臺灣空氣品質微型感測公私協力與群眾外包之研究

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國立臺灣大學社會科學院政治學系碩士論文

Department of Political Science College of Social Sciences

National Taiwan University Master Thesis

臺灣空氣品質微型感測公私協力與群眾外包之研究 A Study on the Public-Private Collaboration and

Crowdsourcing in Measuring Air Quality with Microsensors: Taiwan’s Experience

戴廷宇 Ting-Yu Tai

指導教授：王宏文博士 Advisor: Hong-Wen Wang, Ph. D.

中華民國 107 年 8 月

August 2018

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口試委員審定書

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謝辭

這本論文能在 5 個月間完成，必須感謝王宏文老師願意在如此緊湊的時間下擔任指導老師，既給我自由發揮的空間，又適時指點迷津；也感謝各受訪者，無論來自公部門、學界、民間企業或公民社會，並無論職位，都相當誠懇地知無不言、

言無不盡；還要感謝曾冠球老師及李仲彬老師於口試時給予寶貴建議，協助釐清與聚焦研究問題。

在我就讀本系公共行政組及本所的期間，承蒙趙永茂老師、洪永泰老師、王業立老師、王宏文老師及洪美仁老師的教導與提攜，使我有擔任研究、教學及行政助理的珍貴經驗。而本系老師與學長姐於百忙之中，仍不吝分享經驗、展現體貼，令我感到十分窩心也受用無窮；趙永茂老師、洪永泰老師、蘇彩足老師、江瑞祥老師、

陳淳文老師、李衍儒學長及王皓平學長的協助、關懷及經驗分享，此處難以一一詳述，但我都銘記於心。

我在2013 年 12 月至 2016 年 10 月間服務於臺北市政府都市發展局住宅服務科，2016 年 10 月至今服務於國家發展委員會管制考核處政策追蹤科，有幸都遇到好長官與好同事；此處要特別感謝國家發展委員會何全德主任秘書、管制考核處李奇處長及政策追蹤科林賢文科長，他們對後輩從不吝於指點提攜、鼓勵讚美，並常常親切地表達關懷與問候。

我希望自己能以老師、學長姐與長官們為榜樣，不論服務機關及職位，都學有專精，但絕不傲慢、僚氣沖天，還要給人溫暖；並期許自己能先以「熱情」感受公共問題，具備有「聞聲就苦」的同理心，再「冷眼」（理性、有判斷力）分析問題，

並以「巧手」（做人有情、做事有才）及「聞聲救苦」的責任感解決公共問題。

最後要感謝生命中最重要的人。我和妹妹在求學階段之所以能無後顧之憂，全賴爸爸和媽媽在那段掙扎的日子裡，竭盡全力支撐起這個家。感謝爸爸媽媽！

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摘要

近年來，空氣污染議題（特別是細懸浮微粒 PM2.5）廣受我國民眾高度關注，

政府亦重視此公共問題並採取因應措施。在空氣污染治理過程中，空氣污染物濃度之感測為重要環節，因感測所得數據既可作為擬訂相關對策之基礎，亦可作為判斷對策成效之依據。由於目前「國家級」及「地方區域」專業測站空間分布不均，公部門、學界、民間企業及公民社會於是陸續運用低成本、輕而體積小之空氣品質微型感測器感測空氣品質，期使民眾可即時瞭解自身所處周遭環境之空氣品質資訊。

本研究針對我國定點式空氣品質微型感測之 5 個主要案例進行個案研究，案例包含「LASS 專案」、「訊舟捐贈 6 都專案」、「臺中（中部）原點計畫」、「環保署前瞻與試點計畫」及「中研院與學校前瞻計畫」。因各案例之發起者及參與者分別來自公部門、學界、民間企業及公民社會，並透過「公私協力」或「以群眾外包手段實踐公民科學」2 種方式運作；本研究遂以空氣品質微型感測、公私協力、群眾外包及公民科學等相關文獻之分析結果為基礎，對各案例之發起者及主要參與者進行半結構式之深度訪談，旨在探究各案例推動過程中，參與者參與之動機為何？

彼此互動情形如何？而案例之成果、挑戰及精進方向為何？此外，同時存在「公私協力」及「以群眾外包手段實踐公民科學」2 種互動模式之可能原因為何？

本研究有以下4 點發現：

一、參與動機：公部門、民間企業和公民社會分別考量政策目的、利潤及理念而決定投入或參與空氣品質微型感測相關案例。

二、參與者互動情形：

（一）互動模式分為「公私協力」及「以群眾外包手段實踐公民科學」2 種，

而前者又可進一步分為「民間企業驅動之公私協力」（企業捐贈予政府）及「公部門驅動之公私協力」（公部門委外辦理）。

（二）由公部門發起之案例較偏重於「中央與地方政府間」及「政府與受委託廠商間」之互動，而公民社會發起之案例則較偏重於社群內公民之

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互動，頂多與民間企業合作；至於分由公部門研究機關及民間企業發起之案例，則同時與公部門、民間企業及公民社會進行互動。

三、案例成果：由政府環保機關發起之案例中，地方政府認為如此有助於其掌握污染，可有效運用稽查人力進行智慧稽查並發現違規情形；其餘案例則普遍認為成果在使民眾知情並可據以調整自身行為、有教育意義，

同時促使政府必須採取改善空氣品質之措施以回應民意。

四、 2 種互動模式同時存在（公部門及非公部門同時投入）之原因：

（一）不同感測器之定位不同：環保機關希望藉由精密且準確之數據進行智慧派遣及稽查，有效打擊不法；而其餘案例則主要希望提升公民環境意識。

（二）因感測器有壽命，且難以期待民間企業及公民社會能持續基於熱情投入自身資源；若政府不投入資源，既有案例恐難永續經營下去，且無法兼顧區域均衡。

關鍵詞：PM2.5、空氣污染、空氣品質、感測、公私協力、群眾外包、公民科學

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Abstract

In recent years, issues related to air pollution (especially PM2.5)/ air quality are on the policy agenda in Taiwan. In order to determine what policies should be taken and the performance of taken policies, we must collect air quality data. The data collected by EPA’s and local governments’ monitoring sites have higher precision and accuracy, while they have lower temporal and spatial resolutions. However, the citizens have the need to know the air quality here and now, thus the public sector, the private sector, academia, and the civil society devoted themselves to measure air quality with microsensors.

This thesis focuses on 5 major air quality micro-sensing cases in Taiwan. After reviewing literature related to air quality micro-sensing, public-private collaboration, crowdsourcing, and citizen science, I took semi-structured in-depth interviews with the initiators and major participants of these cases. The research questions include: Who are the initiators and participants? Why do they participate in these cases? How do they interact with others? What are the results of these cases?

The findings are listed below. First, policy goals, profits, and missions, respectively motivated the public sector, the private sector, and the civil society. Second, the interaction patterns of the participants could be categorized into “public-private collaboration” and “the realization of citizen science by crowdsourcing”, and the former could be divided into 2 types of “driven by the public sector” and “driven by the private sector”. It seemed that the public sector and the civil society seldom interacted with each other. Third, the interviewees in the public sector thought that they can do “smart inspection” by analyzing the data collected by microsensors; while other interviewees believed that they gave the citizens the right to know, raised the awareness of the citizens, and urged the government to take actions to deal with air pollutions. Lastly, if the government did not devote resources to micro-sensing, the existed network established

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by the private sector and the civil society may not be sustainable.

