應用福衛二號影像測繪海灘潮間帶地形之嘗試

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地理研究第60期民國103年5月

Journal of Geographical Research No.60, MAY 2014 DOI: 10.6234/JGR.2014.60.02

應用福衛二號影像測繪海灘潮間帶地形之嘗試

An Innovative Mapping Technique Developed for Intertidal Beach

Morphology by Using FORMOSAT-2 Images

林宗儀

a

Tsung-Yi Lin

Abstract

Beaches are dynamic systems sensitive towards the effects of external forces, such as waves, currents, tides, and winds. Beach morphology provides essential information for hazard mitigation and coastal management, which is why many countries in the world have the beach surveillance programs to monitor the morphological changes. On the other hand, traditional methods of beach profile measurements are extremely time- and energy-consuming, especially for an island-wide investigation that is required for the likes of Taiwan. With the advantages of daily revisits and high image resolution provided by the FORMOSAT-2, we have the opportunity to use its images for monitoring the morphological changes along the sandy beach reaches in Taiwan. Waterline, one of the distinguished shoreline indicators, is collected from series of FORMOSAT-2 images and combined with tidal records to establish 3-D databases that can be used to make morphological maps of the intertidal beach. Due to the instability of the satellite image production, however, this practice did not bring us a more convenient, time-efficient, inexpensive, and reliable surveillance method for monitoring the beach morphology changes as we had expected. Nonetheless, in some shore reaches, when the seasonal change is not obvious, a morphological map produced from images of different seasons is still valuable. It could be used to identify the trends of morphological changes on a long term basis.

Keywords: sandy beach, morphology mapping, FORMOSAT-2 image, beach morphological change

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摘

要

海灘地形具動態、敏感之特性，容易受到波、流、潮汐和風等外營力作用的影響而產生變化。傳統上各國政府為了管理、保護海岸，都會以海灘剖面的定期測量方式來監測海灘地形，掌握其侵淤變化情形。但傳統的海灘剖面測量作業相當費時費力，尤其像是台灣全島大範圍的調查。我國擁有的福爾摩沙二號衛星，其所拍攝影像因具有高造訪率及高解析度的特色，一般認為具有大地環境監測的功能，因此我們嘗試利用其對同一地區海岸所拍攝之系列衛星影像資料，建構一套結合蒐集實測潮位資料，判識影像濱線和應用地理資訊系統等技術的調查模式，期望能夠用於大區域的海灘潮間帶地形測繪，以節省地面調查工作所需耗費的人力、物力和時間。研究結果顯示，由於衛星影像產出不夠穩定，可用影像的頻率未如預期，因此原先構想的測繪技術並無法真正產出良好品質的海灘潮間帶地形圖，更無法取代傳統的地形剖面測繪。但在混合使用了不同季節的影像資料後，部分沙岸地區可以繪製出代表那段特定期間的一種海灘地形平均狀態，如能用於長時距的海灘地形變化趨勢比較，仍有其應用價值。 關鍵詞：沙質海灘、地形測繪、福衛二號影像、海灘地形變遷

前

言

海岸位處陸地、海洋與大氣三相的交界，再加上複雜的生物圈作用，是一個非常動態且敏感的環境，地面形貌容易受到波浪、海流、潮汐和風等外營力作用的影響而改變，尤其是海灘形貌的變動，最具代表。海灘地形在颱風波浪的作用下，可能在短短的一次風暴事件中就產生非常明顯的變化，而海陸交界的水線濱線位置，也隨著每日潮汐的漲退而隨時在變動（Pethick, 1984; Komar, 1999; Bird, 2000）。傳統上世界臨海的國家為了有效管理、保護海岸，防止海岸災害的發生，都會對海灘以不同的調查頻率，進行長期監測，以隨時瞭解掌握海岸的變動情形，並能及早思考相關的因應對策。一般而言，對於十幾年或幾十年，甚至上百年的中、長時距地形變化，常以比較圖像資料中海岸線（coastline）或濱線（shoreline）的前進或後退來代表海岸的侵淤，而對於年內或季節間的短時距海灘地形侵淤變化，則會在海岸以定期測量固定海灘剖面的方式，來比較及監測海灘地形的變動（Pilkey et al., 1989）。但傳統的海灘剖面測量相當費時費力，尤其是大範圍的調查。許多海岸相關管理權責單位，也常因經費預算及編制的人力問題而未能確實執行定期的監測，以致目前台灣各地的海灘剖面資料，在空間分佈上常顯得零碎，而在時間的分佈上，也斷斷續續，因此非常不利於海灘地形的變化分析，更不利於未來海岸地區經營管理所需基本資料的建置。另外對於全面性的海灘地形測量，也常因傳統測量技術在陸域灘地上佈點的困難及測量基樁容易遺失等限制，再加上作業時的潮汐變化問題，常常難以有效地取得正確資訊（李佩珊等，2007）。因此近年來，各國均積極研發海灘測量的新技術，包括像是利用人力步行加上即時動態差分（RTK）的全球定位系統來量測海灘地形（吳孟珊等，2011），多光譜的衛星影像，空載或地面光達（LiDAR），甚至微波探測器，錄影影像等方式對海岸地形變遷進行監測（Boak and Turner, 2005; 謝東發等，2007），以提供海岸經營管理、生態維護及災害防治適用之重要參考。

