中 華 大 學

中 華 大 學 碩 士 論 文

高速公路拓寬方案之評選

Evaluation and Selection of National Freeway Widening Program

系 所 別：土木與工程資訊學系碩士班 學號姓名：E09704007 歐士平 指導教授：吳淵洵 博士

中 華 民 國 九 十 九 年 八 月

i

摘 要

縱貫臺灣西部走廊之國道1號高速公路自1978年全線通車以來，已成為台灣 本島西部走廊南北交通主要運輸幹道，更帶動了整體經濟之蓬勃發展。然而由於 交通量逐年成長，部分路段交通已呈現飽和狀態而亟須拓寬。鑑於國道交通流量 龐大，因此拓寬方案必須以對現有交通衝擊最小、最節省施工時間及經費，並符 合部頒路線設計規範方式為之，俾有效紓解容量不足問題，因此本研究針對高速 公路拓寬之構造方案進行評估，探討研選方案之各項影響因素，歸納利弊得失，

期能以科學法則建立拓寬方案之評選模式。

本研究首先確定研究目的，藉由文獻研讀及探討，整理高速公路拓寬常見 之路堤、橋梁、路塹及隧道等 4 種構造型式及工程施工對環境之影響因素等，以 層級分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP)評估路權用地因素、施工環境因素、

建設經費因素及工程風險因素等 4 項評估準則之相對權重及細項評估標的之相 對權重。經由層級分析法建立各項準則之層級架構，根據高速公路拓寬需求，研 擬拓寬方案，透過政府機關、顧問公司工地現場監造人員及營造廠商等相關專業 人員問卷調查，對高速公路拓寬與平原區、都會區及山區等 3 種不同區域型態之 間的關係形態、準則之權重，與最佳拓寬方案之選擇，利用層級分析法進行整理 與分析，以獲得影響因素相對權重及其排序。最後以國道 1 號高速公路五股楊梅 段拓寬工程及國道 2 號高速公路機場支線拓寬工程為實證。經由問卷的設計並依 層級分析法之權重評選依據，選擇最佳之拓寬方案。

經由問卷分析本研究結果於平原路段，選擇路堤方案；於都會區路段，選 擇橋梁方案；於山區側路段，選擇橋梁方案，研究所得之結果可供後續政府在評 估高速公路拓寬參考。

關鍵詞：高速公路、道路拓寬、路堤、橋梁、層級分析法

ii

Abstract

National Freeway 1 which went into full operation in 1978 has become a major route for transport between cities on the west corridor of Taiwan and facilitated economic development of the entire nation. With the gradual growth of traffic demand, some sections of this highway have reached their maximum traffic capacity and need to be widened. As the traffic on national freeways is heavy, expansion plans should be able to solve the insufficiency of traffic capacity according to the route design of Ministry of Transportation and Communications causing minimum traffic impact and using minimum construction time and costs. This study thus evaluated freeway expansion plans to explore factors affecting the various aspects of freeway expansion and develop an expansion plan evaluation model using scientific methods.

This study first clarified the goals of the research. Through literature review and discussion, factors affecting the construction and environmental impacts of the four common freeway expansion plans, namely embankment, bridge, cut, and tunnel were explored. Analytic hierarchy process (AHP) was applied to weight four criteria, including right-of-way land for freeway, construction environment, construction budget, and engineering risk, as well as their respective sub-criteria. Later, this study attempted to find optimal freeway expansion plans based on the hierarchical structure of the criteria and practical demands. A questionnaire was administered to government departments, site supervisors of consultant companies, and professional staff in construction companies to explore the relationships between freeway expansion plans and three types of construction areas, namely plain area, urban area, and mountain area, and the weight of each criterion. The results were analyzed using AHP to obtain the relative weight and ranking of each criterion. Finally, this study used the Freeway 1 Wugu-Yangmei section expansion project and the Freeway 2 airport access section expansion project as empirical examples. The criteria derived from questionnaire survey and AHP were used to select optimal expansion plans.

Results suggested that the embankment plan is more suitable for plain areas and the bridge plan is more suitable for urban and mountain side areas. The results could be a reference for government authorities on evaluation of freeway expansion plans.

Keywords: Freeway,Highway Widening,

Embankment,Bridge,Analytic

Hierarchy Process (AHP)

iii

誌 謝

從論文題目的擬訂、觀念的啟發與論文的架構等研究理論及方法的應用，

承蒙恩師 吳淵洵教授的悉心指導與教悔，才能順利完成，恩師不但學識淵博，

其為人正直且樂於助人的行為，實令學生深感佩服與景仰。在學生學習過程中，

恩師百忙之中，仍勉力細心且耐心教導，使得本論文能夠順利完成，實令學生心 中萬分感動，老師的教導之恩，永誌難忘，學生當以恩師為學習榜樣，盼望自己 有一天也能具有足夠能力幫助別人。

在論文口試過程中承蒙李煜舲教授、呂志中教授不吝給予寶貴意見，感謝 周南山教授、楊朝平教授擔任論文審核委員時，給予諸多指正與建議，使本論文 更臻充實、完整，讓學生受益匪淺此外，使本論文得以更加詳實完備，在此致上 最誠摯的敬意與謝意。

在本研究過程中，感謝諸位在膱學長及同學的鼎力相助，使得本論文更加 充實與完善。在求學期間，感謝系上老師們的諄諄教誨；感謝慶源、明宏、憲忠、

姿潔…給予關心和鼓勵，同窗情誼，此生難忘。

最後感謝雙親、岳母及老婆全力的支持與鼓勵，讓我無後顧之憂，全心全 力的完成學業。僅將本論文獻給我敬愛的雙親、岳母以及親愛的老婆，並給吾子 翌聖、翊嫻一種正面示範！