Keywords: PM2.5, air pollution, air quality, sensing, public-private collaboration, crowdsourcing, citizen science

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圖目錄

圖 1 我國法定空氣污染物 ... 3

圖 2 我國室外空氣品質感測體系 ... 8

圖 3 「g0v 零時空污觀測網」視覺化成果 ... 23

圖 4 「PM2.5開放資料入口網站」視覺化成果 ... 23

圖 5 「EdiGreen AirBox 空氣盒子」視覺化成果 ... 24

圖 6 「紫豹在哪裡」視覺化成果 ... 24

圖 7 公私協力之行為者及要素... 25

圖 8 群眾外包之內涵及要素 ... 27

圖 9 公民科學之參與者、參與標的、民眾參與層次、好處及限制 .. 35

圖 10 我國空氣品質微型感測主要案例發展時序圖 ... 66

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表目錄

表 1 我國於「環境績效指數」評比中之分數及排名 ... 4

表 2 各項空氣污染物之空氣品質標準... 5

表 3 定點式、社區式及交通工具式三種布建模式之安裝地點及長處 ... 15

表 4 專業測站與微型感測器特性之比較 ... 18

表 5 前瞻計畫中與空氣品質微型感測相關工作項目及分年目標 ... 20

表 6 我國定點式空氣品質微型感測案例 ... 21

表 7 環保署空氣品質感測之資料公開網站 ... 22

表 8 空氣品質微型感測之資料公開及視覺化主要網站 ... 22

表 9 訪談對象、日期、對應案例及所使用之微型感測器 ... 39

表 10 研究問題與相對應之訪談題綱 ... 41

表 11 空氣品質微型感測器布建計畫中涉及所訪直轄市之工作內容 ... 54

表 12 「空品物聯網產業開展計畫」之工作項目及權責單位 ... 58

表 13 我國空氣品質微型感測主要案例中之參與動機、互動情形與成果 ... 62

表 14 我國空氣品質微型感測主要案例之基本資料、參與者及互動模式 ... 65

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第一章緒論

第一節研究動機

空氣污染問題是受公眾關注之全球性重要公共議題。世界銀行與健康資訊暨評估學會（World Bank & Institute for Health Metrics and Evaluation, 2016）指出，

2013 年時全球約有 550 萬人因空氣污染（不論室內或室外）而提早死亡，相當於每10 個死者中即有 1 人死於空氣污染，也相當於造成 2,250 億美元之勞動收入損失及 5.11 兆美元之福祉損失，南亞、東亞及太平洋地區受損最嚴重。世界衛生組織（World Health Organization, 2016）則估算，2012 年時全球有 300 萬人因室外空氣污染致死，其中西太平洋（Western Pacific）區域及東南亞（South-East Asian）區域¹受害最深，因室外空氣污染致死者分別有110 萬人及 79.9 萬人，我國正位處於此區域。

懸浮微粒（particulate matter，以下簡稱 PM）²為空氣污染物之一，可分別依粒徑小於等於 10 微米（μm）、2.5μm 及 0.1μm 分為 PM10、PM2.5（又稱細懸浮微粒）

及超細懸浮微粒（ultrafine particles, UFPs）。相較於 1990 年，2015 年時全球 194 個國家中有146 個國家（約 75%）之 PM2.5濃度下降，但全球年平均濃度卻自1990 年之 39.57 微克/立方公尺（μg/m³）提升至 43.98μg/m³（Ritchie & Roser, 2017）。

PM2.5因其粒徑小於或等於 2.5μm，呼吸時鼻腔無法過濾而足以穿透至肺部，與人體呼吸系統及心血管疾病³之發病率、急診率及死亡率顯著相關（World Health Organization, 2016；邱嘉斌等，2017：103-110；詹長權等，2014：35-41）；若將 PM2.5

1 依據世界衛生組織之分區，西太平洋區域包含紐西蘭、澳洲、新加坡、日本、中國、蒙古、大韓民國（南韓）、菲律賓、越南、馬來西亞……等國（而我國亦為受評估對象，應位處於此區域），東南亞區域則包含朝鮮民主主義人民共和國（北韓）、泰國、印尼、印度、孟加拉、斯里蘭卡……等國。

2 或稱「氣膠」（Aerosol），如我國有「台灣氣膠研究學會」，或如國立中山大學於 2017 年 2 月成立「氣膠科學研究中心」。

3 例如：咳嗽、氣喘、肺炎、慢性阻塞性肺病、肺功能降低、肺癌、缺血性心臟病、心律不整、

腦中風……等。

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致病致死貨幣化，為鉅額之經濟損失，如潘小川等（2012）估算，PM2.5污染於2010 年在北京、上海、廣州及西安共造成相當於人民幣61.7 億元之經濟損失。

有鑑於空氣污染對國民健康及國家經濟之重大負面影響，自美國於1997 年立法規定PM2.5之24 小時及年平均濃度標準後，世界各國（如加拿大、澳洲、歐盟、

日本、英國、中國及印度等）陸續跟進予以管制（杜文苓等主編，2017：2）；近年來，空氣污染於我國亦廣受民眾高度關注，政府亦重視此公共問題並採取相關因應措施，可謂已登上政府之議程。

我國民眾廣泛關注空氣污染相關議題，始於2010 年之反國光石化運動。當時環保團體主張，國光石化營運後會帶來化學毒物及PM2.5等空氣污染物，對民眾健康及能見度造成負面影響，後將關注層面從「單一污染源」（如國光石化）提升至

「整體空氣品質」。如此風險論述使民眾廣為感知與認識空氣污染之風險，空氣污染成為我國主要風險議題之一（杜文苓、張景儀，2015；杜文苓等主編，2017：1；

周桂田等主編，2018：5-6）。依據「空氣污染防制法施行細則」第 2 條規定，我國法定空氣污染物共有5 大類 35 種（詳圖 1），其中臭氧（O3）、細懸浮微粒（PM2.5）、懸浮微粒（PM10）、一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）及二氧化氮（NO2）等6 種空氣污染物構成「空氣品質指標」（Air Quality Index, AQI），⁴其中PM2.5相關議題最受我國民眾關注。

4 我國原以「空氣污染指標」（Pollutant Standards Index, PSI）衡量空氣品質，PSI 包含臭氧（O3）、懸浮微粒（PM10）、一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）及二氧化氮（NO2）等5 種空氣污染物；

後將細懸浮微粒（PM2.5）納入，自2016 年 12 月起改以 AQI 衡量空氣品質。

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圖 1 我國法定空氣污染物

資料來源：本研究整理自「空氣污染防制法施行細則」第2 條。

備註：以黃色網底標註之項目為構成AQI 之項目。

雖然依據耶魯大學2018 年「環境績效指數」（Environmental Performance Index, EPI）之評比，我國在 180 個受評比之國家中名列第 23、亞洲第 2（Yale Center for Environmental Law & Policy, 2018a）；⁵但若細究該指數中與空氣品質及污染相關之 10 項指標（詳表 1）可知，相較於約 10 年前，我國多數指標之排名及分數雖皆提高、甚至名列前茅，但在PM2.5濃度方面卻確實仍有極大改善空間。AQI 中除 PM10

及PM2.5外之4 項污染物，年平均濃度早在 1994 年之前即達現行「空氣品質標準」

（詳表 2），而PM10之年平均濃度亦已於1997 年達標（周桂田等主編，2018：24）；反觀PM2.5年平均濃度雖然在過去 10 年來呈現下降趨勢，自動測站所測得濃度自 2008 年之 33.7μg/m³降至2017 年之 20.7μg/m³，手動測站則自2013 年之 24.0μg/m³ 降至2017 年之 18.3μg/m³，但仍未達法定標準15μg/m（行政院環境保護署，³ 2018a：