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低低潮高高潮潮差=高程差 1 h  2 h  3 h  4 h  0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 我國所擁有的福爾摩沙二號衛星（簡稱福衛二號），於2004 年台北時間 5 月 20 日發射，並在6 月 4 日拍攝第一張影像後，持續運作，狀況良好。福衛二號衛星，每天通過台灣上空二次，白天通過的一次，若天候狀況許可，理論上將可對台灣任一地方進行拍攝，且其黑白影像對地解析度可達2 公尺，具備環境監測及災害評估的基本能力（Liu, 2006）。由於福衛二號的高再訪率，可以每天產出影像，且具備高度的影像解析能力，因此本研究乃構思利用這樣的特點，嘗試蒐集福衛二號運作期間對同一地區海岸所拍攝之系列衛星影像資料，建構一套結合蒐集實測潮位資料，判識影像濱線和應用地理資訊系統等技術的海灘地形調查模式，以進行潮間帶間的海灘地形圖繪製。希望能夠應用於大區域的海灘潮間帶測繪，以節省地面剖面調查所需耗費的人力、物力和時間，並提供長期海岸經營管理與災害防治重要的地形變遷分析基礎資料。此一構思的主要目標，不是要研發一套高精度的海灘地形測量技術，取代原有的海灘剖面測量或和最新的光達測量技術競爭，而是希望從我國自己擁有的衛星資源中，利用其特性創造出比一般衛星影像濱像套疊分析更多的利用價值。本文的內容即是針對此一試驗性質的海灘地形測繪模式，就其研發過程、所遭遇的困難和成果作一介紹與討論。

研究構想與執行步驟

在海岸地區的衛星影像中，通常可以清晰分辨海陸交界的水線（water line）濱線位置，尤其在一般雲量較低、光度較高的影像中，更是有利於水線濱線之判識。在判識上，所謂水線濱線，是指海水與陸地的交界線，是影像拍攝時，海水在沙灘上溯升的最高邊緣，可能有浪花沖濺的痕跡，或呈現較深的顏色（Boak and Turner, 2005）。但海陸交界的水線濱線位置，受潮汐水位升降及短期氣象因子之影響，時有變動。而福衛二號影像資料，因每日在大約固定的時間拍攝，如能排除風浪和暴潮的影響，在良好天候狀況下，接收連續多日的系列影像資料，例如在半日潮地區，接收前後十三日以內的影像，或在全日潮地區，接收前後二十五日以內的影像，正可完整紀錄一個潮汐週期期間，不同潮時的實際海岸濱線位置。以此實際濱線位置的水平變動量，再加上當地潮位站的實測潮位高程垂直的變化量，即可建立一個三維的地形資料庫。再透過地理資訊系統的工具，即可繪製潮間帶的地形圖（圖1），並可任意的擷取海灘剖面，計算其海灘坡度及判識海灘剖面的類型等。此外同一位置不同季節的垂直岸方向海灘剖面變化，和整段海岸沿岸方向，尤其是海岸結構物附近相鄰位置的海灘剖面做比較，則可應用於環境作用季節變化及沈積物傳輸（漂砂）方向、速率等之分析和討論（Hattori, 1988）。 圖1 海灘地形剖面繪製概念示意圖