士平 謹誌 中華民國九十九年八月于內湖

iv

目錄

中文摘要...i

英文摘要...ii

謝誌... ...iii

目錄... iv

圖目錄... ...vi

表目錄...vii

照片目錄... viii

第一章 緒論...1

1.1 研究背景...1

1.2 研究目的及內容...1

1.3 研究流程...1

第二章 文獻回顧... ...3

2.1 高速公路構造方式探討...3

2.2 高速公路拓寬對環境之影響...10

2.3 高速公路拓寬方案之研究...15

2.4 分析方法...17

第三章 研究方法...19

3.1 層級分析法...19

3.1.1 層級分析法之演進...19

3.1.2 層級分析法之特性基本假設及目的...20

3.1.3 層級分析法進行步驟與理論基礎...25

3.2 層級架構...30

3.3 構面因素與評估準則...33

3.3.1 路權用地因素...33

3.3.2 施工環境因素...33

3.3.3 建設經費因素...35

3.3.4 工程風險因素...36

3.4 問卷設計與執行...37

v

第四章 問卷分析與個案實證研究...39

4.1 初步方案之篩選...39

4.2 準則權重與拓寬方案之建立...41

4.2.1 構面層面...41

4.2.2 準則層面...43

4.3 個案實證...51

4.3.1 國道 1 號五股至楊梅段拓寬工程計畫...51

4.3.2 國道 2 機場支線拓寬工程計畫...54

4.3.3 國道 1 號汐止至五股拓寬工程計畫...55

4.4 特殊狀況...56

4.4.1 順向坡地性...56

4.4.2 文化遺址...58

4.5 小結...60

第五章 結論與建議...67

5.1 結論...67

5.2 建議...68

參考文獻...69

附錄一.高速公路拓寬方案之評選問卷(方案篩選)...72

附錄二.高速公路拓寬方案之評選問卷(構面評比)...81

vi

圖目錄

圖1-1 研究流程...2

圖3-1 AHP之進行流程...22

圖3-2 AHP層級架構示意...29

圖3-3 層級架構分析圖...31

圖4-1 評估準則構造影響(政府機關)...44

圖4-2 評估準則構造影響(顧問公司)...46

圖4-3 評估準則構造影響(營造廠商)...48

圖4-4 評估準則構造影響(整體決策)...50

圖4-5 國道1號五股至楊梅拓寬工程範圍...53

圖4-6 國道2機場支線拓寬工程範圍...55

圖4-7 國道3號3.1k處邊坡崩滑...56

圖4-8 於順向坡不良地性構造時高速公路拓寬方案之研選...57

圖4-9 層級結構分析圖(政府機關)...63

圖4-10 層級結構分析圖(顧問公司)...64

圖4-11 層級結構分析圖(營造廠商)...65

圖4-12 層級結構分析圖(整體決策)...66

vii

表目錄

表2-1 建構方案優缺評估表...9

表2-2 高速公路拓寬施工可能造成之環境污染表...10

表2-3 高速公路拓寬方案對環境之影響評估架構...16

表3-1 AHP評估尺度...29

表3-2 評估矩陣隨機指標值...29

表3-3 決策參與準則層級分析...32

表3-4 高速公路拓寬方案構面因素及評估準則...37

表3-5 受訪對象...38

表4-1 平原側路段拓寬的施工方案之權重...39

表4-2 都會區路段拓寬的施工方案之權重...40

表4-3 山區側路段拓寬的施工方案之權重...40

表4-4 各構面層面權重比較...41

表4-5 各準則層面權重比較(政府機關)...43

表4-6 各準則層面權重比較(顧問公司)...45

表4-7 各準則層面權重比較(營造廠商)...47

表4-8 各準則層面權重比較(整體決策)...49

表4-9 國道1號五股至楊梅拓寬工程比較表...60

表4-10 國道2機場支線拓寬工程範圍比較表...61

表4-11 國道1號汐止至五股拓寬工程比較表...61

viii

照片目錄

照片2-1 路堤型式拓寬形貌...3

照片2-2 橋梁型式拓寬形貌...4

照片2-3 路塹型式拓寬形貌...6

照片2-4 隧道型式拓寬形貌...7

1

第一章 緒論 1.1 研究背景

國道 1 號高速公路自 1978 年全線通車以來，由於國內經濟持續成長，國民 所得以及生活水準日益提高，車輛持有率及公路交通需求急遽增加等諸多因素之 影響，導致道路交通負荷日趨嚴重，已逐漸呈現飽和之現象，尤其以位於北、中、

南三大都會區之路段為甚。有鑑於此，政府乃著手進行國道 1 號高速公路拓寬改 善計畫。

國道 1 號及國道 2 號高速公路拓寬係在既有路權範圍內辦理拓寬工程，而國 道 1 號高速公路目前仍扮演著西部走廊南北運輸交通動脈的重責大任。因此如何 顧及既有設施維護及車輛通行功能完整與安全；又要在有限的路權空間內兼顧施 工及品質，拓寬工程的複雜及困難度實為本工程之特色。

1.2 研究目的及內容

本研究係針對國道 1 號及國道 2 號高速公路拓寬之方案進行探討，考量高速 公路拓寬建造方式以及準則評估分析，藉由研究的方案之選擇、評估分析結果，

擬訂最適切拓寬方案，主要研究的內容包括：

1. 高速公路拓寬之構造方案：列舉高速公路常見之構造方案，進而剖析各方案 的優、缺點與施作時機，以做為研究設計適用方式的參考依據。

2. 通過不同區域之型態：探討通過不同地形，針對高速公路拓寬需求所產生的 各種不同型態之構造方案，探討限制與發展之考量，以作為拓寬方案研擬之 參考；研究中所探討之不同類型，係以國道1號五股楊梅段及國道2機場支線 為主為參考之方案評選依據。

3. 探討最佳構造方案：根據高速公路拓寬需求，研擬數種拓寬方案，並透過層 級分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP)之分析，研選最佳方案。

1.3 研究流程

本研究首先確定研究主題、目的與範圍，透過文獻研讀及探討，整理高速

2

公路拓寬構造方式及工程施工對環境之影響因素，利用層級分析推估準則之間的 重要性，求算評估準則之相對權重，並依據某些基準進行各替代方案的評估，以 決定各替代方案的優勢順位，然後找出適當的方案以選出適合之工法。經由層級 分析法建立各項準則之層級架構，透過相關專業人員問卷調查，對高速公路拓寬 構造方案與 3 種不同地形之間的關係形態、準則之權重，與最佳拓寬方案之選 擇，利用層級分析法進行整理與分析，以獲得影響因素相對權重及其排序。以國 道 1 號高速公路五股楊梅段拓寬工程計畫及國道 2 號高速公路機場支線拓寬工程 計畫為實證。經由問卷的設計並依層級分析法(AHP)之權重評選依據，選擇出最 佳之拓寬方案，其研究流程說明如圖 1-1 所示：

圖 1-1 研究流程 高速公路拓寬方案之評選

文獻探討

選擇研究方法

高速公路拓寬構造方案

工程對環境之影響

指標評估

問卷設計

實證案例評估

結論與建議

評 估 方 案

3

第二章文獻回顧 2.1 高速公路拓寬構造方式探討

高速公路拓寬係在既有路權範圍內辦理拓寬工程，主線兩側各拓寬約 3.27m，車道寬由 3.75m 縮減為 3.65m；拓建後中央分隔帶寬度為 3.0m，兩側內 路肩各為 1.0m，外側路肩為 3.0m；現有中央分隔帶金屬護欄若無縱坡調整或施 工改道需拆除者維持現況，其餘部分改建為鋼筋混凝土護欄。(財團法人中華顧 問工程司，2005)

如表 2-1 所示，高速公路一般常見構造包括路堤、橋梁、路塹及隧道等型式，

分別針對每 1 項構造型式評估優缺點及適用時機，細節說明如次（周南山等，

2008）：

一、路堤型式(照片 2-1)

為道路設計主體構造型式，設計上常採用於平原路段或丘陵地區，主要因該 地區橫向穿越能以較長距離相連接，且該地區能取得之路權相對較無爭議，另在 山區道路設計上，高路堤段一般在下列兩種情形下出現，一是在斜坡上，受山體 橫向坡之影響，路基一側的路堤邊坡伸出較遠，形成高路堤段。二是在路線通過 U 型山間或 V 型谷地平原時形成高路堤段。

照片 2-1 路堤型式拓寬形貌(歐士平攝)

4

高速公路拓寬設計路堤型式之優點（周南山等，2006）：

1. 能充分利用前後路段或隧道之剩餘土方，減少棄方處理之困難。

2. 工程建設經費較節省。

3. 道路施工可有效減少對環境之破壞。

4. 增加車輛行進之整體視覺景觀。

高速公路拓寬設計路堤型式之缺點（周南山等，2006）：

1. 增加路權用地徵收，必引起人民抗爭。

2. 易就環境生態衝擊，負面影響較大。

3. 易造成道路兩側整體發展受阻。

4. 降低週遭土地再使用率。

5. 施工方式易造成當地噪音及空氣汙染。

二、橋梁型式(照片 2-2)

高速公路常以設計橋梁作為跨越山谷、河川或是難以承載路面的區段，而建 置橋梁亦可作為提升路線水平度、平坦度，減少道路視距限制的權宜作法。

照片 2-2 橋梁型式拓寬形貌(國道高速公路局，2008)

5

高速公路拓寬設計橋梁型式之優點（周南山等，2006）：

1. 可利用既有高速公路路權拓寬，無需再用地徵收。

2. 跨越高速公路拓寬施工不影響既成道路通行。

3. 落墩施工處可減少對山區自然環境之破壞。

4. 有效減少對鄰近百姓之空氣汙染產生。

5. 可增加景觀地點整體辨識度。

高速公路拓寬設計橋梁型式之缺點（周南山等，2006）：

1. 所需工程建設經費較高。

2. 易造成橋梁河川截面口縮減。

3. 營建材料使用量增大，造成環境過度之破壞。

4. 影響鄰近周遭土地再利用價值。

5. 人員機具通行易造成山區樹木遭砍伐破壞。

三、路塹型式(照片 2-3)

在地形起伏的山區之中，為維持道路平縱面之需求，於道路雙邊或單側與鄰 近道路之相連接，與高速公路連接的部分，經常利用匝環道連繫鄰接道路或於交 流道處設計鑽石型(苜蓿葉型)交流道連接相鄰道路。一般而言，路塹型式施工常 可減輕對鄰近地區道路之衝擊，且不像高架或平面道路會造成視覺影響，車輛行 進間可降低噪音產生之污染，惟於道路兩側宜施作阻隔設施(如護欄、防音牆等)。

