經 濟 部 中 央 地 質 調 查 所 Central Geological Survey, MOEA
莫拉克風災造成臺灣多處大規模崩塌事件，經濟部中央地質調查所運用空載光達數值地形資料，進行潛在大規模崩塌判釋，針對可能發生區位已精確找出多處因重力邊坡變形影響之重 要地形特徵區域，惟具有地形特徵之潛在大規模崩塌，是否有機會在未來轉換成快速運動之災害性崩塌？目前仍尚待研究。為有效篩選潛在大規模崩塌地區，具有較高活動性或發生潛勢者
，以做為未來土地管理、防災熱點之參考，因此執行本計畫。
本計畫整合目前新進之觀測技術，以建立大規模崩塌活動性的進階觀測技術，包括：(1)利用多年期日本ALOS、ALOS-2衛星影像，以TCP-InSAR解算技術，進行重點邊坡地表變形解 算，完整建置具有時間序列之地表變形量、精度評估與檢核；(2)利用無人機遙測技術，包含無人機載光達與無人機影像空拍，來獲取指定區域之高解析度數值地形及影像資料；(3)搭配中 央地質調查所於99~104年度以空載光達技術測製完成之全臺1公尺解析度數值高程模型(DEM)及數值地表模型(DSM)成果，將光達地形資料進行資料合併加值及視覺化之處理；(4)針對中央 地質調查所既有之5處潛在大規模崩塌地表位移觀測工作，包含：竹林、達來、茶山、車心崙以及梵梵等區域，以單頻GNSS觀測數據分析坡面之地表位移量。透過前述各項工作所蒐集之訊 息，嘗試整合分析潛在大規模崩塌地區之發生度與活動性，應可建構出更合理的潛在大規模崩塌地區活動特性大數據，也可做為山崩與地滑地質敏感區更新之參考。
本計畫為了得到潛在大規模崩塌區詳細地表變形資訊，利用2007-2011年間ALOS/PALSAR衛星雷達影像及2014～2018年間ALOS-2衛星雷達影像，針對2處潛在大規模崩塌區，進行長期 地表平均變形速率解算，並取得時間與空間基線篩選結果，建構成不同影像對進行相位解算。
無人機光達系統已完整地整合，本年度完成高雄竹林地區之無人機光達掃瞄工作，掃瞄之總面積約57公頃，並完成微地形之構造地形分析。光達資料可判釋之山崩構造線崖位置，尤其 於山崩區冠部附近細緻之構造線型，以及因山崩區坡地變形引致之波浪狀徵地形，可清楚呈現。運用質點影像測速法(Particle Image Velocimetry, PIV)於竹林地區之地形變異分析，結果指示 自2010以來，本區之地表水平及垂直變異量均指示本區仍持續運動中。竹林地區之無人機光達掃瞄區，計畫內亦以定翼型無人飛行載具來進行區內無人機影像拍攝及建模。竹林地區至今年 六月為止，各於2018年7月、12月及2019年6月，一共進行了三次拍攝，其中12月及6月之單一次拍攝面積均大於30平方公里。本年度之無人機影像拍攝及資料處理，其中草嶺地區於2018年9 月及2019年10月兩期汛期後之影像地形資訊收集完成，單期之總面積均大於20平方公里。透過草嶺地區無人機影像航拍及地形建模數年度的成果，其資料顯示本區一直仍持續活動，應宜持 續監測。
地調所既有光達數值地形資料合併及視覺化之處理部分，共完成897幅五千分之一圖幅範圍。內容包括水域資料相位處理、DEM/DSM多方向陰影圖及陰影鑲嵌、光達成果品質分析圖
、數值地形坡度圖、DEM/DSM降階後全臺數值地形成果，無人機光達與空載光達比較成果及作業規範及程序（草案）。
中央地質調查所既有之5處潛在大規模崩塌地區，地表以單頻GNSS技術觀測來分析坡面之地表位移量。目前持續穩定進行現場環境維護整理及現地蒐集資料，並對於監測坡面增加單頻 接收儀之布設，加密監測的數量，逐月統計及記錄各監測站位移量及降雨量。觀測紀錄持續提供坡面位移與降雨量關係的釐清。
潛在大規模崩塌地表變形與數值地形計量分析
一、計畫摘要
三、衛星雷達影像分析潛在大規模崩塌之時序地表變形
五、地調所既有光達數值地形 資料合併及視覺化之處理
圖11. GNSS觀測系統發展歷程
二、工作項目及內容
本計畫執行之工作項目包含(如圖1)：
利用衛星雷達影像分析2處潛在大規模崩塌地區之時序地表變形
無人機影像空拍及建模資料擷取
地調所既有光達數值地形資料合併加值及視覺化處理
地調所5處崩塌研究場址，一共52站單頻GNSS地表位移觀測點，進 行資料蒐集與分析
六、單頻GNSS地表位移觀測資料蒐集與分析
1. 無人機光達掃瞄及資料處理(圖4 & 5)
2. 無人機影像空拍及建模資料擷取(圖6 & 7)
3. 地面控制點及檢核點布設及量測
單方向陰影圖 4方向陰影圖 8方向陰影圖
1. 水域資料相位處理 2. 多方向陰影圖 (圖8)
3. 數值地形坡度圖
4. 空載光達成果品質分析圖(圖9 & 10)
5. 降階後全臺數值地形成果
6. 無人機光達與空載光達掃瞄成果分析比較
1. 2019年完成硬體整合及軟體自動化標準作業流程(圖11)