5 該指數分為環境衛生（environmental health）及生態系活力（ecosystem vitality）2 個子面向，

並可再細分為10 類、24 項指標。亞洲第 1 為日本、總排名為 20，亞洲第 3 至第 5 分別為新加坡、汶萊及南韓，總排名分別為49、53 及 60。

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3-37）及民眾期待（周桂田等主編，2018：5-10）。

表 1 我國於「環境績效指數」評比中之分數及排名

2018 年 基期

（約10 年前）

排名分數排名分數

總評比 23 72.84 37 66.45

固態燃料不完全燃燒造成之風險 57 65.32 56 52.41 PM2.5慢性暴露 140 67.35 158 63.42 PM2.5急性過量暴露 132 75.70 158 69.33 總二氧化碳排放量 5 87.88 24 76.59 電力部門之二氧化碳排放量 67 43.81 67 43.81 沼氣排放量 1 100.00 1 100.00 一氧化二氮排放量 13 97.73 25 71.01 黑碳排放量 15 92.72 7 97.10 二氧化硫排放量 29 79.72 83 51.48 氮氧化物排放量 3 99.79 36 68.62

資料來源：本研究摘錄自Yale Center for Environmental Law & Policy（2018b）。

備註：以綠色網底標註之項目代表進步，以紅色網底標註之項目代表退步，餘持平。

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表 2 各項空氣污染物之空氣品質標準

項目 標準值 單位

總懸浮微粒（TSP） 24 小時值 250 μg／m³

（微克／立方公尺）

年幾何平均值 130 粒徑小於等於 10 微米

（μm）之懸浮微粒（PM10）

日平均值或 24 小時值 125 μg／m³

年平均值 65 粒徑小於等於 2.5 微米

（μm）之懸浮微粒（PM2.5）

24 小時值 35 μg／m³

年平均值 15

二氧化硫（SO2 ）

小時平均值 0.25

ppm

（體積濃度百萬分之一）

日平均值 0.1 年平均值 0.03

二氧化氮（NO2）小時平均值 0.25 ppm

年平均值 0.05

一氧化碳（CO）小時平均值 35 ppm

8 小時平均值 9

臭氧（O3）小時平均值 0.12 ppm

8 小時平均值 0.06

鉛（Pb）月平均值 1.0 μg／m³

資料來源：本研究摘錄自我國「空氣品質標準」。

對此，雖然我國政府所採各行動間可能常需等候 4 至 5 年（周桂田等主編，

2018：22-23），但面臨輿論壓力，政府確實以實際行動展現其對 PM2.5污染問題之重視，並陸續推行相關措施以求改善此問題。就政府之重視而言，改善PM2.5年平均濃度乃主管機關（行政院環境保護署，以下簡稱環保署）、甚至是國家跨部會之重要施政目標。在主管機關層級，環保署自2013 年起，連年（2016 年除外）將手動測得之 PM2.5 全國年平均濃度設為其機關關鍵績效指標（Key Performance Indicator, KPI），⁶2013 年至 2018 年（2016 年除外）之目標值分別為 22.5、21.5、

21、20.5、19μg/m³，2020 年之最終目標值則為達到「空氣品質標準」所訂之 15μg/m³

6 2016 年之 KPI 及目標值為：空氣品質對人體健康無不良影響比率（PSI<100）達 99%。

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（行政院環境保護署，2015、2016、2017、2018b；國家發展委員會，2016）。而在國家跨部會層級，加強管制以改善手動測得之PM2.5全國年平均濃度，被列為2013 年至 2016 年及 2017 年至 2020 年 2 次中長期國家發展計畫中之目標，2016 年及 2020 年之目標值分別為 20μg/m³及15μg/m³（行政院經濟建設委員會，2013：xvii；

國家發展委員會，2017a：141-142），可見其甚至為不同執政黨皆重視之議題；2018 年國家發展計畫中進一步將「改善細懸浮微粒（PM2.5）年平均濃度」達19μg/m³列為17 個跨機關績效目標之一，展現此乃跨部會之重大政策（國家發展委員會，2017b：

31-32）。⁷

再就政府所採措施而言，除環保署於2012 年訂定「空氣品質標準」規定 8 項空氣污染物之標準值（詳表 2）外，行政院分別於 2015 年至 2017 年核定「清淨空氣行動計畫」、「清淨空氣行動計畫修正計畫」及「空氣污染防制策略（14+N）」，

且行政院會議於2017 年 12 月通過「空氣污染防制法」修正草案，並就環保署所陳報之「空氣污染防制行動方案（紅害減半大作戰）」予以備查。以上種種措施旨在兼顧處理境內／境外污染源、移動（如柴油車、二行程機車等）／固定（如工廠、

發電廠等）污染源及原生性PM2.5／衍生性PM2.5前驅物（如硫氧化物（SOx）、氮氧化物（NOx）、揮發性有機物（VOCs）及氨氣（NH3））之排放。

在空氣污染治理過程中，空氣污染物濃度之感測為重要環節，因感測所得數據既可作為擬訂相關對策之基礎，亦可作為判斷對策成效之依據。我國室外空氣品質感測體系分為4 階層──「國家級」、「地方區域」、「智慧城市」及「校園與公民科學」（詳圖 2）。目前國家級空氣品質監測常規測站共 76 個，而各地方環保機關、

特殊性工業區及大型公營事業（如台電、中鋼及中油）亦設有地區性測站；然有鑑

7 但其實我國政府更早即意識到空氣污染監測與防制之相關議題，如環保署與行政院國家科學委員會（即科技部之前身）早在2000 年代初期，運用空氣污染防制基金辦理大量空污防制科研合作計畫（委託研究），研究主題中即包含 PM2.5之生成機制、監測技術及其對空氣品質之影響（如蔣本基等（2003）），以及研擬國內機車空氣污染管制策略（如蔡俊鴻等（2004））……

等。空污基金研究計畫成果詳見https://www.epa.gov.tw/np.asp?ctNode=31928&mp=epa。

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於上開測站空間分布不均，⁸公部門、學界、民間企業及公民社會於是陸續運用低成本、輕而體積小之空氣品質微型感測器感測空氣品質，期使民眾可即時瞭解自身所處周遭環境之空氣品質資訊。具體而言，我國定點式室外空氣品質微型感測有5 個主要案例，分別是：

1. 公民社會「環境感測器網路系統」（Location Aware Sensing System, 以下簡稱LASS）社群研發並布建 LASS Field Try 及 LASS4U。

2. 民間企業訊舟科技股份有限公司捐贈空氣盒子（EDIMAX AirBox）予 6 直轄市政府。

3. 由公民發起之「臺中（中部）原點計畫」（一開始以臺中市為範圍，後擴展至其他縣市），號召公民以低於市價之公益專案價認養訊舟空氣盒子。

4. 政府「前瞻基礎建設─數位建設─建構民生公共物聯網計畫」中之「環境品質感測物聯網發展布建及執法應用計畫」（含其前之試點計畫「智慧城市簡易空氣品質感測網資料服務計畫」）及「空品物聯網產業開展計畫」2 個分項計畫。

8 以國家級空氣品質監測常規測站中之一般測站為例，全國共有60 座一般測站，其中 35 座位於 6 直轄市（新北市 9 座、高雄市 8 座、臺北市及臺中市各 5 座、桃園市及臺南市各 4 座），屏東縣3 座，新竹縣、苗栗縣、彰化縣、南投縣、雲林縣、嘉義縣及宜蘭縣等 7 縣各 2 座，基隆市、新竹市、嘉義市、花蓮縣、臺東縣、澎湖縣、金門縣及連江縣等省轄市及花東離島地區8 縣市則各1 座（行政院環境保護署，2018a：附表 3-3）。