依據高速公路拓寬的價值、形式、土壤、地形、排水情況及交流道需求等，

道路本身無需維持平均路權寬度，且以簡單的設計，減少開挖的數量，可使整體 邊坡更為平坦。

6

照片 2-3 路塹型式拓寬形貌(歐士平攝)

高速公路拓寬設計路塹型式之優點（周南山等，2006）：

1. 對於高速公路橫向連結，僅需施作附加之結構物即可跨越通行，施工期間不 致影響車輛通行。

2. 於高速公路拓寬路權內配合種樹、植生，可增加造成美觀。

3. 對於既成道路通行不致影響。

4. 可有效降低車輛通行噪音。

高速公路拓寬設計路塹型式之缺點（周南山等，2006）：

1. 附掛之公共管線施工中配合臨時遷移費用高。

2. 邊坡開挖後將造成地下水流竄，影響路基整體結構。

3. 增加人、車跨越高速公路之危險性。

四、隧道型式(照片 2-4)

在公路規劃設計上對環境、水土與生態保護配合方面，採行隧道型式是一種 較佳工程方案之一，隧道拓寬對於道路使用而言，較為缺乏美感及整體性，一般 隧道使用時機如下：

7

1. 為行經鐵路、機場、航空站及跑道等。

2. 臨近之交流道地區道路呈不規則斜交。

3. 現況或都市計畫已產生改變。

4. 可用之高速公路路權不足。

一般而言，因隧道型式造價成本最高，所以路線或路廊之適當性，攸關整體 隧道之經濟性與安全性，因此在設計上不僅需考量地質、地形、生態環境、水文 與水理條件，尚需兼顧施工條件、週邊環境及管線等因素。

照片 2-4 隧道型式拓寬形貌(國道新建工程局齊柏林攝，2009)

高速公路拓寬設計隧道型式之優點（周南山等，2006）：

1. 適合立體運輸型態建置。

2. 減少對鄰近當地百姓影響。

3. 對於地形、地貌之破壞及生物棲地影響最小。

4. 可有效減少路塹邊坡開挖。

高速公路拓寬設計隧道型式之缺點（周南山等，2006）：

8

1. 行車缺少整體性美感。

2. 行車噪音有放大的效應。

3. 工程建設經費最龐大。

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構造方式 適用時機 優點 缺點 圖說

路堤方案 (Elevated freeway on Embankment)

 路權範圍較寬

 適合地面拓寬

 丘陵及平原區域

 工程施工費用較低  施工用地範圍較大

 空間易阻隔

橋梁方案 (Elevated Freeway on

Structure)

 地下水位較高

 公共管線密集複雜

 高速公路路權不足

 現有設施使用無影響

 保留較多空間

 適合立體交通運輸

 施工及維護費用高

 橋下路權管理困難

 與週遭環境衝突

路塹方案 (Depressed

Freeway)

 高程需配合調整  對鄰近區域影響較低

 交通噪音量較低

 施工過程可配合美化

 附掛公共管線配合遷移費用 較高

 開挖後將造成地下水流竄，影 響路基結構

 增加人、車跨越高速公路之危 險性

隧道方案 (Tunnel Freeway)

 地面可供其他使用

 機場及鐵路設施穿越

 天然地形受限制

 適合立體運輸建置

 減少對鄰近百姓影響

 對於地形、地貌之破壞及 生物棲地影響最小

 可減少路塹邊坡開挖

 行車缺失整體美感

 行車噪音有放大的效應

 工程建設經費最龐大 表 2-1 建構方案優缺評估表（周南山等，2008）

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2.2 高速公路拓寬對環境之影響

目前國道高速公路拓寬方案計有路堤方案、橋梁方案、路塹方案及隧道方 案，一般而言，施工過程將造成環境破壞(包括人為破壞及自然破壞)，針對施工 項目所造成環境破壞影響程度及環境污染，說明如表 2-2，可區分「最常發生」、

「常常發生」及「可能發生」。

表 2-2 高速公路拓寬施工可能造成之環境污染（周南山等，2008）

構造物開挖 及清除

假設工程施 工道路

基礎及基樁 工程

土方工程 橋梁工程 隧道工程

1 噪音 ◎ ◎ ◎ ◎ ◆ ◎

2 震動 ◎ ◎ ◎ ◎ ◆ ◎

3 空氣污染 ◎ ◎ ◆ ◎ ★ ◎

4 廢棄物 ◎ ◎ ◆ ◎ ★ ◆

5 水污染 ◎ ◆ ◎ ◆ ◆ ◆

6 土壤污染 ◎ ◆ ◆ ◎ ★ ★

7 地貌破壞 ◎ ◎ ◎ ◎ ★ ★

8 棲地干擾 ◎ ◎ ◎ ◎ ◆ ◆

9 植生破壞 ◎ ◎ ◆ ◎ ◆ ◆

注:『◎』最常發生「◆」常常發生『★』可能發生

由於高速公路拓寬工程計畫為政府推動之重大工程建設，其施工範圍極廣，

包括交流道增改建、服務區整修及收費站擴建等多項設施，故在高速公路拓寬工 程施工期間、服務區整修施工期間，均將對高速公路沿線之環境產生相當程度之 影響。其衝擊之深度與拓寬工程計畫之各項軟硬體宣導措施相關，一般影響包 含：節省通行費用、時間，增加交通運輸服務功能，增進區域整體經濟發展，推 動觀光產業發展，增加當地人口就業機會及平衡勞動資源等；而其可能影響之衝 擊包含：噪音污染、空氣污染及水污染，破壞整體自然及人文景觀寶貴資源，造 成用地徵收、地上物遷移、公共管線設施拆遷，阻礙社區及區域之整體發展等。

依據前述環境系統之分類，以台灣地區目前國道1號高速公路拓寬，即已避

11

開環境敏感地區與都會區發展區域，故不會對上述自然環境中之生物產生人為干 擾與破壞；而其物理環境中有關能源利用與土地徵收亦納入拓寬工程設計中。以 本研究而言，其較可能對都會地區人為環境污染產生嚴重影響，高速公路無可避 免之行經都會區，雖非該管轄之高度發展地區，必也因此交通重要骨幹之通過直 接或間接影響該轄之實質與非實質之空間結構，擬就其於高速公路拓寬整體施工 環境所形成之具體影響進行初步之探討。（何光鎧，2006）

（一） 人為環境影響 1. 土地使用

高速公路拓寬對於其沿線地區及附近地區之土地利用型態將產生重大的改 變，繼而影響到鄰近城市區域之發展；其所通過的區域，由於改變了當地交通之 運輸狀況，致使原有之土地利用型態產生變化。如原為農業耕作使用為主的區 域，由於交流道的新建改善，增加當地交通的便利，使當地人口大量遷徙，住宅 增多而轉變為以適合居住為主的社區；或可能由於運輸成本及勞工成本的調降，

進而轉變成工業區；另有可能由於當地之都市計畫與公共建設未能搭配，或就業 人口機會未能確實增加而使人口逐步外流。(財團法人中華顧問工程司，2005) 在高速公路的沿線兩側，則因為當地交通量驟增，而產生 嚴重空氣污染、噪 音及振動等重大影響，使得土地利用價值降低；尤其是拓寬工程施工階段，除了 前述負面影響外，影響當地區域交通狀況尤甚；另外施工所需路權用地的取得，

產生包含用地變更、地上物拆遷及補償徵收等等問題。（何光鎧，2006）

2. 產業活動

高速公路拓寬工程建設對兩側地區之影響，在產業活動方面，由於新設交流 道提供可及性，有助於生產製造業的引進與發展，直接顯著之現象，即有生產製 造業間的關連，就業人口組成的變化等等，而高速公路拓寬工程本身即屬最終需 求的投資項目，其每年所投入之龐大物力可直接視為投資，支付人力勞動之報酬 所得，亦可透過當地消費傾向創造加乘數，引發產量效果、所得效果與就業效果。

（何光鎧，2006）

而高速公路拓寬工程導致兩側地區產業型態加速變化，由交通條件變化的不

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同以及各市鄉鎮市有其不同的產業集聚型態，此與區域城鄉均衡發展亦有相當的 關連性。(財團法人中華顧問工程司，2005)