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這是一個搭配福衛二號衛星影像產出模式及海岸潮汐特性所自創的全新調查作業方式，希望透過判識衛星影像中水線濱線的位置，再結合水線位置會隨著潮汐高程變動而變化的概念，來建構潮間帶海灘的地形資料庫。因此整個研發執行過程可概略分成下列五大步驟，包括： (一)實地驗證水線濱線位置：在研究進行初期，就必須先行擇日擇地進行水線濱線位置的現場實地記錄，以檢驗從影像判識所得水線濱線的準確性。實際操作方法是先向控制衛星影像拍攝的太空計畫室預約衛星拍攝時間，並在預約的時間於特定現場由專業調查人員背著高精度 GPS，沿著平均的水線位置記錄其行走軌跡（圖 2），並在隨後取得衛星影像之後，依影像水線濱線辨識的準則，人工判識水線濱線位置，之後再加以疊圖比較，檢驗分析從影像判識所得水線濱線的準確性。 圖2 以高精度 GPS 現場記錄衛星影像拍攝時之水線位置 (二)蒐集衛星影像判識水線濱線：蒐集研究目標區海岸之福衛二號歷史影像，選取其中可清晰辨識海岸水線濱線者，進行正射校正和對位，之後辨識並繪出每張影像之水線濱線位置。 (三)蒐集相關潮位站潮位資料：蒐集分析研究區域相關潮位站之長期實測及預報潮位資料，以供查詢各選取影像在拍攝當時的潮位高程，並分析是否受到風浪或暴潮的影響。 (四)建立海灘地形繪圖資料庫：在水線濱線上任何一點的 XY 座標，加上影像拍攝時的潮位高程（Z），就可建立三維的座標資料。 (五)繪製海灘潮間帶地形圖：透過 ArcGIS 軟體繪製調查區範圍潮間帶的平面等高線地形圖。

研究過程與成果

(一)水線濱線位置的現場實測檢驗：爲檢驗人工判識濱線的準確性，本研究在執行初期，即依潮位及氣象的預報資料，擇定在2005 年5 月 30 日進行一次衛星影像拍攝及現場 GPS 紀錄水線濱線的同步調查。當天福衛二號衛星白

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天通過台灣上空的時間，在調查現場的新竹客雅溪口北側金城賞鳥區海灘，正值低潮位且天氣晴朗，並無明顯風浪。但水線位置仍因波浪溯上的影響，而有微輻的變動，現場調查人員基本上是循微輻變動範圍的最低水線位置來記錄步行軌跡，以 GPS 儀器的高程精度和海灘的低緩坡度而言，現場紀錄的水線軌跡，應可信賴。圖3 是利用當天衛星影像人工判識所得的濱線（較長，從右上角向左下角延伸），和現場利用GPS 實測所得的濱線（現場調查人員沿水線濱線走的距離較短，只有判識濱線大約一半的距離）之間的套疊比較，可以發現影像的水線濱線與實際測量水線之間大致疊合，可見水線濱線判識的準確度亦可以符合需求。 圖3 新竹客雅溪口 GPS 實測水線濱線與影像判識濱線之檢驗比較成果 (二) 蒐集歷史影像，辨識濱線位置這是建置潮間帶地形繪圖資料庫的最基本工作，首先是搜尋福衛二號衛星已拍攝之影像（自 2004 年 6 月以來），經設定適當條件（例如以拍攝角度小於 15 度和 20%雲遮覆率－即雲遮覆面積小於影像面積20%為搜尋條件）的篩選，選取研究區範圍內可清楚辨識海岸水線濱線者，進行影像的正射校正及對位。影像經正射及對位的處理後，即可進行海岸水線濱線判識，並將判識成果繪製成濱線向量圖檔。本研究搜尋至 2008 年 7 月的衛星影像紀錄，全島不同地區共完成 223 條水線濱線的判識。這些濱線搭配影像拍攝當時鄰近地區潮位測站的潮位記錄，是地形資料庫建置的基礎。在所辨識的影像中，若已包含有當地高潮位和低潮位的影像，即可藉此繪出高低潮位間之海灘地形，求得海灘坡度。理論上，介於高、低潮位間所拍攝的影像愈多，愈能夠解析潮間帶地形的起伏變化。但海灘地形時有變動，例如部分地區海灘會有明顯的冬、夏季節變動，因此雖然本研究建置的地形資料庫，在最原始的構想中，是希望能以同一年同一季節連續的每日影像繪出當