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圖 2 我國室外空氣品質感測體系

資料來源：本研究修改自行政院環境保護署（2018c）。

在推動上述案例之過程中，發起者可能來自於公部門、私部門或公民社會，參與者則包含公部門、學界、民間企業及公民社會；而推行之方式可能是透過公私協力，或是透過群眾外包手段以實踐空氣品質微型感測此公民科學活動。因有多元案例、發起者及參與者，使本研究欲探究參與者之參與動機及彼此間之互動情形，以及案例之推行成果；而因有「公私協力」及「以群眾外包手段實踐公民科學」2 種互動模式，使本研究欲一併探討2 模式同時存在之可能原因。

第二節研究問題與章節安排

基於上節所述之研究動機，本研究將依據空氣品質微型感測、公私協力、群眾外包及公民科學等相關文獻之分析結果，透過訪談公部門、學界、民間企業及公民社會之發起者及參與者，探究我國5 個室外空氣品質微型感測案例之推動過程中，

有誰參與？為何參與（即參與之動機或誘因）？彼此互動情形如何？有何成果，又是否創造參與者多贏之局面？面臨何等挑戰，又未來有何精進方向？而同時存在

國家級監測站地方區域監測站智慧城市感測點

校園&公民科學感測器

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「公私協力」及「以群眾外包手段實踐公民科學」2 種互動模式之可能原因為何？

本研究分為六章，第一章為緒論，說明研究動機、研究問題與章節安排。第二章介紹空氣品質微型感測，包含其緣起、感測器特色、類型、微型感測之優點與挑戰，以及我國室外空氣品質微型感測案例。第三章為文獻回顧，釐清公私協力、群眾外包與公民科學之定義、類型、實例啟發及三者之關聯，據以研訂與研究問題相對應之訪談題綱。第四章說明研究方法與範圍，包含案例與訪談對象之選擇原因、

訪談進行日期、時間與方式，以及訪談題綱。第五章依據訪談結果，分析5 個室外空氣品質微型感測案例之推動過程中，參與者參與之動機為何？彼此互動情形如何？而案例之成果、挑戰及精進方向為何？第六章則是結論與建議，總結研究發現、

進行綜合討論，並嘗試提出若干政策建議。

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第二章空氣品質微型感測簡介

空氣品質微型感測器（microsensor，或稱「節點」（node））⁹通常內含電源和電源控制模組、感測器（感測環境和裝置之狀態並轉換為電子訊號）、微控制器（接收並處理資料）及收發器（傳送資料），並透過Bluetooth、Wi-Fi、ZigBee、LoRa 等無線通訊技術構成無線感測器網絡（Wireless Sensor Network, WSN），乃是物聯網

（Internet of Things, IoT ）中之關鍵環節（ Borghi et al., 2017: 10; International Electrotechnical Commission, 2014: 3, 20; O’Grady et al., 2016: 378; Othman & Shazali, 2012; Snyder et al., 2013;Yi et al., 2015: 31415）。而此種公民使用低成本科技（含行動裝置）以監測大環境之情形，屬於公民科學中，環境保護領域內環境監測/感測

（environmental monitoring/ sensing）之一種應用，¹⁰可稱之為公民感測（citizen sensing）、參與式感測（participatory sensing）、社群感測（community sensing）或群眾感測（crowdsensing）（Gabrys, 2016, 2017b; Gabrys et al., 2016; Ganti et al, 2011;

Muller et al., 2015: 3187）。以下分別探討空氣品質微型感測之緣起、感測器特色、

感測器類型，以及空氣品質微型感測所具之優點與正面影響及挑戰與限制。

第一節緣起及感測器特色

空氣品質保護是世界各國環境保護主管機關重要職責之一，為作為相關政策擬定、調整、執行及績效衡量之依據，有必要設置空氣品質監測網以掌握長短期之空氣品質情形。所謂「監測網」有2 層涵義，一是指網絡（network）或體系（system），二是指公開資訊及資料之網站。就前者申言之，空氣品質監測網是由各類型監測站點（sites）組成，其中各站點之設置區位、測定項目及權責機關有所差異；如我國空氣品質監測站依設置區位可分為一般、交通、工業、國家公園、背景及其他等6

9 亦有論者稱之為「微型感測單元」（micro-sensing units）（如 Fishbain et al.（2016））。

10 除空氣品質監測外，居家安全、動物行為及棲地、森林（如盜伐、火警偵測）、水質等亦為應用範圍（English et al., 2018: 341-343; Othman & Shazali, 2012）。

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類，各測站之測定項目包含懸浮微粒、硫氧化物、一氧化碳、氮氧化物、臭氧及其他項目，¹¹權責機關則分為中央環保署、地方環保局、特殊性工業區及大型事業等。

在國際上，美國稱此為「空氣品質體系」（Air Quality System, AQS），中國大陸則稱之為「國家環境空氣品質監測網」。¹²雖然這些由政府設置之測站資料品質較高，

但其設置及維護成本亦較高，因而無法深入至鄰里廣設站點以提供小尺度之監測資料，於是各類空氣品質微型感測器應運而生，成為空氣污染監測之新典範（Snyder et al., 2013）。

詳言之，空氣品質微型感測器有若干共通特色，如製造及維護成本相對較低、

使用時耗電較低、因體積小且重量輕而為可攜式、採用可在短時間內測得數據之方法與儀器、易於操作或使用，且只要持續保持上網，即可持續提供即時性（real-time）

及高時間與空間解析度（high temporal and spatial resolutions）之資料（Borghi et al., 2017: 1, 12; Broday & Citi-Sense Project Collaborators, 2017: 2; English et al., 2018:

341-343; Hu et al., 2016; Othman & Shazali, 2012; The Crowd & The Cloud, 2017; Yi et al., 2015: 31392, 31397-31399），其之所以受廣泛應用，乃因有相關需求及技術發展之配合。

在技術發展部分，近年來電機工程領域之發展，包含微製程技術

（microfabrication techniques）、微機電系統（Microelectro-mechanical Systems）、低耗電感測器、電腦運算能力提升、對使用者友善之資料視覺化，再加上無線網路之普及，有助於使微型感測器普及與增加應用（Snyder et al., 2013: 11369）。

在需求部分，則與以政府所設專業測站監測空氣污染之不足之處有關。空氣品質之時間與空間變異性大，同一地點於一天中之不同時間或一年中之不同季節，或同一時間或季節之不同地點，整體空氣品質及指標污染物種類皆可能有顯著差異

11 「空氣污染防制法施行細則」第11 條至第 13 條分別明文規定空氣品質監測站之種類、站址選定之考慮因素、各類測站應測定項目與得測定項目。

12 美國之監測體系詳情請見：https://www.epa.gov/aqs；中國大陸之監測體系詳情則請見孫岩章等

（ 2014 ： 35-47 ）及

http://www.cnemc.cn/showReport.do?cateId=2092923&contentId=210003005&siteId=2002。

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（李崇德等，2017；張立農等，2015；張艮輝等，2016；黃淑倫等，2016；葉惠中等，2014；詹長權等，2014）。例如，在其他條件相同之狀況下：

1. 交通尖峰時段之污染物濃度較離峰時段來得高。

2. 一般而言，各季節空氣品質由低至高為冬季、秋季、春季、夏季；不同季節氣溫、風向及風速不同，氣溫高易生大氣光化學反應而產生衍生性空氣污染物，風向及風速會影響空氣污染物擴散之方向與範圍。