3. 人口結構性質

由於高速公路路權屬專用性質之公路系統，其車輛之進出通行，均需仰賴交 流道之匝環道進行，有關交流道附近區域之人口結構，將因通行可及性的增進，

而有變遷或成長之結果產生；同時高速公路之路權內採阻隔式鐵絲圍籬，行人及 動物不可橫越，路基採用路堤、路塹或高架等結構方式處理，可能對原有社區、

地域之經濟發展有分隔之效果，間接亦影響至原有產業人口結構，所以高速公路 拓寬工程、交流道之改善，對高速公路兩側與交流道附近地區之人口結構產生相 當程度之影響。（何光鎧，2006）

4. 交通運輸

台灣地區由於受地形影響，都會區大都沿西部平原發展，故交通運輸系統建 置大多呈南北走向加以串連；由於這些交通運輸系統所服務的區域因交通可及性 的促進而有相當程度的增長，唯高速公路為一封閉性之交通運輸系統，如何提高 可及性有賴交流道的新建或改善，而交流道之進出交通動線將具服務之都會區交 通型態產生大幅度之變化，尤其連絡道鄰近區域之交通運輸影響最為深遠。而對 高速公路連絡道路而言，則有促進交通型態改變，交通量增加之影響，亦可加速 其鄰近區域之運輸推動發展。（何光鎧，2006）

高速公路拓寬工程建設對交通運輸之可能影響，有如施工期間經施工路段之 車輛可能繞道而行，造成前後連絡道交通的壅塞；而施工材料、施工機具及施工 人員的輸送進出，亦將增加地區的交通流量；高速公路拓寬工程施工，其兩旁居 民原有的交通往來，需借助其他道路或工程臨時便道方式來克服，無形中亦有延 滯效果產生。(財團法人中華顧問工程司，2005)

5. 區域發展

高速公路拓寬工程對於沿線地區之區域發展的衝擊，往往由各區域之發展潛 力及限制條件不同，而有不同的變化，其對區域城鄉發展的正面影響如在都會區 中則具有都會快速道路功能，增加各區域交流道之服務功效，而經由交通服務狀

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況的改變，間接亦促進某些區域的發展或更新速度加快，而造成地區發展重心轉 移，亦促成社區發展的調整。至於在偏遠鄉鎮方面，則由於該地之交通仍主要仰 賴地方性交通道路，高速公路拓寬後可變該地與外地連絡之交通可及性，因此能 提高該地發展過程中區位條件的優越程度，促進區域產業的發展。（何光鎧，2006）

然負面衝擊，如區域發展因高速公路拓寬後造成區隔，則影響其完整性；汽 車通過，肇致空氣污染、噪音等干擾附近百姓，則降低生活品質及土地使用價值；

破壞或需遷移社區公共設施及若干建築物更無法避免。高速公路的拓建，造成其 進出口及兩端地域交通之便利，特別在高速公路交流道附近地區之發展，由於可 及性增加，而使得經濟活動交流增加，人口密集增加。(財團法人中華顧問工程 司，2005)

6. 景觀及休閒遊憩

高速公路拓寬工程對整體環境景觀最主要之影響，乃是其造成明顯的線性變 化；而各拓寬方案不同（路堤、路塹、橋梁、隧道等），拓寬完成後將形成不同 的視覺感受，此外，高速公路附屬設施如；收費站、服務區等亦為影響視覺之主 要因子。（何光鎧，2006）

高速公路對於沿線區域性遊憩設施、據點而言，將可利用交流道提供可及性 之服務，而增加其遊憩旅次之吸引力，旅次量的增加，可以促進地方經濟發展、

觀光事業等發展。

（二） 自然環境影響 1. 水質

既有橋樑下部結構施工期間可能導致河水濁度昇高，營建剩餘土之運棄堆 置、借土區之開挖均可能產生裸露地表，地表之沖刷將導致承受水體之渾濁度上 昇現象。此外，服務區營運期間將有相當多之車輛及人員進入，其污水的排放對 於水質亦有相當的衝擊影響。(財團法人中華顧問工程司，2006)

2. 地表地貌

由於高速公路拓寬施作，其高速公路兩側將有相當數量之地表開挖及土方回 填施作，故兩側地表地貌將產生局部變化，又因施工期間，地表植被尚未植生施

14

作完成，經暴雨沖刷導致之土壤流失、邊坡滑動等現象亦將改變地形地貌，此外 邊坡不穩定及土壤流失亦常伴隨意外災害之產生。(財團法人中華顧問工程司，

2006)

3. 振動

高速公路拓寬工程施工期間其主要之振動源係來自施工機具及施工車輛，另 運轉期間之振動影響主要來自各型車輛之行駛，惟一般客運貨車其載重量較為有 限，影響應屬較輕微，而大型之貨櫃車、拖車則將為主要之振動來源。（何光鎧，

2006）

4. 動植物生態環境

高速公路拓寬工程對於動植物生態的影響，如車輛排放之空氣污染物對路線 附近植被與野生動物的影響，施工期間樹木部分移植、部分遭砍除，棲息其間之 動物亦將迫避難或遭致生存威脅；路線穿越或附近地區有特殊稀有的植被類型，

瀕臨絕種的動物或特別值得保護的動物棲息等；施工期間噪音對附近野生動物之 影響等。（周南山等，2008）

5. 空氣品質

依據高速公路拓寬工程之特性，其於施工期間可能產生之污染源來自裸露地 表之逸散性粉塵及往來作業之施工車輛排放之廢氣。此外，因服務區運轉期間大 量車輛行駛於高速公路上，廢氣的大量排放，對於空氣品質亦有相當程度之影 響。(財團法人中華顧問工程司，2006)

6. 噪音

高速公路拓寬施工期間工程之主要噪音源，為施工機具之營建噪音及施工車 輛之交通噪音，一般營建噪音主要來自如基樁機具、堆土機、挖土機、大型吊車 等，另服務區運轉期間行經高速公路之大貨車（或聯結車輛）等所產生的噪音，

將為主要噪音對高速公路兩側地區將有相當的影響。(財團法人中華顧問工程 司，2006)

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2.3 高速公路拓寬方案之研究

高速公路拓寬構造方式必會對地區交通功能產生影響，對於地方傳統、經濟 發展及土地使用變動等則於本研究都會區分項予以評估；另有關自然環境、生 物、生態資源等以其後兩者於環境中較少出現，於高速公路拓寬評選時予以避 開，而僅物理環境項下較易受干擾，綜合列入環境品質項下。(財團法人中華顧 問工程司，2006)

區域景觀及道路工程施工中對地方所遭破壞與干擾即列入社會接受性，此以 景觀原於道路評選時予以評估，此際尤重其於地區整體環境之配合上著眼，而社 會接受性可局部減少擾民，符合民意基本需求；至於高速公路拓寬型式則關係不 僅地區之自然景觀、地質條件的改變，尚且涉及工程地質局部改良及結構設置位 置成本，關係選擇甚大，亦為關鍵因子，而予列入建設成本項評估，以免於高速 公路拓寬評選時稍有疏漏，增加日後高速公路拓寬工程之成本，減損可行程度。

依既定評估分項，評估細項及評估架構，高速公路拓寬方案對環境之影響評 估架構，說明如表2-3：

1. 交通功能：高速公路拓寬後行經都會區，是否將既有交流道改善，或新設交 流道間之距離，極有可能影響城鄉對外之交通連繫；而高速公路拓寬完工後 勢必可提升行車之安全性與舒適性，而其依不同構造方案，亦可產生不同等 級之體驗；即高速公路拓寬前，如未與地方道路順暢連通，即可能導致地方 交通嚴重之瓶頸，其貫通之方式與可能行，即為影響之關鍵因素。(財團法人 中華顧問工程司，2006)

2. 都市發展：以高速公路拓寬後通過必得無礙於原都會區之規設及使用目的或 使其間接影響減至最小；且其設計使用之構造方案必得以繼續配合未來城鄉 之重大建設發展所需進行之公共工程，亦或不影響計畫公共設施之規設；而 其首要者則如高速公路拓寬後通過不得影響城鄉未來之發展，甚或有破壞原 有都會區之結構與既有社區之完整性。(財團法人中華顧問工程司，2006)