1. 蒐集 2007~2011 年 ALOS 以及2014~2018 年 ALOS-2衛星雷達影像，完成衛星影像 時間基線資料處理及衛星雷達影像干涉圖。配合TCPInSAR之地表變形解算技術，
進行2 處坡面之長期地表平均變形速率及時間序列地表變形量解算，每幅衛星影像 之解算成果點密度平均達200點/平方公里。
2. 完成評估 坡面之時空地表變形特徵及其活動性：南投縣-仁愛鄉-D036之時空地表變 形特徵及其活動性，由ALOS影像顯示2007~2011年間，透過崩塌區域內不同的活動 速率分為三塊滑動區塊，為平面型之運動型式。2007-2011年ALOS地表變形速率為- 40.3±8.9 mm/yr，2014-2018年ALOS2地表變形速率為-20.5±1.6 mm/yr。
3. 本年度汛期後草嶺地區無人機影像航拍及地形建模成果中，數年度以來資料均顯示 本區一直仍持續活動，應宜持續監測。
4. 竹林地區及梵梵地區完成無人機光達掃瞄工作，執行掃瞄面積總面積大於200公頃。
基於無人機影像，本區域一共完成三個不同時期及不同大小之影像航拍及地形建模，
全部無人機航拍之區域總面積大於4,000公頃。
5. 結合地形高程差異及運用質點影像測速法(ParticIe Image Velocimetry, PIV)於竹林地 區之地形變異分析，結果指示自2010以來，本區之地表水平及垂直變異量均指示本 區仍持續運動中
6. 完成897幅五千分之一範圍之既有光達數值地形資料合併及視覺化處理，包含多方 向陰影圖、水域資料圖、地面點孔洞圖，以及資料解析度降階。
7. 無人機光達與空載光達掃瞄成果分析比較，並擬訂無人機光達測繪作業規範草案。
8. 於108年8月9日進行大規模崩塌相關計畫成果發表會，與會人數超過200人，會議圓 滿成功。
9. GNSS自1月至12月底為止，坡面儀器監測成果:
宜蘭縣-大同鄉-D007總位移為31 mm/yr：雲林縣-古坑鄉-D008總位移為201 mm/yr 高雄市-六龜區-D009總位移為123 mm/yr：嘉義縣-阿里山鄉-D016總位移為27 mm/yr 屏東縣-山地門鄉-D089總位移為35 mm/yr。
七、計畫成果
圖1.108年度各工作項目作業範圍圖
圖6. 梵梵崩塌潛勢區無人機影像 資料庫建置成果。(a) 地形三維模 型; (b)數值表面模型; (c)正射影像 圖2.崩塌地形資訊分布圖(a)地理位置圖; (b)地質
圖;(c)地表高程圖;(d)航照影像圖;(e)坡向圖;(f)坡度圖
圖10.各種光達成果品質分析 比較—地面點孔洞分析 圖9.地面點孔洞分級分析圖
以竹林D009為範例，觀測時間2014/07/01~2019/10/31，
其中部分點位明顯受到累積降雨而產生明顯位移，尤其 在降雨後高程顯著的變化，如圖12所示。
資料顯示 如圖12在每一年的雨季後整體有明顯抬升，到 該年底到達波峰，雨季結束後，再逐漸下降，到次年雨 季前到達波谷，此一現象以每年為一週期重複發生。
經濟部
項目 介紹
行政位置 南投縣-仁愛鄉 座標位置 南投縣仁愛鄉大同村
座標 (270558 , 2665560) 面積(公頃) 178
地質年代 中新世
地層分布 廬山層
地質條件 坡趾區具有河道流經 冠部海拔高(米) 2,375
趾部海拔高(米) 1,330 崩塌高差(米) 1,045 平均坡度(度) 29
整體坡向 方位106度
崩塌長(米) 2,760 崩塌寬(米) 800
是否為順向坡 是
ALOS(2007-2011年)升軌 ALOS2(2014-2018年)升軌 長 期 平 均 變 形 速 率 為 -40.3±8.9
mm/yr。自2007-2011年雷達影像 期程，冦部地區地表累積速率己 達-120mm/yr，而坡面趾部地區 地表累積速率亦有達-80mm/yr。
長 期 平 均 變 形 速 率 為 - 20.5 ± 1.6 mm/yr 。 自 2014- 2018年雷達影像期程坡面地 表 累 積 速 率 亦 有 達 - 8.4mm/yr。
重點邊坡-南投縣-仁愛鄉-D036為例
圖4.竹林地區地表位移分析
圖5. 草嶺山崩區107年4月以來之地形 變異。藍色為侵蝕區，紅色堆積區
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圖7. 梵梵地區無人機光達掃瞄點雲資料. (a) 點雲; (b)數值表面模型; (c)數值高程模型。
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四、無人機光達掃瞄、影像空拍及效益評估
圖3.地表長期平均變形速率2010-2015 2015-2017
GNSS 觀測資料受雨量之影響 GNSS 觀測資料之年週期效應 GNSS 觀測資料受雨量之影響 GNSS 觀測資料之年週期效應
圖12. 降雨量變化 圖8.多方向陰影成效差異比較