3. 鄰近污染源（可能是境內或境外、固定或移動式）之區域，空氣污染物濃度較高。

4. 盆地地形易使污染物累積而不易消散。

5. 位於上風處或下風處、迎風面或背風面也有所差異。

此外，就我國而言，以下兩者可能同時是使微型感測器更加普及之成因與感測器普及化之結果：一是政府測站所提供之數據或政府對空氣污染現象所為之解釋，

可信度遭受民眾質疑；例如，環保署曾發現林園測站於2016 年 12 月至 2017 年 3 月間之PM2.5數值較鄰近測站偏低，事後確認乃因儀器異常所致（行政院環境保護署環境監測及資訊處，2018）；又例如，針對2018 年 4 月初臺西測站因 PM10 濃度達到879μg/m3，致 AQI 數值達到 500（危害等級）之情形，環保署認為是臺西本地揚塵及境外沙塵暴污染所致，但環保團體認為真正原因可能與濁水溪或六輕有關，否則無法解釋為何臺西周邊測站 AQI 數值僅為普通等級（台灣健康空氣行動聯盟，2018）。二是政府測站可能在關鍵時刻失靈，無法僅依賴政府測站所提供之空氣品質資料；例如在2018 年 4 月初臺西測站 PM10 濃度達到 879μg/m3 之同時，

鄰近之崙背測站卻於2018 年 4 月 6 日及 7 日故障，而無法測得相關數據。¹³

13 數據查詢自環保署「環境資源資料庫」中「大氣／環境及生態監測／空氣品質／空氣品質監測日值」項下。

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而政府設置之專業測站為確保資料品質，須採用受認可之儀器並遵循特定之方法及程序，蒐集數據需要時間，¹⁴亦可能需要其他儀器（例如溫濕度控制器、空氣過濾器及內建校準器等）輔助，因而建置成本高昂、耗電、笨重且體積龐大而難以移動，勢必無法構成密集之監測網絡以有效衡量周遭未設有測站地區之空氣品質（即空間解析度不足）並提供近乎即時之資訊（即時間解析度不足）（Hu et al., 2016: 1448; Yi et al., 2015: 31397-31399）。

第二節感測器之類型

空氣品質微型感測器可依據感測標的、感測原理及布建模式等3 方面來分類。

首先就感測標的而言，可分為氣體（gas，如一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、臭氧及揮發性有機物（Volatile Organic Compounds, VOCs）等）及懸浮微粒（PM，如 PM2.5及PM10等）感測器2 類（Castell et al., 2017: 294; Yi et al., 2015: 31400-31406）。其次就感測原理而言，以氣體為衡量標的者，通常透過電化學反應

（Electrochemical）、金屬氧化物（metal oxide）、光離子化檢測儀（photo ionization detector）及光學（Optical）方式感測；而以懸浮微粒為測量標的者，則通常是採用透過光學法感測。¹⁵

14 例如歐盟之「歐洲聯盟2008 年第 50 號準則」（Directive 2008/50/EU）、美國之「室外空氣監測參考方法」（Ambient Air Monitoring Reference and Equivalent Methods，40 CFR Part 53）、中國大陸之「環境空氣品質標準」（GB 3095—2012）及我國「品質保證作業規範」等。再以 PM2.5

為例，依據我國「空氣品質標準」第5 條規定，「細懸浮微粒（PM2.5）濃度監測之標準方法，

以中央主管機關公告之空氣中細懸浮微粒（PM2.5）手動檢測方法為之」；而依我國環保署環境檢驗所公告之「空氣中懸浮微粒（PM2.5）檢測方法－手動採樣法」（NIEA A205.11C），PM2.5須經24 小時之採樣。

15 例如依據我國環保署環境檢驗所公告之「空氣中懸浮微粒（PM2.5）檢測方法－手動採樣法」

（NIEA A205.11C），PM2.5須經24 小時之採樣。相關方法細節可見 Gerboles et al.（2017）及之說明。值得一提的是，測量懸浮微粒濃度之方法有二，一是透過光學法，以光散射（light scattering）、直接成像（direct imaging）或光遮蔽（light obscuration）等方式於幾秒或幾分鐘內得到數據，並可連續測量，且因體積小、輕便、低成本而應用於微型感測。二是透過濾紙蒐集懸浮微粒，並定期拿至實驗室裡面秤重，如貝塔射線衰減法（Beta-ray attenuation method）及慣性質量法（Tapered element oscillating micro-balance technology, TEOM）等；此類方法雖然較為精準，但通常儀器體積龐大、笨重、高成本，無法應用於微型感測上，且因耗時且費力而會造成資料之時間延遲，但此乃多數政府機關使用之方法──例如我國環保署針對懸浮微粒所採方法即為貝塔射線衰減法及慣性質量法，由31 個手動監測站每 3 天採樣 1 次，每次採樣時間為24 小時（行政院環境保護署，2018a：1-3、附錄二-2）。

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最後就布建模式而言，可分為定點式（Static Sensor Network, SSN）、社區式

（Community Sensor Network, CSN）及交通工具式（Vehicle Sensor Network, VSN）

等3 種感測器網絡；定點式之感測器係安裝於路燈、電線桿上或其他慎選之地點，

社區式之感測器則由民眾隨身攜帶，交通工具式則通常安裝於公共運輸交通工具

（如公車、火車、計程車等）上。Yi et al.（2015: 31407-31420）依據以下 6 個面向綜合評估3 種網絡模式之優缺點：

1. 空間解析度（spatial resolution）/機動性（mobility）/地理涵蓋度（geographic- coverage）：指是否可在短時間內涵蓋足夠大之地理區域。

2. 時間解析度（temporal resolution）：指一個定點被測量之頻率。

3. 成本效率（cost efficiency）：指在感測節點方面是否須額外具備定位、傳輸或計算之裝置，及在感測系統層級要設多少節點才可涵蓋特定區域。

4. 耐久度（endurance）：係指供電是否穩定。

5. 維護容易度（maintenance）：係指為確保資料品質，定期換電池與零件及校準感測器之容易度。

6. 資料品質（data quality）：係指資料之精準度（accuracy & precision）。

其結論為，定點式（SSN）在資料品質、時間解析度及耐久度方面表現最佳，但空間解析度差；交通工具式（VSN）是在空間解析度及維護容易度方面表現最佳；社區式（CSN）則是在成本效率方面最佳、空間解析度尚可，但其他方面之表現都差

（整理如表 3）。

表 3 定點式、社區式及交通工具式三種布建模式之安裝地點及長處

定點式 社區式 交通工具式

安裝地點 路燈/電線桿/其他民眾隨身攜帶公共運輸交通工具長處

資料品質時間解析度

耐久度

成本效率空間解析度維護容易度

資料來源：本研究整理自Yi et al.（2015: 31407-31420）。

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第三節空氣品質微型感測之優點與挑戰

運用空氣品質微型感測器，除在提高空氣品質資料之空間與時間解析度，彌補既有固定式專業測站不足之處外，尚有其他用途及正面影響。首先，微型感測器可提供民眾日常生活區域之室內外空氣品質數據，使民眾意識到空氣污染現象，並主動進一步瞭解空氣污染問題之成因及影響（例如是誰在排放哪些化學物質？空氣污染從何而來又為何而生？對社區環境及個人健康有何風險及影響？），有助於提升社區參與及社區意識（Borghi et al., 2017: 12; Gabrys, 2017b; O’Rourke & Macey, 2003: 398-399; Snyder et al., 2013: 11373-11374; The Crowd & The Cloud, 2017; 周桂田等主編，2018：53）。