3. 環境品質：即高速公路拓寬後通過於都會區已不復有生態環境破壞之潛在危 害因子，其高速公路工程規劃結構及未來行車動線，仍可能對地方產生廢氣

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排放之空氣污染、車行爬坡載重等產生之嚴重噪音振動、或工程剩餘土所產 生之土方污染，應予納入考量。(財團法人中華顧問工程司，2006)

4. 建設成本：本項為較直接可辨之影響，其中對高速公路拓寬工程直接、間接 費用；用地取得及相關之拆遷補償費用等；及日後高速公路管理維護之成本，

亦將以不同規劃構造方案而有所不同，應納入考量，如何以工程施工成本與 環境、社會成本中產生一致判斷之平衡點，實為本研究評估之關鍵影響因子。

(財團法人中華顧問工程司，2006)

5. 社會接受：評估分項涵蓋外部社會成本之不可忽略性，亦即高速公路拓寬完 成後建設效益中，尤不可忽視其對於社會固定成本之影響；高速公路拓寬工 程施工期間對城鄉產生之交通影響，如何可減輕對地方生活之影響；而工程 結構之規劃，其對城鄉整體景觀亦可能由不同之設計，增大或降低社會之接 受性。(財團法人中華顧問工程司，2006)

表2-3 高速公路拓寬方案對環境之影響評估架構(國道高速公路局，2008) 高

速 公 路 拓 寬 建 構 方 式 對 環 境

交通功能

行車安全及舒適 地方道路相連結

交流道改善

都市發展

公共設施建設 計畫分區規劃 配合地方整體建設

環境品質

空氣污染 廢土污染 噪音震動

建設成本

用地徵收成本 工程建設成本 營運維護成本

社會接受 景觀美化影響

17

之 影 響

社會增加成本 施工期間環境影響

2.4 分析方法

張新立（2002）以層級分析法(AHP)及理想解類似度偏好順序技術(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution)求算評估準則之相對權重且評 選最佳方案，其分為兩階段之問卷調查，透過第一階段之專家學者座談會及專家 學者問卷調查，採納多方意見並對初步擬定之方案與評估準則進行檢討並修改，

以完成事故鑑定制度評估替選方案與架構之研擬，最後利用第二階段之專家學者 問卷調查，蒐集專家學者對評估準則與方案標的之評估資料。

李上妤（2003）以層級分析法(AHP)為主要研究方法，建立土地利用潛力評 估模式。經由文獻回顧，並藉由第一階段之問卷，初步擬定評估架構圖。經由第 一次階段問卷結果，綜合專家意見後修改層級架構內容。利用土地潛力評估階層 架構實施第二階段問卷，再藉由專家填寫各項目與影響因子間之對偶比較，以做 為最後權重求取依據。再將所建構之土地潛力之評估模式，運用於本研究區域分 析探討，以供未來土地開發者之參考。

黃振嘉（2004）首先經由文獻回顧與專家問卷訪談研擬建構層級架構，並透 過兩階段專家問卷設計，第一階段問卷配合模糊德菲法用以篩選重要評估準則，

第二階段則配合模糊層級分析法進行準則權重之計算，最後再由受訪專家針對生 態工法與傳統工法分別應用於國道工程設施之建設與各評估構面之間的效益給 予一個評分值，以價值矩陣法分別求取兩種工法設施之績效值，並針對兩種工法 間之績效值差異進行比較，以供做生態工法應用於國道建設之可行性分析。

Zhao et al.(2004）將成長選擇權應用在高速公路拓寬決策過程中的一環。該 研究指出因為交通量未來成長足夠造成高速公路拓寬可增加效益時，決策者可透 過施工初期預先買未來拓寬工程用地的方法，在規劃初期就將此可能 拓寬地點的

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價值整合入系統價值中。透過模擬高速公路交通之流量及預定使用土地價格等不 確定性因子，以選擇權方式處理此問題。使用模擬出來的不確定性因子，計算拓 寬與不同興建決策下，道路收費的淨現值。拓寬方案與不同興建的淨現值之遞減 過程都不同。該研究試圖以模擬出來不確定性因子對淨現值的遞減行為作迴歸分 析。以找出最佳興建的方案，並決定那個時點要進行那一種拓寬方案。

王鈞平（2004）以層級分析法建立休閒旅館發展潛力評估指標及評估方式。

經由文獻回顧與參酌本國旅館產業特性研擬訂定基礎設施、潛力及資源與基地因 素等3項評估構面以及13項次評估準則，並以層級分析法求出各準則之權重，建 立整體發展潛力評估模式架構。

葉名山（2003）以層級分析法建立我國軌道行車保安委員會組織細部規劃的 最佳方案，擬訂出4項標的及11項評估準則，並研擬3個鐵路事故鑑定組織細部規 劃之方案，以政府單位、學者專家與營運單位3個群體為進行調查受訪對象，計 算出各標的與評估準則之權重，以評選出最適方案。

19

第三章 研究方法 3.1 層級分析法

當選擇的方案多且評估的因素又很多的時候，不能只是靠累積經驗法則或是 簡單的分析方式就可以決定，而需要依據嚴謹的評估方法做出適當的決策。Saaty (l971)年首先提出層級分析法，主要應用於具有多評估準則的決策問題。層級分 析法透過相關評估準則之擬定及可行方案，計算出每個方案的權重，建議決策者 最佳的策略選擇。其最大特色是利用層級結構將評估準則之間的複雜關係作有系 統的連結，而且兩兩因素成對比較的方式，可以減輕決策者負擔，使決策者的意 向能夠更清楚地反應出來。Saaty(1980)利用層級分析推估準則之間的重要性，並 據某些基準進行各替代方案的評估，以決定各替代方案的優勢順位，然後找出適 當的方案以選出適合之工法。(鄧振源、曾國雄，1989)

一般層級分析法之執行步驟可分為三大階段（王元仁，2003）：

（1）建立各項準則之層級架構。

（2）由決策者或專家填表以主觀決定相關準則之評估尺度。

（3）計算出最佳的結果與建議。

3.1.1 層級分析法之演進

層級分析法之演進在許多決策中都會面臨許多替代方案時，而通常都是依照 數個準則加以評比，選擇優先排序，而層級分析法即是將複雜問題以系統化之方 式，讓決策者可以有結構地分析問題，俾便決定優先選擇。

AHP 主要應用在決策問題(Decision Making Problems)，依目前國內外已應用 的在以下十三種決策問題中(Saaty,1986) ：

1. 決定優先順序（Setting Priorities）

2. 替代方案之產生（Generating a Set of Alternatives）

3. 選擇最佳方案或政策（Choosing the best Alternatives / Policy）

4. 決定需求（Determining Requirements）

5. 依據成本效益分析制定決策（Making Decision Using Benefits and Costs）

6. 資源分配（Allocating Resources）

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7. 預測結果或風險評估（Predicting Outcomes / Risk Assessment）

8. 績效評量（Measuring Performance）

9. 系統設計（Designing System）

10. 確保系統穩定（Insuring the Stability of a System）

11. 最適化（Optimizing）

12. 規劃（Planning）

13. 衝突的解決（Resolving Conflict）

3.1.2 層級分析法之特性、基本假設及目的

一、層級分析法目的及假設

層級分析法主要的目的，就是在於協助決策者將複雜的問題系統化， 切割成 不同的層級，藉由不同的層面予以層級分解，並透過量化的判斷加以綜合評估，

以提供決策者選擇適當方案的充分資訊，同時減少決策錯誤的產生。

層級分析法是以一個層次的結構，將非計量因素與計量因素同時考量之理 論，同時匯集專家的經驗與判斷，以產生所欲解決方案之優先順序，提供決策者 參考，本法主要內容說明如下(Saaty and Vargas, 1987)：