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季的海灘地形，並進行不同季節間的地形剖面變化比較，但在實際可用歷史衛星影像的取得上，遠不如預期。衛星越過台灣上空時，通常只設定在某一取像條帶上拍攝影像，一來減少衛星轉動鏡頭時的耗能，二來也減少鏡頭晃動所造成的影像模糊問題。因為台灣本島就涵蓋七條取像條帶，因此在實際操作上，同一地點最佳狀況是大約在七至十日（若包含澎湖，有十條取像條帶）內會有一張影像，但扣除雲遮覆率高，或衛星還有其他任務考量時，往往同一地點的可用影像遠不如預期數量，有很多區段甚至一整季還不一定能有一張影像。於是後來在地形資料庫的建立目標上，不再死守一季的標準，甚至擴大到一年的時間尺度，雖然繪製的地形可能已經混合了一年內冬、夏不同季節的資料，而所呈現的海岸地形也可能並不是某一季節的真實情況，但至少可能是那特定期間內的一種地形平均狀態，只要拉長監測的時間尺度，以後在不同的年份期間作地形的相互比較，仍有其意義。圖4 所示是苗栗崎頂海岸在 2004 年 7 月至 2005 年 7 月間利用 5 張衛星影像所判識的5 條水線濱線位置，由於拍攝時潮位高程的差異，也使得水線濱線位置有明顯的變動。如果在這段期間，海灘地形本身沒有太大的變動，則這些水線濱線應該依其影像拍攝時的水位高程值的高低，而呈現約略平行的排列，在此情況下，這5 條水線濱線都可以被採用來建立潮間帶海灘地形的資料庫。但圖中在某些地方出現2 條水線濱線交叉的情形，則顯示在海灘的某個區段可能有一些侵或淤的變動（林宗儀等，2011）。在那一段有明顯侵淤變化的海岸段，那 2 條出現交叉的水線濱線，就不適於併用來建立同一組地形資料庫。對於這些經過判識，但不能納入地形資料庫的濱線，本研究團隊另外開發一套定性至半定量的侵淤判識方法，並用來協助尋找台灣沙質海岸的侵蝕熱點（林宗儀等，2011）。 圖4 苗栗崎頂海岸 2004 年 7 月至 2005 年 7 月間影像判識得到的 5 條濱線

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(三)蒐集分析潮位站實測和預報潮位資料從前述的海灘地形繪圖資料庫建置構想，水線濱線上的每一點會有一個平面的座標點位值（X, Y），並且會對應到一個影像拍攝時潮位的高程值（Z），這個高程值的訊息就必須仰賴設置在附近潮位站的潮位高度變化記錄來提供，因此在影像資料搜尋確認之後，即必須即時蒐集影像拍攝時的潮位資料並進行適當的分析。 1.收集影像拍攝時間潮位資料及潮位預報資料，分析並增補遺漏在確定可用的福衛二號影像後，依據衛星影像的拍攝時間，查詢交通部中央氣象局所屬海象中心之海象資料，以蒐集影像鄰近地區之各潮位測站之潮位紀錄資料及潮位預報資料，所用資料為影像拍攝日當月之潮位逐時月報。除了確認拍攝當時的海象條件能符合需求之外，若影像拍攝時間（統一以當日上午9 時 40 分計）缺乏潮位高程記錄者，則可參考潮位預報資料儘量以數值內插方式補齊各站所缺時段資料。潮位預報資料是中央氣象局依據當地長期的潮位資料分析所做的潮位高度預報，除了可以作為內插增補缺漏記錄之參考外，對於現地海岸實地勘測也是相當重要的事前準備資訊。濱線是一條動態的線，考量西部沙質海岸的坡度較緩，潮汐水位變動時，其水線濱線的水平距離變異較大。通常進行野外調查時，在出發前須選擇低潮位時間能與工作時間搭配適宜者，保持盡量在到達現場後能有最大面積之裸露潮間帶灘地，又同時能顧及工作的安全性，不涉水過深以防止意外。 2.將潮位資料校正為絕對高程資料由於需整合各個潮位站同時間的潮位記錄，再以線性內插方式取得觀測樣區海灘之地形高度。因此，爲獲得潮位資料空間分布，必須將不同測站記錄資料透過與陸地高程相同基準面，校正為地形絕對高程值，以提供進一步應用。 (四)建立海灘地形繪圖資料庫潮間帶海灘地形資料庫建置的第一步即是辨識影像中海岸的水線濱線，並予以數化。緊接著，將不同時間影像已數化的水線濱線套疊在底圖上，並在調查範圍內規劃垂直岸線方向之資料擷取剖線（圖5），目的是為了在每條剖線與濱線交會點上擷取潮位高程內插數值，作為海灘地形高程點的資料來源。每一交會點之平面二度分帶座標值（X，Y）可由經正射、幾何座標校正後的福衛二號影像上取得，而各交會點（在此稱為潮位內插高程點）的高程值（Z）則可透過最鄰近兩潮位站於影像拍攝當時之潮位，以線性內插的方式獲得（陳哲俊、陳繼藩，2001；圖 6）。至此，每個潮位內插高程點（剖線濱線交會點）皆同時擁有其水平座標與高程值（X, Y, Z），即成為製作數值地形模型所需的高程點。集合分佈於研究範圍內的全部交會點座標和高程資料，即可建置成海灘地形繪製所需以地理資訊軟體檔案建置的三維座標資料庫，並依此建立潮間帶地形圖與海灘地形模型。剛開始試驗階段是以沿岸方向大約每200~300 公尺的間距，切出一垂直岸線的資料擷取剖線，但地形高程點不夠密集，所繪製的地形圖解析度差，不符合本研究應用高解析度福衛二號影像的原意。因此最後改以剖線間距約10 公尺為標準，以擷取更密的資料點來建立歷年的地形資料庫。