其次，由於微型感測器所提供之數據相較於既有固定式專業測站，有較高空間與時間解析度，因而較貼近個別民眾之日常生活，對民眾較有感也有較高之參考價值，亦可供發展污染物擴散模型或進行預測（Broday & Citi-Sense Project Collaborators, 2017: 2; Gabrys, 2017a: 15-16）；且因空氣污染可能造成慢性病，若進一步結合諸如智慧型手機、GPS、APP、雲端運算、生理感測器（如測量心率、血氧等）等科技，可連結個別民眾之空氣污染物暴露量及其健康狀態，長期之監測數據可供醫療、公共衛生甚至是訴訟使用（Gabrys, 2017b: 172, 181-182; Hu et al., 2016:

1448; Snyder et al., 2013）。

最後，在掌握數據及瞭解相關知識後，民眾不再只是無助之受害者，而具有論述依據及能力，可積極地改變自身、產生污染之企業及政府之行為，以降低空氣污染及其所帶來之損害。就改變自身行為而言，可嘗試減少在戶外活動之時間或移動時改採替代路線，以減少個人對空氣污染之暴露時間及暴露量（Gabrys, 2017a: 15）。但若要從根本解決空氣污染問題，仍需從污染源本身著手進行污染減量，改變政府政策及產生污染之企業之行為，例如以微型感測器所蒐集到之資料為基礎，讓公部門及產生污染之企業感到受監督與課責之壓力，促成其與社區三方對話。公部門可能為確保資料品質而採取更進一步之採樣，或研究空氣污染對民眾健康之影響，或

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調整空氣品質監測策略及相關政策；而企業則可能採取污染減量措施或睦鄰政策

（Agency for Toxic Substances and Disease Registry, 2016; Gabrys, J. 2017b: 185-186;

O’Rourke & Macey, 2003: 398-404; 周桂田等主編，2018：53）。

儘管微型感測有以上諸多好處，但其所受最大挑戰在於其有無適當之品質保證（Quality Assurance, QA）及品質控制（Quality Control, QC）機制，以確保所測得數據之資料品質（如精密度（precision）及準確度（accuracy）等）。¹⁶隨著微型感測器之普及，公部門及學界之廣為關注其測量原理、取樣工具與方法、使用方式、

是否經過校準及在實驗室與實地不同環境下之績效表現有何差異等議題，甚至有污染者會質疑測量者本身所持立場將使數據有所偏誤，而嘗試貶低該數據之價值

（Borghi et al., 2017: 12; Borrego et al., 2016; Broday & Citi-Sense Project Collaborators, 2017; Castell et al., 2017; Fishbain et al., 2016; Gabrys, 2017b; Gabrys et al., 2016: 1-2;

Gerboles et al., 2017; Muller et al., 2015: 3194-3197; O’Rourke & Macey, 2003: 399- 403; Snyder et al, 2013: 11374; Yi et al., 2015: 31397-31399）。舉例來說，「歐洲空氣污染控制和環境可持續性新感測技術網絡」（European Network on New Sensing Technologies for Air-Pollution Control and Environmental Sustainability, EuNetAir）於 2014 年曾衡量 27 種微型感測器所測得數據與依據參考方法及儀器所測得數據之間之相關係數（R²），發現微型感測器較能精準衡量臭氧（R²可達 0.77）、一氧化碳（R²可達0.87）、一氧化氮（R²可達0.80）及二氧化氮（R²可達0.89）等 4 種氣體之濃度，而微型感測器所測得之二氧化硫（R²最高者僅0.20）、PM2.5（R²最高者僅0.27）及 PM10（R²最高者僅0.36）數據與依據參考方法及儀器所測得數據之相關係數則偏低（Borrego et al., 2016）。事實上，針對空氣品質微型感測器資料品質之問題，我國環保署以2018 年 4 月 10 日環署資字第 1070027208 號公告，委託財團法人工業技術研究院（以下簡稱工研院），辦理空氣品質感測裝置性能測試驗證作業，即工研院受理市售微型感測器廠商申請，將市售感測器與美國聯邦參考方法

16 依據我國環保署「品質保證作業規範」之定義，精密度係指「指一組重覆分析其測定值間相符的程度」，而準確度係指「一測定值或一組測定值之平均值與真實值接近的程度」。

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（Federal Reference Methods, FRM ）及美國聯邦等效方法（ Federal Equivalent Methods, FEM）進行平行比對（空氣品質感測器測試服務平臺，2018）。不論如何，

或許微型感測器所測得資料難以用來做法律上之主張或作為開罰依據，但卻可能是足以引起關注、揭發某些污染事件正進行中、開啟對話或爭取更多投注於環境監測上資源之「夠好的」（just good enough）資料（Borrego et al., 2016: 247; Gabrys, 2017a: 16; Gabrys et al., 2016: 2）。

除了資料品質之外，微型感測器亦應確保其供電穩定、資料傳輸可靠避免「丟包」（packet loss）、耐用（例如避免因潮濕而短路）、機動性、維護之可行性，及是否有擴充和調整軟硬體之彈性以因應感測目標之調整（Othman & Shazali, 2012; Yi et al., 2015: 31421）。綜合本章第一節及第三節所述，專業空氣品質測站與微型感測器之優缺點整理如表 4。

表 4 專業測站與微型感測器特性之比較

專業測站 微型感測器 目的確保資料品質提升時空解析度

獲即時&切身數據感

測器

製造及維護成本

高低

耗電

是否可攜否（大、重）是（小、輕）

測得數據所需時間長短

資料

即時性

低高

時間解析度空間解析度

品質高低

資料來源：本研究整理。

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第四節臺灣空氣品質微型感測案例

在定點式、社區式及交通工具式3 種室外空氣品質微型感測器之布建模式中，

目前我國之社區式則尚在發展中，而定點式案例較多且規模較大。先就社區式（指由民眾隨身攜帶）而言，目前僅有「PM2.5 及奈米微粒監測與控制技術聯盟」¹⁷會員研能科技股份有限公司研發之「隨身空污鼻」（Mobile Nose），其甫於 2018 年 7 月上市。

次就定點式而言，我國定點式室外空氣品質微型感測 5 個主要案例，依據發展時間先後順序，分別是：

1. 公民社會發起：「環境感測器網路系統」（LASS）社群研發並布建空氣盒子 LASS Field Try 及 LASS4U。¹⁸截至2018 年 7 月 23 日，全國分別有 63 個及57 個感測器，共 120 點。¹⁹

2. 民間企業發起：訊舟科技股份有限公司捐贈空氣盒子予 6 直轄市政府。截至2018 年 7 月 23 日，全國 2,734 個訊舟空氣盒子之中，有 1,376 個屬於此類。

3. 公民社會發起：由公民發起之「臺中（中部）原點計畫」，號召公民以低於市價之公益專案價認養訊舟空氣盒子。截至2018 年 7 月 23 日，全國 2,734 個訊舟空氣盒子之中，有148 個屬於此類。

4. 政府發起：「建構民生公共物聯網計畫」中之「環境品質感測物聯網發展布建及執法應用計畫」²⁰分項計畫，由環保署辦理，預計於2017 年至 2020 年

17 該聯盟屬科技部補助產學技術聯盟合作計畫，由交通大學、中央大學、明志科技大學及元培醫事科技大學等4 校之學者專家組成，旨在利用過去於科技部累積之研究成果，協助聯盟中廠商提昇 PM2.5、前趨氣體及室內空氣品質之監測技術（交通大學PM2.5及奈米微粒監測與控制技術聯盟，2018）。

