較（參考表 2-1）。（一）拍攝時間：各版套色版像片基本圖測繪依據的航空照片拍攝工作，是由繪圖員從眾多航空照片中挑選出雲況良好能見度高者，本區三個版本基本圖的依據航照都不是在同一年完成，第三版像片基本圖甚至間隔兩年（2004~2006 年），同一年內的拍攝工作可能有一至兩天，各段拍攝時間常不是在相同潮汐狀況下完成。受限於農林航空測量所對於航照拍攝上之太陽高角度要求，拍攝時間多在 09:30~11:00 間完成，只有第一版像基本圖 19790605 年拍攝的 97221053 頭城與 97221063 頂埔兩張航照，拍攝時間接近正午（參見附錄 A）。同一版的像片基本圖因為拍攝日期時間差異，導致同一版本內海氣象情形多變，如需細究，討論上必須依拍攝日期將海岸分段討論。而 20040510 正射影像與 20050826、20060705、20080816 福衛二號影像都在同一天完成拍攝任務，20040510 正射影像是農林航空測量所委託私人航空測量公司（仲琦科技）製作的，飛行時間約在 10：00 上下，但航照拍攝上飛行高度較低，無法瞬間大範圍擷取完整研究區影像，所以不如福衛二號影像在瞬間完成拍攝工作來得佳。 21.

(30) 表 2-1 地圖拍攝時間及潮位資料圖資種類拍攝條件拍攝日期. 1978~1979 基本圖一版. 1985~1986 基本圖二版. 2004~2006 基本圖三版. 19780625、 19781125、 19790605、. 19851128、 19861002、. 20040211、 20040626、 20060626、. 19861205. 19791231. 20040510 正射影像9 20040510. 20061224. 時烏石港研究區間無尾港研究區. 10:53~11:50. 10:21~10:54. 10:25~10:48. 10:00. 09:44~10:01. 10:06. 09:42~10:39. 10:00. 潮烏石港研究區位無尾港研究區. 無資料. -200mm. 5~107mm. 缺. 無資料. 650mm. -237~145mm. 817 mm. 季烏石港研究區. 夏季 6 月. 秋冬 10~12 月. 2 月和 6 月. 春5月. 無尾港研究區. 秋冬 11、12 月 11 月. 6 月和 12 月. 春5月. 烏石港研究區. 平靜. 平靜. 多層平行的連續浪花帶. 平靜. 無尾港研究區. 平靜. 無尾港外多層不連續浪花. 無尾港外多層平行的連續浪花帶. 無尾港外多層不連續浪花帶. 節風浪. 續表 2-1 地圖拍攝時間及潮位資料圖資種類拍攝條件拍攝日期. 20050826 福衛二號. 20060705 福衛二號. 20070713_080 6 福衛二號. 20080816 福衛二號. 20050826. 20060705. 20070713、. 20080816. 20070806 拍攝時間. 09:40. 09:40. 09:40. 09:40. 潮烏石港研究區位無尾港研究區. 39mm. -58mm. 178 mm. -43 mm. 454 mm. 72mm. -448 mm. -240 mm. 拍攝季節. 夏季. 夏季. 夏季. 夏季. 烏石港研究區. 烏石港平靜，外澳少數不平行連續浪花帶. 風浪較大，不規則白色浪花. 風浪小. 風浪小，外澳有單層白色浪花. 浪無尾港研究區. 無尾港外多層平行連續浪花. 浪大，數層不連續白色浪花. 浪大，白色浪花沖濺影響. 無尾港南邊水域風浪較大. 風. 10. 潮位資料來源：中央氣象局逐時潮位資料. 9. 2004 正射影橡拍攝資訊為致電農林航空測量所查詢結果。. 10. 烏石港研究區潮位資料參考：1995 年以前梗枋舊港潮位測站；1996 年以後梗枋潮位測站；2000. 年以後烏石潮位測站。無尾港研究區潮位資料參考：參考蘇澳潮位測站資料。潮位為逐時資料，所以拍攝時間 0~30 分以該時潮位為代表，31~59 分則以下一小時之潮位代表。 22.