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圖5 資料擷取剖線示意圖（圖中擷取線間隔 40-50 公尺）

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(五) 繪製海灘地形圖及海灘剖面此步驟工作承續自前一項目，完成地形高程點資料庫的資料輸入建置後，借助地理資訊系統軟體的空間分析功能模組（Spatial Analyst），便能建立監測樣區基本的海岸潮間帶海灘地形圖。原則上，即可在地形圖上判別出海拔0 公尺線位置，若能持續累積影像與潮位資料，建置更多資料庫資料，亦有助於觀察長時距海岸線水平方向進退，或局部地區海灘垂直方向之變遷。本研究最初使用距離次方反比法（IDW）的空間分析模組，雖然計算快速，也有成果，但多出現「牛眼效應」（圖7）；因此後來改採用克利金空間分析模組（Ordinary Kriging Circulation Model），以獲得較平滑之地形等高線（圖8），以求更接近真實的地形繪製（李育明，1997）。圖 9 和圖 10 是應用2007 年 6 月至 2008 年 7 月之間的影像所產製的苗栗外埔漁港和雲林三條崙漁港附近的兩張海灘地形圖。這兩張圖的產出有其共同特色，就是有比較多可供判識濱線的影像，和有比較寬闊的海灘，一般而言，在數十至數百公尺寬的平緩沙灘海岸，以福衛二號影像的對地解析能力，很適合用來進行海灘潮間帶地形的測繪。從外埔漁港兩側海灘地形圖的等高線分佈和漁港防波堤間的關係，可以判釋此地的沿岸流優勢方向大致為由東北向西南方，沿岸漂沙在漁港東北側造成淤積。而雲林三條崙漁港外側明顯有一沙洲（海豐島），雖然造成漁船進出必須繞行的不便，但其對內陸側海岸具保護作用，可抵擋大浪的侵襲。 圖7 在新竹南寮漁港至客雅溪口以 IDW 法所繪製的海灘地形等高線圖

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圖8 在新竹南寮漁港至客雅溪口以克利金法所繪製的海灘地形等高線圖