18 LASS4U 是接續於 FieldTry 和空氣盒子後之新專案，繼承兩者優點並加入觸控螢幕與二氧化碳感測器。詳細介紹請參http://lass-net.org/projects/。

19 此下3 個案例之數據來源皆為「PM2.5開放資料入口網站」（https://pm25.lass-net.org/AirBox/）。

20 環保署先於 2017 年推動「環境品質感測物聯網發展布建及執法應用計畫」（2016 年核定），

2017 年 7 月奉核之前瞻基礎建設計畫「建構民生公共物聯網」計畫項下，則納入「環境品質感測物聯網發展布建及執法應用計畫」及「空品物聯網產業開展計畫」。

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在全國工業區、社區、交通密集處及無測站地區布設都會及工業區空品感測器1 萬 200 點，並首先於 2017 年於臺中市布建 500 點（實際為 511 點）。此計畫進行前已先辦理試點計畫「智慧城市簡易空氣品質感測網資料服務計畫」，於2016 年至 2017 年間於桃園觀音工業區（100 點）、新北市鶯歌區（78 點）及高雄市大林蒲地區（22 點）共布建 200 點（行政院環境保護署，2018c；柏昇企業股份有限公司，2017；科技部等，2017）。

5. 政府發起：「建構民生公共物聯網計畫」中之「空品物聯網產業開展計畫」

分項計畫，則由科技部、經濟部、教育部、中研院及國網中心共同辦理，

其中有關空氣品質感測點之布設及汰換，係由中研院及教育部共同辦理，

預計於 2017 年至 2020 年於各地學校布建及汰換共 1 萬 100 點，並已於 2017 年於嘉義縣市、雲林縣、新竹市及金門縣共布建 500 點。以上 2 個分項計畫之工作項目及分年目標整理如表 5。

表 5 前瞻計畫中與空氣品質微型感測相關工作項目及分年目標

「建構民生公共物聯網計畫」

之分項計畫 工作項目（部分） 2017 年

（9 月至 12 月）

2018 年

2019 年

2020

年總計環境品質感測物聯網

發展布建及執法應用計畫

布建都會及工業區

空品感測器 500 2,000 2,700 5,000 10,200 空品物聯網

產業開展計畫

空氣感測點布設 600 2,000 1,800 2,700 7,100 空氣感測點汰換 0 500 1,200 1,300 3,000 布設+汰換小計 600 2,500 3,000 4,000 10,100

單位：點。

資料來源：本研究整理自科技部等（2017：141）。

此5 個案例之所以能謂之「主要」，乃因其數量多且分布範圍廣，且第 4 個及第 5 個案例屬於我國當前重要政策「前瞻基礎建設計畫」之「建構民生公共物聯網」計畫項下。

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除上述5 個主要案例之外，我國亦有其他定點式微型感測器（如表 6），包含：

學界開發者如中研院之 MAPS 及暨南大學所開發之微型感測器，民間企業開發者如BRISE「AI 抗敏天使」、擎亞國際科技股份有限公司之「氣質寶」（Air Mentor）

及其他市售產品，公民社會開發者如柯大物聯網研究室之 Mini AirBox 及 g0v 之 Indie/ProbeCube 等，而臺北市政府甚至嘗試將空氣品質監測作為智慧路燈功能之一（臺北市政府資訊局，2018）。其中值得一提的是，暨南大學曾於2015 年至 2017 年受環保署委託辦理「南投埔里地區PM2.5監測系統及推動空氣污染防制志工制度計畫」及「中部地區空氣污染物微型感測器系統及推動空氣污染防制志工制度計畫」，其透過校內跨科系及與地方政府及非營利組織合作，辦理低階 PM2.5感測器開發、資訊呈現網頁與行動裝置APP 開發、整合與分析監測數據資訊並運用大數據預測空氣品質變化、公民科學志工培訓及政策倡議與論述等事宜，可謂公私協力、

公民科學與空氣品質感測結合之本土案例。戴榮賦等（2017、2018）對上開 2 計畫之運作有詳盡之說明。

表 6 我國定點式空氣品質微型感測案例

發起單位 案例

公部門 環保署 「環境品質感測物聯網發展布建及執法應用計畫」、

「智慧城市簡易空氣品質感測網資料服務計畫」（試點）

中研院+教育部 「空品物聯網產業開展計畫」

學界中研院 MAPS

暨南大學受環保署委託計畫民間

企業

訊舟科技 空氣盒子（EDIMAX AirBox）

BRISE AI 抗敏天使

擎亞科技氣質寶（Air Mentor）

公民社會

環境感測器網路系統

（LASS 社群） LASS Field Try & LASS4U 臺中（中部）原點計畫 臺中（中部）原點計畫

柯大物聯網研究室 Mini AirBox g0v Indie/ProbeCube

註：以網底並加粗體標示者，為本研究關注之主要案例。

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而在感測器之開發、推廣、布建與維護之外，感測所得數據之公開與視覺化亦屬必要，如此可以滿足公民知的需求，使公民可依空氣品質數據決定是否進行戶外活動，並對政府進行課責。就國家級空氣品質監測常規測站而言，其所測得數據公開於「空氣品質監測網」、「環境資源資料庫」、「環境資源資料開放平臺」、「環保統計查詢網」等網站（如表 7）及「環境即時通」行動裝置 APP，並每年出版空氣品質監測報告（如行政院環境保護署（2018a））；而除「環境資源資料開放平臺」外，

其餘皆有資料之視覺化展現，²¹此外亦有 10 多個利用這些數據開發出之網站或行動裝置 APP。²²另就微型感測器而言，目前主要透過表 8 之 4 個平臺公開與視覺化感測所得數據，其視覺化成果如。

表 7 環保署空氣品質感測之資料公開網站

網站網址

空氣品質監測網 https://taqm.epa.gov.tw/taqm/tw/default.aspx 環境資源資料庫 https://erdb.epa.gov.tw/

環境資源資料開放平臺 https://opendata.epa.gov.tw/Home/

環保統計查詢網 https://stat.epa.gov.tw/

表 8 空氣品質微型感測之資料公開及視覺化主要網站

網站 開發與維護者 網址

g0v 零時空污觀測網 g0v 零時空污觀測專案 https://airmap.g0v.asper.tw/v5/#/map PM2.5開放資料入口網站中研院及LASS https://pm25.lass-net.org/

EdiGreen AirBox 空氣盒子訊舟科技 https://airbox.edimaxcloud.com/

https://ab2.edimaxcloud.com/

紫豹在哪裡黃維嘉 https://purbao.lass-net.org/

21 另有「空氣品質監測資訊整合展示平臺」資料視覺化平臺（網址：http://airtw.gi- tech.com.tw/GISPlatform.aspx#），惟目前仍在建置中。

22 這些應用服務之清單詳見：https://opendata.epa.gov.tw/AppArea/AppList/。

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圖 3 「g0v 零時空污觀測網」視覺化成果

資料來源：g0v 零時空污觀測網

圖 4 「PM2.5開放資料入口網站」視覺化成果

資料來源：PM2.5開放資料入口網站

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圖 5 「EdiGreen AirBox 空氣盒子」視覺化成果

資料來源：EdiGreen AirBox 空氣盒子網站

圖 6 「紫豹在哪裡」視覺化成果

資料來源：「紫豹在哪裡」網站

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第三章文獻回顧

第一節公私協力之定義

「公私協力」（public-private collaboration）係指公共政策之規劃與執行過程中，

有公部門與非公部門（包含私部門、公民社會之個人與團體）行為者之參與；所謂參與，其頻率有定期或不定期之分，涉入程度則可能是較低之諮詢或討論、或是較高而對政策有實質影響力，甚至是公部門與私部門發展出長期的、共同分擔風險的契約夥伴關係（Ansell & Gash, 2007: 2-3; Bevir, 2009: 47-48; OECD, 2012: 18），其行為者及要素可整理如圖 7。一般而言，文獻認為公私協力有若干優點，例如：加速決策過程，廣泛照看到政策各面向與各利益，帶來新技術、專業與觀點而有助於產生創新政策，使政策有正當性，賦權予公民等；但也有論者認為會造成效率低落