(31) （二）拍攝時潮位：飛機進行航空照片拍攝無法瞬間完成，拍攝時並無特別考慮潮位，導致各段海岸潮位情形不一。即使衛星能在瞬間完成拍攝工作，當海岸線較長時，仍可能因南北位置引起潮位相差（林宗儀,2005）。中央氣象局並無研究區南北潮位測站連續 19 年的完整逐日逐時潮位資料，無法如美國建立潮位窗之拍攝要求，檢查海岸地區圖資的潮位情形，僅將研究區連續一個月的最高潮與最低潮潮位資料整理為潮位變化週期參考，觀察出烏石港研究區潮位（圖 2-1）變化小於無尾港研究區（圖 2-2）。 600 400. 潮 200 位. 0. 天數. 高 -200 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 度 -400. 滿潮乾潮. -600 mm -800. 日. -1000. 圖 2-1 梗枋舊港潮位測站逐日乾滿潮變化（資料來源：中央氣象局逐時潮位資料）. 1500. 潮 1000 位高度. 天數. 500. 滿潮 0. mm -500. 乾潮 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43. 日. -1000. 圖 2-2 蘇澳潮位測站逐日乾滿潮變化（資料來源：中央氣象局逐時潮位資料）選取拍攝時潮位高程相近的影像來套疊，有助於計算濱線的實際變動量（林宗儀, 2007）。但像片基本圖為任務性拍攝工作，研究區僅有三個版次，同一版內各段海岸拍攝時潮位情形未被特別考量，而研究區受限於常態性雲況較多，雲況少適合進行濱線判釋的歷年福衛二號影像極少，無法從中挑選潮位狀況接近之圖資進行疊圖比較。前人（陳映璇,2008）指出以過去高低潮位建立高低潮位海岸線，以內差或外差得到目前理論海岸線位置（喻新等,2005），無法兼顧潮間帶地形的季節與歷年變化，推估的潮位位置值得商榷，所以筆者對於潮位誤差上捨棄絕對值的潮位校正工作，僅以拍攝時潮位資料做為評估潮位影響之參考，整理潮位資料時，因為潮位為逐時資料，所以拍攝時間 0~30 分以該時潮位為代表，31~59 23.

(32) 分則以下一小時之潮位代表。因為氣象局並無第一版基本圖逐時潮位資料，因此難以確認與其他圖資影像間相對高潮或低潮之關係，無法如前人研究（尤姝媚,2009）依此推論前後期取像時之潮汐與海岸線的侵淤平衡關係。（三）拍攝時季節與風浪、鄰近颱風事件：蘭陽平原開口向東，冬季深受強勁東北季風威脅，夏季又常有颱風來襲，所帶來的強風巨浪是引發海岸瞬間改變的最大破壞來源（許民陽等,2002；引自許民陽,1999）。前人研究（如顏沛華等，2005、Lin T-Y ﹠Hsu T-W，1999）指出宜蘭海岸的變遷受颱風事件影響，出現夏季侵蝕、冬季回淤。而海岸線侵蝕的情形與影響宜蘭的颱風規模和次數密切相關，颱風會帶來豪雨沖刷砂石攜至河口，或出現大浪侵蝕宜蘭海灘，季節性改變宜蘭海岸的平衡。冬季風浪較大，夏季拍攝時又常受颱風事件影響而有大規模的海岸變化，研究區像片基本圖拍攝時間多在冬夏，不如 2004 正射影像拍攝季節較佳。福衛二號影像因為研究區雲況嚴重，夏季雲況較佳，因此所使用之福衛二號影像皆為夏季拍攝。冬季為常態性風浪較大，筆者另外檢視拍攝圖資之時間是否有鄰近颱風事件影響，參考附錄 B。（表 2-2）三個版次基本圖中以第三版受到排颱風影響最小，第一版次之，第二版最嚴重；20040510 正射影像與 20070713_0806 福衛二號影像拍攝前半年都沒有侵臺颱風，20060705 福衛二號與鄰近颱風事件較接近，影響可能較大。表 2-2 各圖資之鄰近颱風事件比較表颱風間隔 0.5 月內. 0.5~1 個月. 1~2 個月. 2~6 個月. 0. 1（19781125） 2（19781125）. 半年內都無. 圖資颱風數量. 第一版基本圖. 1（19780625）. 第二版基本圖. 1（19861002）. （19790605）. 2（19791231） 0. 1（19851128） 4（19851128）. 0. 3（19861002） 2（19861002） 5（19861205）. 第三版基本圖. 0. 2004 正射影像. 0. 0. 0. 0. ˇ. 2005 福衛二號. 0. 1. 1. 0. ｘ. 2006 福衛二號. 1. 1. 0. 0. ｘ. 2007 福衛二號. 0. 0. 0. 0. ˇ. 2008 福衛二號. 0. 2. 0. 0. ｘ. 1（20060626） 0. 3（20061224）. （ 20040211 ）、（20040626）. 24.