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圖10 雲林三條崙港附近海灘地形圖

成果討論

本研究之緣起乃構思如何將福衛二號影像對大地的監測的功能應用於海岸地區，尤其希望透過影像的大範圍監測，瞭解全台灣在福衛二號運作的期間海岸地形的變化情形，主要著重在侵淤較明顯的沙質海岸。原始的構想是想透過每天一張或兩、三天一張的大量影像資料，以水線濱線的描繪，配合影像時潮位資料的查詢和蒐集，建立三維的地形繪圖資料庫，並藉以繪製各區在不同季節的地形圖，想藉由季節海灘剖面的變化及鄰近結構物附近的地形變化，探討目標海岸其季節的向離岸及沿岸方向輸沙作用的變化。同時也找出目前全島沙岸正處侵蝕狀態的區域，以提供海岸災害防禦的進一步應用。但實際衛星管理單位在影像拍攝上有許多的任務考量，因此所取得可用的影像，並不如原先預期的數量，很多區段甚至一整季還不一定能有一張影像（影像太少），再加上其他的問題，例如部分海岸有工程結構物的阻隔，海灘寬度太窄，或者是影像拍攝的角度問題，致使正射校正的結果偏移量仍太大，再加上某些地區潮位資料無法補缺漏的問題，都使得原始的同年同季產製一張海灘地形圖的想法幻滅。於是後來在地形資料庫的建立目標上，不再死守同季的標準，甚至擴大到一年的時間尺度，主要是針對季節間無明顯產生海灘剖面變化的區域，進行了一年內冬、夏不同季節混合的地形繪製，也因為資料時間已經拉長，使得所呈現的海岸地形並不一定代表真實的情況，但至少可能是那特定一段期間內的一種地形平均狀態，只要拉長監測的時間尺度，以後在不同的年代間作地形的相互比較，仍會有相當重要的意義。

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本項研究為針對福衛二號衛星影像取得之便利性，所自創構思的一種海灘潮間帶地形測繪模式的新嘗試，在方法的適用性上有其唯一獨特之處，其他影像圖資（例如SPOT 衛星及 QuickBird 衛星等）或囿於影線資料的解析度和可取像頻率，目前尚無法應用相同模式來做比較。而在所謂的測量精度上面，本研究方法絕不比傳統利用光學儀器所做的海灘剖面測量或應用晚近科學進展所推出的各種海灘測量新技術，例如即時動態差分（RTK）的全球定位系統和空載或地面光達（LiDAR）等精確，但所期望的是一個大範圍量測，卻又相對非常便宜且節省人力、物力的一種測繪技術，希望當用來檢視季節間或年和年之間海灘變化的趨勢時，還能有定性或半定量的變化意義。此外傳統應用影像研究海岸變遷，主要是從衛星影像或航空照片圖資中，擷取各種不同的濱線指標，並比較不同時期間濱線的前進後退來揭示海岸的侵淤。比較缺的是應用二維或三維的海岸地形資料來做變遷的分析。因此比較國內先前應用衛星影像所作的海岸變遷分析（陳哲俊、陳繼藩，2001）（表 1），多著重於以前後不同年份的衛星影像，比對其海岸濱線的移動變化，因此本研究另一個原始目的，即是希望這批福衛二號影像資料，不只用來找出海岸濱線的進退，還同時會有加值的剖面面積或體積砂量的變化資料可供分析。雖然數值精確度可能不比正規測量的方法，但在變遷的分析上仍有其可著力之處。此外在研究起始時，考量岩石海岸較為陡峭，且海岸濱線比較不易在短時間內有明顯後退，因此先排除在調查的範圍之外。但實際執行之後，發現在潮差大，潮汐灘地寬廣的泥灘地海岸，例如台中、彰化的海岸，其地形相當平緩，且灘地上小地形多且變動快速，濱線多彎曲且破碎，依本研究所提出的地形圖繪製方法，亦有難以執行之處。但對於一般在數十至數百公尺寬的平緩沙灘海岸而言，以福衛二號影像的對地解析能力，仍很適合用來進行海灘潮間帶地形的測繪。 表1 本研究與地調所之海岸衛星影像分析計畫（陳哲俊、陳繼藩，2001, 2002）比較表 2001~2002 計畫本研究計畫(2005~2006) 影像來源 SPOT 衛星福衛二號衛星影像解析度 20m 彩色8m；黑白 2m 影像選取取兩不同年份（1993 vs.1999）高低潮位之歷史影像取季節內或年內系列影像，包含各不同潮位變動濱線辨識是是潮位資料蒐集比對是是海灘剖面只能假設高低潮位間為一直線無法呈現海灘剖面面貌具高低潮位及其他各不同潮時資料，能呈現海灘剖面得起伏面貌潮間帶地形無可利用GIS 繪製監測區域潮間帶地形環境季節或年度變化無是沈積物傳輸無是海岸線變遷分析比較前後海岸線有所差易者，常是人工結構物的增設所致（例如港口的擴建），因此評估台灣西部海岸淤積較多，與目前事實不符。任選取一高度基準，比較前後兩年海岸線之變動，但整個西部海岸基準不一致。 (1) 利用不同影像間濱線的變動判識海岸地形侵淤，可供海岸長期變動分析。 (2) 長期累積，可依據各地潮位資料分析成果，繪製平均高潮位（MHW）和平均低低潮位（MLLW）線，提供海岸管理、航行安全、海埔地開發等應用。颱風災害事件變異分析無是