（Bevir, 2009: 48-49）。在空氣品質微型感測領域，感測器之開發、推廣、布建、使用與維護，以及感測資料之蒐集、分析、視覺化與加值應用等方面，需要公部門、

學界、民間企業及公民社會分別貢獻自身所長。

圖 7 公私協力之行為者及要素

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第二節群眾外包之定義、類型與實例啟發

「群眾外包」（Crowdsourcing）由「群眾」（crowd）與「外包」（outsourcing）

兩字結合，乃Jeff Howe 與 Mark Robinson 於 2006 年創造之詞彙。其作為一項運用科技及社群解決問題之工具，起初用於企業和電腦科學領域，之後漸漸拓展到公共治理層面，廣納公民參與並賦權予公民，旨在解決影響公民生活之公共問題（如社會與環境議題），並可收指引政府施政方向、增加政府效能及正當性之效（Brabham, 2013: 7-9; Certomà et al., 2015: 99-100, 103; Liu, 2017: 656, 663; Muller et al., 2015;

Williams, 2013: 22）。

Howe（2006）對群眾外包之定義為：透過公開號召，將傳統上由公司或機構受雇者執行之工作，外包給不特定之人群網絡。美國參眾兩院於 2016 年 12 月通過並經歐巴馬總統於2017 年 1 月簽署之「群眾外包及公民科學法」（Crowdsourcing and Citizen Science Act of 2016，即美國法典第 15 篇第 3724 條（15 U.S. Code § 3724）），則將「群眾外包」定義為「是透過請求一群個人或團體（特別是線上社群）

自願貢獻，以取得所需服務、點子或內容之方法」。Estellés-Arolas 及 González- Ladrón-de-Guevara（2012: 191-197）則自 2006 年至 2011 年之 40 個原創定義中，

進一步將群眾外包之內涵歸納為群眾、發起人及過程等3 個面向、共 8 個要素，分述如下，並圖示如圖 8：

1. 群眾（the crowd）：

(1) 組成：一群人，該群人所需之數量、知識及異質性視個案而有所不同。

(2) 所做工作：群眾自願投注努力、金錢、知識及經驗等，以完成有具體目標之任務，任務之複雜度視個案而有所不同。

(3) 所獲回報：滿足某種需要，不論是經濟性、社會認同、自尊或個人技能發展。

2. 發起人（the initiator）：

(1) 身分：可能是個人、機構、非營利組織或公司

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(2) 群眾之努力為其帶來之利益：解決問題之對策 3. 過程（the process）：

(1) 過程類型：線上群眾參與 (2) 號召方式：公開號召 (3) 媒介：網路

圖 8 群眾外包之內涵及要素

具體而言，群眾外包之實際案例包含開放公眾協作編輯地圖之 OpenStreetMap，

其可產生 Goodchild（2007）所謂「自願性地理資訊」（Volunteered Geographic Information, VGI）（Certomà et al., 2015: 93, 100）；而 Google Map 亦運用群眾外包機制（Bradley, 2017），開放公眾提供某地點之照片及造訪者評價等資料，經分析後產生如某地點各時段造訪人潮等之有用資訊，或是藉由使用者上傳資料而能提供即時路況資訊（Zhang, Yanru et al. 2018: 604）。經由許多個人之檢視、貢獻及 回饋，可提升資訊之數量及品質（如精確與即時），對其他使用者帶來利益。

雖然 OpenStreetMap、Google map、Wikipedia、Flickr、ResearchGate 及 YouTube 等平臺都需要群眾透過網路參與，有論者也認為屬於群眾外包之實例；但若以

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Estellés-Arolas 及 González-Ladrón-de-Guevara 之定義來評斷，這些案例或因無明確目標、或因無明確發起群眾外包者等原因，而不足以算是群眾外包之案例。而 InnoCentive 及 Amazon Mechanical Turk 網站平臺則屬此最嚴格定義下之群眾外包，

因為在該網路平臺中，有發起人公開提出某些需被解決之問題，再由群眾提出對策或代為解決；最後發起人之問題可獲解決，而群眾可獲得報酬，雙方皆獲益。

就群眾外包之類型而言，Brabham（2013: 10-20）強調，群眾外包是以解決問題為導向之過程，可依實務工作者所欲解決之問題分為 4 類，包含：

1. 資訊管理 ─ 蒐集資訊：知識探索及管理（ knowledge discovery and management）。

2. 資訊管理─分析資訊：分散式人類智慧任務分包（ distributed human intelligence tasking）。

3. 點子發想─解決經驗上之問題：問題解決挑戰賽（broadcast search）。 4. 點子發想─發想並可選擇落實哪些創新之點子：同儕審閱提案並決定

（peer-vetted creative production）。

上述 4 類亦為美國加州「2017 年群眾外包及公民科學法」（Crowdsourcing and Citizen Science Act of 2017）中所肯認群眾外包保護與促進公共衛生之可能方式，除此之外，該法認為可能之利用方式亦包含蒐集與分享資料、加強環境保護時之公共參與、

提升對污染/危險地點/執法活動之意識等。

Muller et al.（2015: 3186-3194）在分析氣候及大氣科學中之群眾外包案例時則認為，群眾外包有 3 個值得注意之面向。首先是依據有無人為參與，可分為有生命的（animate）和無生命的（inanimate）群眾外包，前者係指需要某些形式之人為介入，後者係指藉由環境感測器及其網絡取得資料。其次是資料蒐集與上傳之自動化程度，可分為全自動化（雖然環境感測器之安裝時可能需要人為介入，但會自動蒐集與上傳資料）、半自動化（如感測器自動蒐集但需人為上傳）及手動（即蒐集與上傳都需由人來做）。其三為參與者之主被動性，主動式（active）群眾外包係指人們需時常介入如蒐集與上傳資料之工作，被動式（passive）群眾外包則係指人們

臺灣空氣品質微型感測公私協力與群眾外包之研究

國立臺灣大學社會科學院政治學系 碩士論文

National Taiwan University Master Thesis

臺灣空氣品質微型感測公私協力與群眾外包之研究 A Study on the Public-Private Collaboration and

Crowdsourcing in Measuring Air Quality with Microsensors: Taiwan’s Experience

戴廷宇 Ting-Yu Tai

指導教授：王宏文 博士 Advisor: Hong-Wen Wang, Ph. D.

中華民國 107 年 8 月

August 2018

口試委員審定書

謝 辭

摘 要

Abstract

目 錄

圖目錄

表目錄

第一章 緒論

第一節 研究動機

第二節 研究問題與章節安排

國家級監測站 地方區域監測站 智慧城市感測點

校園&公民科學感測器

第二章 空氣品質微型感測簡介

第一節 緣起及感測器特色

第二節 感測器之類型

第三節 空氣品質微型感測之優點與挑戰

第四節 臺灣空氣品質微型感測案例

第三章 文獻回顧

第一節 公私協力之定義

第二節 群眾外包之定義、類型與實例啟發

國立臺灣大學社會科學院政治學系碩士論文

指導教授：王宏文博士 Advisor: Hong-Wen Wang, Ph. D.

謝辭

摘要

目錄

第一章緒論

第一節研究動機

第二節研究問題與章節安排

國家級監測站地方區域監測站智慧城市感測點

第二章空氣品質微型感測簡介

第一節緣起及感測器特色

第二節感測器之類型

第三節空氣品質微型感測之優點與挑戰

第四節臺灣空氣品質微型感測案例

第三章文獻回顧

第一節公私協力之定義

第二節群眾外包之定義、類型與實例啟發