(33) 拍攝時風浪資訊可參考拍攝時圖資影像（圖 2-3~2-9），套色版像片基本圖已人工覆蓋象徵水體之套色斜紋，因此風浪狀況需參考修繪依據之航空照片，第三版套色版像片基本圖象徵水體之套色處理上透明度較高，保留風浪資訊，詳細風浪比較參考表 2-1，發現無尾港研究區風浪經常較大，風浪狀況最佳為套色版像片基本圖第一版與 20050826 福衛二號影像。 A 烏石港研究區 B 無尾港研究區. 圖 2-3 第一版套色版基本圖無法提供風浪資訊 A 烏石港研究區 B 無尾港研究區. 圖 2-4 第三版套色版基本圖提供之風浪資訊 25.

(34) A 烏石港研究區. B 無尾港研究區. 圖 2-5 2004 正射影像提供之風浪資訊 A 烏石港研究區. B 無尾港研究區. 圖 2-6 2005 福衛二號影像提供之風浪資訊 26.

(35) A 烏石港研究區. B 無尾港研究區. 圖 2-7 2006 福衛二號影像提供之風浪資訊 A 烏石港研究區. B 無尾港研究區. 圖 2-8 2007 福衛二號影像提供之風浪資訊 27.

(36) A 烏石港研究區. B 無尾港研究區. 圖 2-9 2008 福衛二號影像提供之風浪資訊檢討上述圖資拍攝時差異，發現應用於濱線研究上各有優缺：三個版次的像片基本圖中，以第二版條件最差，第一版拍攝時風浪最小但受颱風影響較大（19780624 輕颱羅絲自台東登陸，19780625 進行第一版航照拍攝），而第三版拍攝時間歷時最久（2004、2006 年），拍攝時風浪也大；2004 年正射影像除風浪較大外，各項拍攝條件都不錯；2005~2008 年之福衛二號影像中，以 2005 與 2008 年福衛二號條件最佳。使用非為海岸製作之圖資進行濱線研究時，評比圖資的排序：（1）颱風事件與冬季季風影響：無法校正處理，只能將拍攝季節、海氣象狀況等相關拍攝資料，整理成表格作為輔助說明參考。（2）拍攝時間：基本圖航照為任務型態，同一版基本圖上各段海岸拍攝時間並不相同，造成各段海岸受不同時間點海氣象影響變化。福衛二號影像優於 2004 正射影像，基本圖拍攝時間誤差最大。（3）風浪過大：有經驗的數化人員仍可判釋濱線位置，但水線型指標變動較大。（4）潮位變化：研究區因為海岸線過長，因南北位置導致潮位相差，漲退潮情形不一，甚至有缺少潮位資料者，且以內差或外差推估目前理論海岸線位置（喻新等,2005），忽略了潮間帶地形的季節與歷年變化，成果令人質疑，因此本研究加以參考前人 (顏沛華等,2005)調查之成果，計算最高潮潮位水平影響11範圍，以此界定海岸是否有明顯變遷。 11. 參考顏沛華等(2005) 宜蘭海岸地形與漂沙及波潮流監測調查計畫提供之宜蘭海灘平均坡度與潮差資料，宜蘭沙質海岸平均坡度約 5 度，本區的最高高潮位為 1.28m，平均潮差為＋1.17 公尺，依此計算而得最高潮潮位水平影響範圍為 15.38 公尺。 28.