1. 將複雜的問題間之評比予以結構化，並建立層級結構。

2. 設定各問題之評比尺度，並建立成偶比對矩陣。

3. 計算各問題之相對權數。

4. 檢訂一致性。

AHP方法進行時的基本假設條件，主要包括下列九項(鄧振源、曾國雄，1989)：

1. 一個系統可被拆解成許多種類（Classes）或成份（Components），形成 層級結構。

2. 層級結構中，每一層級的要素均假設具獨立性(Independence)。

3. 每一層級中的要素，可以用上一層級中某些或所有的要素進行評估。

4. 評比時，可將絕對數值尺度轉換成比例尺度(Ratio Scale)。

5. 成對比較(Pairwise Comparison)之後矩陣倒數對稱於主對角線，可用正 倒值矩陣(Positive Reciprocal Matrix)處理。

21

6. 偏好關係滿足遞移性（Transitivity），不僅優劣關係遞移性（A 優於 B，

B 優於 C，則 A 優於 C），同時強度關係也必須滿足遞移性（A 優於 B 兩倍，B 優於 C 三倍，則 A 優於 C 六倍）。

7. 完全遞移延性不易存在，所以容許不具遞移性的情況存在，但必須測試 其一致性（Consistency）的程度。

8. 要素的優勢比重，係經由加權法則（Weighting Principle）求得。

9. 任何要素只要出現在階層結構中，不論其優勢比重為多少，均被認為與 整個評比目標結構有關。

AHP在使用上，分為兩部分，一個是層級的建立，另一個是層級評估，AHP 是將複雜的問題，交由專家學者評估出要素之後，再以簡單層級結構表示，接著 再以尺度評估做成要素的成對比較且建立矩陣，然後求得特徵向量，再比較出層 級要素的先後順序；之後在檢驗成對比較矩陣的一致性，檢視有無錯誤，是否可 以作為參考(鄧振源、曾國雄， 1989)，圖3-1為AHP進行的流程圖。

22

圖 3-1 AHP 之進行流程(鄧振源、曾國雄，1989) 是

決策群體

檢視是否合乎 一致性 CR＜0.1

求取各層級 C.I 綜合值

求取整體層級是否一致性(H.C.R)

檢視整體層級是否具 一致性 H.C.R＜0.1

整體權重的計算

提供決策者參考之資訊 決策群體

規劃群體 確定評估問題

影響要素分析

建構層級結構

問卷設計

問卷填寫

建立成對比較矩陣

計算特徵值與特徵向量

求取一執性指標

否 否

是

23

二、層級與要素

階層為系統之特別的型態，基於個體數可加以組成並形成不同之集合體的假 設下，將影響系統之要素組合成許多層級，每一層級只有影響另一層級，同時僅 受另一層級之影響。層級為系統架構之骨幹，用以研究階層之中各要素的交互影 響，以及對整個系統之衝擊（Impact）。層級的多寡，端視系統之分析與複雜性 所需而定。

1. 層級的構建與評量

利用層級分析問題或系統，係以最高層觀點檢視不同層級的相互影響，而不 是直接從各層級的要素分析。因此，建立系統之層級結構時，需要解決的問 題有二：(1)如何建構層級關係，(2)如何評估各層級要素之影響程度。前者 可利用腦力激盪法（Brain-storming），後者可利用最小平方法（Least Squares Method,LSM）、特徵向量法（Eigenvector Method,EM）、幾何平均法（Geometric Means Method,GM）等，而AHP是利用特徵向量法求取要素間的權重。

2. 層級結構化的要點

將影響系統之要素加以分解成數個群體(圖3-2)，每群再區分成數個次群，逐 級往下建立全部的層級結構。在分析群組時，應注意下列幾點：

(1) 最高層級代表評估的最終目標。

(2) 盡量將重要性相近的要素放在同一個層級。

(3) 層級內之要素不宜過多，依Saaty(1980)的建議最好不要超過7個，超出 者可再以分層解決，以免影響層級的一致性。

(4) 層級內之各要素，應力求具備獨立性，若有相依性（Dependence)存在 時，可先將獨立性與相依性各自先行分析，再將二者合併分析。

(5) 最低層級的要素即為備選方案。

3. 建立層級的優點

依據Saaty(1986)的說明，建立層級結構具有以下的優點：

(1) 利用要素個體形成之層級形式，易於達成工作。

(2) 有助於描述較高層級要素對較低層及要素的影響程度。

(3) 對整個系統之結構面與功能面，能詳細的描述。

(4) 自然系統都是以層級方式之組合而成，是一種有效的方式。

(5) 層級具有穩定性（Stability）與彈性（Flexibility）；也就是說微量之改

24

變能形成微量的影響，同時將新層級的加入，對依結構良好之層級而 言，並不會影響整個系統的有效性。(尤文祥，2004）

4. 將一個複雜的系統分解及結合後，其所建立的層級結構包括二種：一是完整 層級（Complete Hierarchy），另一為不完整層級（Incomplete Hierarchy）。

5. 完整層級顯示，第e層與第e＋1層內的要素均有關聯，即有完整的連線。不完 整層級顯示，第e層與第e＋1層內的要素，並不是都有關聯，即沒有完整的連 線。

從各種假設所得到之重要程度不變時，可以使用完整層級；在每一層級的要 素增加狀況下，則一般使用不完整層級。完整層級是一個互相結合且複雜的問 題，對於最低層及備選方案權重的求取而言，是一個良好的方法；不完整層級的 意義比較特殊，可以處理有許多分支的問題。(Saaty,1986)

三、評估尺度

層級結構構建完成之後，接下來就是評估的工作。AHP的評估是以每一層級 的上一層要素，作為對下一層要素評估之依據。換言之，就是將某一層級內之任 二個要素，以上一層級的要素為評準，分別評估該二個要素對評準之重要性或相 對貢獻度。這種過程就是把複雜的問題分解為成對的比較，減輕評估者之思考負 擔，而能較專注在二個要素間的關係。(Saaty,1986)

1. 評估尺度的種類

在評估上用來衡量的尺度，大致可區分為以下四類：

(1) 順序尺度（Ordinal Scale）

順序尺度代表的是順序關係，數字本身不具任何意義，僅表示順序位置 而已。如：品質的等級、比賽的名次。

(2) 名目尺度（Norminal Scale）

名目尺度又稱為分類尺度，以數字或名稱來確認對象，數字本身不具任 何意義。如：以1，2，3的數字分別代表台北縣、桃園縣和高雄縣。

(3) 區間尺度（Interval Scale）

區間尺度又稱為距離尺度（Distance Scale），主要將順序尺度的順位間，

以距離來表示，因此並無固定的原點（Origin Scale），尺度的運算（加

25

減乘除）並無意義。

(4) 比率尺度（Ratio Scale）

比率尺度兼具區間尺度的特性，有固定的原點，尺度的數值可用加減乘 除運算，在自然科學方面最為常用。由於具相同的原點，因此以不同單 位的任意二個值，其比率完全相同。

2. AHP的評估尺度

AHP評估尺度的基本劃分包括五項，即同等重要、稍重要、頗重要、極重要 及絕對重要等，並賦予名目尺度1、3、5、7、9 的衡量值；另有四項介於五個基 本尺度之間，並賦予2、4、6、8的衡量值。有關各尺度所代表的意義，AHP在處 理認知反應的評估得點時，則採取比率尺度的方式。(鄧振源、曾國雄，1989)

3.1.3 層級分析法進行步驟與理論基礎

一、AHP的進行步驟

利用AHP進行決策問題時，主要包括以下三個階段：

第一階段：建立層級之結構

處理複雜問題時，利用層級結構加以分解，有關層級之建立，在前節中已詳述。

假若複雜的問題有n個要素，利用成對比較而獲得的比率尺度，總共需做n(n-1)/2 個判斷。

第二階段：各層級要素間權重的計算 此一階段可區分為三個步驟：

（1）建立對偶之比較矩陣

某一層級的要素，以上一層級某依要素作為評估基準下，進行要素間的成對 比較。若有ｎ個要素時，則需進行n (n－1) / 2個成對比較。成對比較時所使用的 數值，分別為1/9，1/8， … ，1/2，1，2，3， … ，8，9，將ｎ個要素比較結 果的橫樑，置於成對比較矩陣Ａ的上三角部份（主對角現為要素自身的比較，故 均為1），而下三角部份的數值，為上三角部份相對位置數值的倒數。有關成對 比較矩陣的元素，如式(3-1)所示：