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結論與建議

本研究是國內首度嘗試應用衛星影像資料，結合實測潮位資料的蒐集，來進行潮間帶海灘地形的測繪，並期以監測一地海灘地形的變化，來瞭解其海灘侵淤的情況。這套應用福衛二號運作期間，對同一地區海岸所拍攝之系列衛星影像資料，所建構的一套結合蒐集實測潮位資料，判識影像水線濱線和應用地理資訊系統等技術的調查模式，雖然如前面檢討所述，仍有諸多缺失，而且在岩石海岸或寬闊泥灘地海岸也不盡適用，但因為研究區海岸線長，可能因為南北位置差異所引起的水位不等高的困擾，也藉由內差方式，將水線潮位高程一律校正為絕對高程來使用而免除，因此基本上仍是一套相對快速、適合大範圍（例如全台尺度）又省錢的一種調查模式。本研究構思的主要目標，不是要研發一套高精度的海灘地形測量技術，取代原有的海灘剖面測量或和最新的光達測量技術競爭，而是希望從我國自己擁有的衛星資源中，利用其特性創造出比一般衛星影像濱像套疊分析更多的利用價值，期望從影像中取得二維或三維的海岸地形資訊來應用於變遷的分析。在研究過程中，由於影像濱線判識是必要的過程，且由於伴隨著查詢影像拍攝時間的潮位高程資料，因此雖然有些判識的濱線，不適合融入作為地形繪製的資料，但研究團隊亦藉此另外開發一套濱線變遷從定性至半定量分析方法，且用來找出多處台灣沙質海岸的侵蝕熱點（林宗儀等，2011）。而本研究所建立之地形資料庫和所繪製之海灘地形圖等，如能用於長期的監測和記錄，仍有其應用價值。若資料夠多，甚至有機會可以根據潮位資料分析的成果，繪出平均高潮位和平均低低潮位線等指標潮位線，將可提供更多方面的應用，諸如海岸管理、航行安全、海灘安全性評估、港灣工程、海埔地開發等，只是使用上必須注意其精確度尚無法和實際現地的光學儀器測量或新科技應用的光達資料等相提並論。省視目前海岸變遷研究的進展，若新科技應用的成本能夠持續降低，則本研究所研擬的方法和流程，將猶如曇花一現。只是這樣的構想，往後如有適當的影像資料產出方式，如無人遙控飛機空拍作業的新發展(影像解析度高，取像頻率可以人為控制和決定)，則可以在短時間內完成一組涵蓋高低潮位之間的影像，就不會發生本研究中必須融合不同季節影像的窘境，於是乎這套作業模式可能還有一些可行的空間。因此這段研究的構思和過程，可能隨著福衛二號影像拍攝作業的中止而結束，研究團隊也無意要把它發展成一種新的測量規範，但它可能是未來某個時機，某種新技術可以應用的模式，撰寫本文的主要意義在於呈現整個研發過程的啟發性。

謝

誌

本項嘗試性的研究構想，源起於思考如何將我國自有的福衛二號產出影像，應用到海岸變遷的監測上，以彰顯其大地監測的功能。作者要特別感謝國立成功大學地球科學系暨防災研究中心林慶偉教授提供研究合作機會，在經濟部中央地質調查所委辦的「福爾摩沙衛星二號影像對地質環境與災害之動態監測及其資料庫建置」計畫中撥出部分經費，來資助這樣的的創意發想（(計畫編號 : CGS 5226902000-07-94-01,CGS5226902000-07-95-01,CGS96-5226902000-03-01,CGS97- 5226902000-02-01）。研究期間受到中央地質調查所陳華玟組長和陳勉銘技正的多方協助和提供許多寶貴意見，也在此表示謝意。另外還要特別感謝研究團隊的羅毓芳、洪敬媛、吳秋慧、洪承鈞、

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譚達賢等助理和同學們在野外調查、地形資料庫建置及電腦繪圖上的辛勞和協助。本研究所使用的衛星影像資料是由國科會太空計畫室及國立成功大學防災研究中心所提供，特此一併申謝。

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投稿日期：100 年 12 月 15 日修正日期：102 年 12 月 2 日接受日期：102 年 12 月 25 日