(37) 第二節、定位精準度誤差因為海灘一側為水域，製作正射影像時不易布置控制點，所以海灘圖資精準度不如陸域地區（第八河川局計畫, 2003）。研究所使用之圖資分別使用 TWD67（第一與第二版套色版像片基本圖）與 TWD97（第三版套色版像片基本圖、2004 正射影像與 2005~2008 福衛二號影像）兩種座標系統，所以在疊圖前要先統一座標，筆者以 ShpTrans V2.2 座標轉換軟體將圖資統一為 TWD97 座標，接著疊圖，利用不易變動的堤防港口做為檢核點，檢察不同圖資間的定位精度誤差。因為像片基本圖使用各圖幅的圖框與網格點（十字交叉處）做定位處理，因此基本圖間並無定位精度的差異。所購買之彩色融合福衛二號影像為定位處理後之產品，歷年福衛二號影像間是否因為定位過程產生精準度差異，仍待釐清，在此，挑選年代相近的 2005 與 2006 福衛二號影像做檢核點疊圖。另外，特別要檢視的是不同類型圖資間的定位精度誤差，為了減少時間差異所導致之影響（如人工堤防工程增建），筆者從三類圖資選擇時間相近的 2004~2006 第三版套色版像片基本圖、2004 正射影像、2005 福衛二號影像，對檢核點進行兩兩疊圖比較。（一）2005、2006 福衛二號影像檢核點疊圖. 圖 2-10 烏石港研究區 2005、2006 福衛二號影像檢核點疊圖（右圖：局部放大）. 29.

(38) 圖 2-11 無尾港研究區 2005、2006 福衛二號影像檢核點疊圖（右圖：局部放大）以不易變動的堤防工程做為檢核點，發現烏石港研究區 20060705 福衛二號影像大致位於 20050826 福衛二號影像東南方約 10 公尺處（圖 2-10），無尾港研究區 20060705 福衛二號影像大致位於 20050826 福衛二號影像西北方約 4 公尺處（圖 2-11）。（二）2004 正射影像、2004~2006 第三版套色版像片基本圖檢核點疊圖 A 烏石港研究區 B 無尾港研究區. 圖 2-12. 2004 正射影像、2004~2006 第三版套色版像片基本圖檢核點疊圖 30.

(39) （圖 2-12）以不易變動的堤防工程做為檢核點，發現 2004 正射影像大致位於 2004~2006 套色版第三版像片基本圖向西北平移約 15~20 公尺處。（三）2004 正射影像、2005 福衛二號影像檢核點疊圖. 圖 2-13 烏石港研究區 2004 正射影像、2005 福衛二號影像檢核點疊圖（右圖：局部放大）. 圖 2-14 無尾港研究區 2004 正射影像、2005 福衛二號影像檢核點疊圖（右圖：局部放大） 31.

(40) 以不易變動的堤防工程做為檢核點，發現烏石港研究區 2004 正射影像大致位於 20050826 福衛二號影像東南方約 10 公尺處（圖 2-13），無尾港研究區 2004 正射影像大致位於 20050826 福衛二號影像西方約 2 公尺處（圖 2-14）。（四）2004~2006 第三版套色版像片基本圖、2005 福衛二號影像檢核點疊圖 A 烏石港研究區 B 無尾港研究區. 圖 2-15 2004~2006 第三版套色版像片基本圖、2005 福衛二號影像檢核點疊圖（圖 2-15）以不易變動的堤防工程做為檢核點，發現烏石港研究區 20050826 福衛二號影像大致位於 2004~2006 套色版第三版像片基本圖西北方約 25 公尺處，無尾港研究區 20050826 福衛二號影像大致位於 2004~2006 套色版第三版像片基本圖西北方約 10 公尺處。（五）2004 正射影像、2005 福衛二號影像、2004~2006 第三版套色版像片基本圖檢核點疊圖（圖 2-16、2-17）2004 正射影像與 2005 福衛二號影像定位上較接近，與 2004~2006 第三版套色版像片基本圖有約 20 公尺差異。. 圖資間檢核點疊圖時的不穩合來自於定位精準度造成的系統性誤差，洪佩鈺（2005）以大比例尺圖資討論濱線變遷時，即提出台東海岸像片基本圖第一版中影像相對於網格整體向東南方偏移才是圖資誤差上重要來源。所以使用不同圖資疊圖前應使用不易變動的檢核點（堤防）做為控制點進行偏移校正，再行疊圖，以避免圖資定位的精度誤差。 32.