26

 

 





 

 





=

nn n2

n1

2n 22

21

1n 12

11

a a

a

a a

a

a a

a A













a_ij = w_i / w_j =1/ a_ji > 0, i, j 式中：

aij 為第i要素與第j要素之相對重要 (貢獻) 程度的比值 wi 為第i要素對上一階層某要素之相對重要性 (貢獻度)

（2）計算特徵值與特徵向量

成對比較矩陣得到後，即可求取各層要素的權重。使用數值分析中常用的特 徵值（Eigen Value）解法，找出特徵向量或稱優勢向量（Priority Vector）。求解 特徵向量，如不要求絕對精確，可以利用標準化（Normalize）方式，從對偶比 較矩陣中求得，有下列四種方法：

A.將比較矩陣各列（Row）之值加總，再將各列加總值除以各列加總之總 和，即為特徵向量；以式(3-2)計算之：

∑∑

=

∑

ij ij

a a Wi

B.將比較矩陣各行（Column）之值加總，再求此加總值之倒數並予以標準 化（即除各行倒數之總和），即為特徵向量；式(3-3)為其計算式：

∑ ∑

=

∑

1 ) ( 1

ij ij

a a

Wi

i,j=1,2,3,…n

C.先將矩陣之各行標準化，再將標準化後之各列元素加總，除以各列元素 之各數，即為特徵向量；式(3-4)、式(3-5)為其計算式：

(3-1)

(3-2)

(3-3)

27

=

∑

ij ij

ij

a

a a

i,j=1,2,3,…n

n a Wi

∑

ij

= i,j=1,2,3,…n

D.將矩陣之各列元素相乘，並開ｎ次方根，再將各開ｎ次方根後之各數值 予以標準化，即為特徵向量；式(3-6)為其計算式：

=

∑

) (

) (

ij ij

a Wi a

π

π i,j=1,2,3,…n

至於特徵值之計算，Saaty提出其求解方法：將所求得之特徵向量與對偶比 較矩陣相乘，得一向量W' ，再將W'中每一元素除以原向量W之每一元素，再將 其結果加總並除以元素個數，即為最大特徵值λmax；式(3-7)、式(3-8)為其計算 式：

















′

′

′

=

































m m

m m

m m

W W W

W W W

a a

a a

a a



















2 1 2

1

2 1

2 21

1 12

* 1 1

1

而λmax=

( ) (

1

m

*

W

₁′

W

₁+

W

₂′

W

₂+...+

W

_m′

W

_m

)

（3）一致性檢定

若對偶比較矩陣A為正倒值矩陣，要求決策者在成對比較時，能達到前後一 貫性，這是相當困難的。因此需要進行一致性檢定，作成一致性指標（Consistency Index, CI），檢查決策者回答所構成的對偶比較矩陣，是否為一致性矩陣。一致 性的指標的提出，主要告訴決策者在評估過程中，所做的判斷的合理程度為何、

是否不太一致、或有矛盾之現象、及時修正等，避免造成不良的決策。一致性的 (3-4)

(3-5)

(3-6)

(3-7)

(3-8)

28

檢定，除用於評量決策者的判斷外，尚可用於整個層級結構。由於各層級間的重 要性不同，所以要測試整個層級結構是否具一致性。式(3-9)為其計算式：

A. 一致性指標（Consistence Index）：CI的計算如(3-9)式，當CI=0，表示 問卷填答者前後判斷完全一致，然而 Saaty (1986)也建議CI≦0.1 為可容許的偏 誤範圍。

B. 一致性比率（Consistency Ratio）：CR的計算如(3-10)式，其中RI為隨 機指標（Random Index, RI），根據 Dak ridge National Laboratory 與 Wharton School 的研究指出，在不同階數下（如表3-2），所產生的正倒值矩陣，會產生 不同的CI值(鄧振源、曾國雄，1989)。若CR≦0.1，則表示評估過程達到一致性。

C.R. = C.I./R.I.

若C.R.≦0.1，則檢定視為可接受。

C.整個層級的一致性，式(3-11)為其計算式：

C.I.H=ΣΣWijUi,j +1

其中，W_ij 表示第j個層級中第i元素之總權數值，U_i,j 1 + 表示第ｊ＋1層級 所有元素對i元素之一致性指標。

第三階段：整體層級權重之計算

各層級要素間的權重計算後，再進行整體層級的權重計算。最後依各備選 方案的權重，以決定最終目標的最適方案。

在進行各因素間的兩兩比較時，AHP所使用的基本評估尺度是由文字敘述 評比 ( Verbal Judgments Ranking ) 而來，包括「同等重要」、「稍重要」、「頗 (3-9)

(3-10)

(3-11) 1

max

−

= − n CI λ n

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重要」、「很重要」、「極為重要」；與其相對應產生數值尺度 ( Numerical Judgments ) 為 ( 1、3、5、7、9 )，和介於其中的折衷數值 ( 2、4、6、8 )，其關係如表3-1 所示。

表3-1 AHP評估尺度(鄧振源、曾國雄，1989)

尺度 定 義 說 明

1 Equal Importance 同等重要 等強（Equal Strong）

3 Moderate Importance 稍重要 稍強（Moderate Strong）

5 Essential or strong 頗重要 頗強（Strong）

7 Ver/strong Importance 極強 極強（Very Strong）

9 Extreme Importance 極為重要 絕強（Absolute Strong）

2,4,6,8 相鄰尺度間的折衷值 重要性介於上述相鄰尺度之中間值

表3-2 評估矩陣隨機指標值(鄧振源、曾國雄，1989)

n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 RI 0.00 0.00 0.58 0.90 1.12 1.24 1.32 1.41 1.45 1.49 1.51 1.48 1.56 1.57 1.58

將影響系統之要素加以分解成數個群體，每群體再區分成數個次群，逐級 建立全部之層級結構，其關係如圖 3-2 所示：

圖 3-2 AHP 層級架構示意(Saaty,1980) Goal

Objectines A Objectines B Objectines C Objectines D

Criteria A Criteria B Criteria C

Alternatives A Alternatives B Alternatives C Alternatives D

30

3.2 層級架構

高速公路拓寬工程之研究的可行性分析屬於決策性分析問題的一種，因此，

準則指標之評估擬定在本研究中為重要之一環，研究中透過文獻以及專家各方意 見擬定諸多考量因素，並從中挑選較具代表性之評估準則，以作為後續研究相關 工作者與政府相關單位，在高速公路拓寬之規劃設計上有一參考之依據，另外，

圖3-3層級架構分析圖中所示對高速公路拓寬方案研擬出之評選方案，再透過實 際參與團隊問卷，做為本研究之評選方案。

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圖3-3 層級架構分析圖 高速公路拓寬方案之評選

路權用地因素 施工環境因素 建設經費因素 工程風險因素

公 共 管 線 遷 移

地 上 物 拆 遷

路 權 申 請

生 態 景 觀 破 壞

空 氣 污 染

噪 音 污 染

車 輛 振 動

養 護 成 本

新 建 成 本

使 用 年 限

施 工 期 程 長 短

人 民 陳 情 抗 爭

施 工 困 難 度

天 災 影 響

平原路段 都會區路段 山區路段

路 堤 方 案

橋 梁 方 案

路 塹 方 案

路 堤 方 案

橋 梁 方 案

路 塹 方 案

隧 道 方 案

路 堤 方 案

橋 梁 方 案

路 塹 方 案

隧 道 方 案

第 0 層 研究目標

第 1 層 構面因素

第 3 層 評估對象

第 4 層 評估方案 第 2 層 評估準則

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本研究主要探討之目的在選出高速公路拓寬方案與通過不同地形之最佳方 案，由於主要探討高速公路拓寬方案與3種不同地型之間的關係，因此，對於平 原地區、都會地區及山區路段等發展之細項如人口分佈、產業結構等並不列入探 討，僅以主要的影響為路權、效用、環境、經濟與工程 風險等方面作為主要考量 層面之準則目標，研擬「路權用地因素」、「施工 環境因素」、「建設經費因素」