(41) 圖 2-16 烏石港研究區 2004 正射影像、2005 福衛二號影像、2004~2006 第三版套色版像片基本圖檢核點疊圖（右圖：局部放大）. 圖 2-17 無尾港研究區 2004 正射影像、2005 福衛二號影像、2004~2006 第三版套色版像片基本圖檢核點疊圖（右圖：局部放大） 33.

(42) 第三節、小結非為海岸製作之圖資之圖資本身限制主要來自於圖資拍攝時的差異以及定位精準度的問題，本章針對這兩項使用限制進行深入了解並提出建議的處理方法。濱線變動性高，尤其是坡度緩的沙質海岸。圖資拍攝時的限制主要來自於拍攝時間、潮位、風浪、季節與颱風事件影響，可將各式圖資拍攝時條件整理成表格進行評比。使用非為海岸製作之圖資進行濱線研究時，評比圖資時的排序： 1. 颱風事件與冬季季風影響：依拍攝日期可查詢颱風事件並推知拍攝季節，因完全無法處理，可將拍攝資料整理成表格參考。 2. 拍攝時間差異：不同時間點海氣象條件變化也會影響海岸變化，同組圖資內部拍攝時間愈接近愈佳，例如福衛二號影像拍攝時間為瞬間擷取，就時間誤差考量是最佳的圖資。 3. 風浪過大：可從圖資本身影像得知風浪情形，風浪過大時需特別注意水線型指標變動大。 4. 潮位變化：計算最高潮潮位水平影響範圍，界定海岸是否有明顯變遷。因為這些圖資並非為海岸而拍攝，故難以兼顧各項海氣象條件（表 2-3），各類圖資分別評比：像片基本圖中，以第一版拍攝時條件最佳；2004 年正射影像除風浪較大；福衛二號影像中，以 2005 與 2008 年福衛二號條件最佳。表 2-3 圖資拍攝時條件應用於濱線研究之優缺比較圖拍攝時間誤差拍攝時風浪冬季風浪影響颱風事件影響資拍攝條件第一版基本圖. 大. 最小. 次大. 大. 第二版基本圖. 大. 次小. 最大. 最大. 第三版基本圖. 最大. 大. 次大. 小. 2004 正射影像. 小. 大. 小. 最小. 2005 福衛二號. 最小. 最小. 小. 小. 2006 福衛二號. 最小. 次小. 小. 大. 2007 福衛二號. 小. 最大. 小. 最小. 2008 福衛二號. 最小. 小. 小. 小. 以歷年潮位資料進行內外插法推論目前潮位位置的潮位校正，忽略了海底地形季節與歷年之變化情形（陳映璇,2008），且中央氣象局缺少研究區完整潮位資料，潮位校正困難且校正之成果值得商榷。水利署第一河川局受限於經費，未針對宜蘭海岸進行海岸地形歷年的實測數據（水利署第一河局王宗惇,個人通訊,20110214），計算各段海岸不同坡度下之潮為水平影響有其困難，因此筆者僅以最高潮潮位水平影響範圍界定海岸是否有明顯變遷。至於其他的拍攝季節、海氣象狀況等相關拍攝資料，建議整理成表格作為輔助說明參考。 34.

(43) 不同圖資間座標系統可能有別，必須預先使用座標轉換軟體統一。再者，利用不易變動之堤防工程做為檢核點，比較圖資間定位精準度誤差，接著以檢核點進行偏移校正處理。圖資間定位誤差檢討，基本圖因為定位時即使用圖框與網格點定位，因此基本圖間沒有誤差校正問題，但向福衛二號加值處理中心所購買之歷年福衛二號影像間有少量誤差（以 2005 與 2006 福衛二號影像為例，偏移量約 4~10 公尺）。2004 正射影像、2005 福衛二號影像、2004~2006 第三版套色版像片基本圖檢核點疊圖成果，發現 2004 正射影像、2005 福衛二號影像定位上較接近，與 2004~2006 第三版套色版像片基本圖約 20 公尺的偏移量。疊圖時須特別留意定位精度問題，以以檢核點進行偏移校正處理後方可疊圖分析。. 35.