與「工程風險因素」4項為主要構面因素。

另外影響因子之擬訂，以上述三項準則目標為主要之探討思索方向，配合相 關文獻之回顧彙整，在假設每一層級架構之要素均具備有獨立性之基本假設前提 下，由4項構面因素研擬出「公共管線遷移」、「地上物拆遷」、「路權申請」、

「空氣污染」、「噪音污染」、「車輛振動」、「生態景觀破壞」、「新建成本」、

「養護成本」、「使用年限」、「施工困難度」、「施工期程長短」、「人民陳 情抗爭」、與「天災影響」等14項評估準則。

前述構面因素及評估準則之層級項目整體架構關係如表3-3所示。

表3-3 決策參考準則層級分析

高 速 公 路 拓 寬 之 發 展 準 則

路權用地因素

公共管線遷移 地上物拆遷 路權申請

施工環境因素

生態景觀破壞 空氣污染 噪音污染 車輛振動

建設經費因素

養護成本 新建成本 使用年限

工程風險因素

施工期程長短 人民陳情抗爭 施工困難度 天災影響

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3.3 構面與評估準則

本節說明「路權用地因素」、「施工環境因素」、「建設經費因素」與「工 程風險因素」4個主要構面因素與其分別所屬之評估準則。

3.3.1 路權用地因素

高速公路的構造與拓寬方式最直接影響的就是用地取得，本研究僅針對高速 公路現況與拓寬方式的四種型態進行探討，在此歸納出「公共管線遷移」、「地 上物拆遷」、「路權申請」三項在用地路權上的影響因子，茲將其分述如次。

1. 公共管線遷移

由於高速公路已通車30餘年，鄰近路權邊之土地早已發展限縮，因此，在公 共建設考量上對於鄰近土地之發展亦須列入考量。如高速公路兩側埋設管線 (計有中油天然氣管線、中油油管、中華電信光纖、台電光纖及中油光纖等) 若因施工毀損中斷，將造成重大事件，影響層面相當大，故施工前需辦理臨 時遷移或就地保護。(財團法人中華顧問工程司，2006)

2. 地上物拆遷

用地徵收對於高速公路鄰近地區居民的影響是最直接的，因此，顧及用路人 與鄰近居民在心理上的感受亦是公共建設所以考慮的重要層面。高速公路之 建設對於用地徵收所造成之衝擊是最明顯突兀的。(財團法人中華顧問工程 司，2006)

3. 路權申請

既成道路(包括省縣道)及河川用地(包括中央及地方管)施工前需向管理機關 提出施工申請，並俟計畫書核定後俾據以施工，但施工過程中將局部造成居 民財產影響亦是一考量之影響因子。(財團法人中華顧問工程司，2006)

3.3.2 施工環境因素

任何重大之工程建設對於鄰近環境多少會產生負面之效益，噪音、振動、排 氣等公害，另外亦可能直接衝擊到當地的生態發展，在本研究中針對高速公路拓 寬方案對環境上即有著不同程度上的影響，其都直接對地方環境產生一定之衝

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擊，因此在環境方面即針對「生態景觀破壞」、「車輛振動」、「空氣污染」與

「噪音污染」等四個項目為主要影響因子，其分述如下。

1. 生態景觀破壞

公路之闢建工程對於動植物生態必然會產生程度不一之影響，一般車輛排放 之空氣污染物對路線附近植被與野生動物的影響，施工期間將砍除大量之植 被，棲息其間之動物亦將受迫避難或遭致生存威脅；路線穿越或附近地區有 較特殊稀有的植被類型，特別值得保護的動物或瀕臨絕種的動物棲息，噪音 對附近野生動物之影響等。(財團法人中華顧問工程司，2006)

2. 車輛振動

振動公害之發生是從振動發生源經由媒介而傳遞，引起之地面或建築物前後 往復、上下左右搖動，妨害生活環境之安適感。公路運轉期間之振動主要來 自各型車輛的行駛，一般之客貨車其載重較有限影響輕微，而大型之拖車與 貨櫃車才是其主要之振動源。(財團法人中華顧問工程司，2006)

3. 空氣污染

公路運轉期間大量車輛行駛於公路上，會造成硫氧化物（Sox）、一氧化碳

（CO）、氮氧化合物（Nox）與碳氫化物（CmHn）等污染物質由車輛中排 放出來，這些直接或間接妨害公眾健康之物質，或足以引起公眾厭惡之惡臭 物質，當這些空氣污染物排放到大氣中，便引起空氣污染，故空氣品質亦為 影響考量因子之一。(財團法人中華顧問工程司，2006)

4. 噪音污染

公路建設主要音源屬移動音源，主要是指行駛中的交通工具所發生的噪音（包 括宣傳車廣播），其來源包括汽機車、飛機、鐵路等，此類噪音特性為間歇 性，其音量高且頻波遠傳，加上在空間上移動，故其受害層面較廣泛而嚴重。

在公路運轉期間大量的車輛行駛其上，其通過所產生之移動噪音，對高速公 路沿線鄰近之地區有著相當的影響。(財團法人中華顧問工程司，2006)

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3.3.3 建設經費因素

高速公路拓寬方案即有不同的建造與維護之成本，且其使用年限之長短亦直 接影響到成本之攤提年限，如何在成本與效用之間取得一平衡點一直都是各種公 共建設興建之初所考量的主要因素之一。在此擬以「新建成本」、「養護成本」

與「使用年限」等三項影響因子為主要之考量，其分述如下。

1. 新建成本

在工程建造方面，成本是最重要的評估因素之一，就經濟學的角度而言，成 本是最為外顯的量化屬性。所以，任何工程建設在做可行性評估過程中，必 定會對設施單價加以考量，甚至在拓寬工程發包之競標程序上，也是以標價 之高低作為決標之標準。設施工料之不同其建造出之規格未必會一致，因此 在工料成本上也會有不同的差異，甚至不同廠商建造出相同設施也會有不同 的成本報價。所以，在成本最小化之前提考量下，能以較低的成本建造出最 佳品質的設施，才是最完善的結果。(財團法人中華顧問工程司，2006)

2. 養護成本

在高速公路拓寬建造完成之後，勢必將伴隨著龐大的養護成本支出，除了耗 材的替換與定期的維護之外，還須有長期監測維護管理之機制，這些都涉及 到人力的調度、養護的難度及維護成本之增加，因而養護成本對高速公路建 設而言亦為一重要之考量因子。(財團法人中華顧問工程司，2006)

3. 使用年限

使用年限是指設施本身可服務之年限，而設施壽命的長短也是影響決策的因 素之一。管理者應考量設施之預定的維修政策、預定用途，及該設施陳舊過 時後會發生之可能性因素等，否則設施的壽命越短，其時間攤提之實際成本 越高，且維護成本及人力配置成本也相對越高。(財團法人中華顧問工程司，

2006)

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3.3.4 工程風險因素

對於高速公路拓寬建設最基本的考量即為工程技術上的考量，其包含的各種 不同高速公路拓寬方案在施工方面工程的難易程度，施工工期的長短與考量當地 地形地貌等，都是在工程方面需考量的要素，如何在各地特殊的環境條件下使用 最佳的施工方法，並能在安全與工期長短之間取得一較佳的平衡點，實為拓寬工 程建設須著重之層面。

1. 施工期程長短

高速公路拓寬方案與工法差異對於工程施工期間的長短亦有直接的影響，工 期的長短越短對於居民與工程單位越有利，但亦需在不影響工程安全品質條 件下有效控制工期長短。(財團法人中華顧問工程司，2006)

2. 人民陳情抗爭

地區的人文風俗條件可能影響到高速公路構造的選擇，如臨近市區即不適用 路塹式與路堤式的構造方式、如於市郊路段採行橋梁式則有浪費經費之慮，

施工噪音問題亦需加以考量。(財團法人中華顧問工程司，2006)

3. 施工困難度

對於高速公路拓寬其施工上應考慮到工程本身之問題，也應考量到施工之難 易度，例如地形、地質、水土保持及週邊環境限制等，這些均須加以考慮。(財 團法人中華顧問工程司，2006)

4. 天災影響

對於高速公路拓寬施工上應考慮到天災如豪雨、地震及颱風等，故事前防範 當屬最重要。(財團法人中華顧問工程司，2006)