中 華 大 學 碩 士 論 文
海岸工程施作影響資訊管理系統開發
—以新竹市客雅水資源回收中心為例
The Development of Management Information System for Coastal Engineering - The case study of
Ko-Ya Recycling Center in HsinChu
系 所 別：營 建 管 理 研 究 所 學號姓名：M09616010 程 曉 君 指導教授： 蕭 炎 泉 博士
中華民國 九十七 年 七 月
誌 謝
在中華大學校園裡已經待了六年，無論是在知識或生活上的增長 都讓我有更深刻的體認，到了今年終於要離開這個陪伴我懂事、獨立 及成長的地方，所有的事情將都是我這輩子很棒的回憶。
在研究所課程的這兩年，非常感謝蕭炎泉老師的諄諄教誨，不僅 在論文上給予相當大的幫助，更指導我以正確的方式學習；以及當初 鼓勵我至研究所隨堂附讀的石晉方老師，及系上所有老師：吳卓夫老 師、楊錫麒老師、楊智斌老師、余文德老師、吳福祥老師、鄭紹材老 師、許玉明老師、朱達仁老師以及兩位口試委員廖國裕老師及蔡得時 老師在外審時候給予諸多的寶貴意見，使得論文更趨完整。
另外也要感謝佳佳、阿益、小梅及阿培等各位學長姐的協助，從 你們身上讓我學到了很多溝通與分析的技巧；以及蕭老研究室的大 家：鞠、志宏、柯、學弟；還有每個研究室的應該說是學長與同學們 及可愛的助理，謝謝你們在這兩年來的陪伴與鼓勵。最後還有陪我度 過新竹最後時光的偉志、鞠、小安、阿中、祥宇，謝謝你們讓我帶著 新竹的好印象回家。
最重要的是要感謝我的家人，謝謝爸爸、媽媽跟姐姐栽培我成長，
並在求學階段給我許多建議，希望未來我能夠成為一個令你們感到驕 傲的孩子！
程曉君 謹誌 於中華大學營建管理研究所 2008 年 7 月
摘 要
關鍵字：生態工法、地理資訊系統、資料庫、生態復原、ER Model、
SuperObjects。
為維護自然生態環境、保護有限的自然源頭、提昇國民生活品質、
促進各項資源之永續利用，我國已經積極的投入相關研究，不管在產、
官、學等領域都已經有不錯的生態保育成就。海岸工程之進行已改變 海岸之環境，生態也因此受到影響，因此必須有一套海岸工程的施作 影響資訊管理系統來了解整治所帶來之衝擊，提供設計者在從事各項 治理時作各不同工法之選擇及施工時應該採取之因應措施，以將工程 對環境的影響減到最低。
本研究擬使用地理資訊系統、ER Model、資料庫、SuperObjects、
SQL Server、Visual Studio.NET 及 WindowsTM 環境，開發『海岸工程 施作影響資訊管理系統』。將新竹市客雅水資源回收中心海域及附近復 育區海域之底棲生物、附著生物與微生物生態等相關生物資源資料記 錄在系統中，並針對各不同環境在進行設計時需參照的相關指標作彙 整，以提供紀錄與查詢的功能，讓設計單位選用最適切工法。
藉著本資訊系統之協助，我們可以記錄新竹市客雅水資源回收中 心及附近復育區海域之生態資料，並把相關之設計指標儲存於系統 中，供需要時搜索查詢，如此可讓一般設計者精確的掌握基地附近相 關生態資訊及設計指標，把人為施工對環境所造成的衝擊降到最低，
並可於施工後將生態復原之情形作檢核，以評估該生態工法之成效，
必要時作為日後其他工程設計指標修正之參考，以期將地球之資源作 最有效之保護，使自然與人類共存共榮，把屬於自然的地方還給自然。
ABSTRACT
Keywords: Ecological Engineering Methods, GIS, Database, Restoration, ER Model, SuperObjects.
In order to maintain ecological environment, protect limited natural resources, promote the quality of life, and advance the eternally usage of all precious resources, we have some good achievement in both industrial circles, government official areas, and academic communities. Since each engineering method will cause impact to environment, we need a handy tool to effectively grasp the biological information for engineers to make the appropriate decisions in choosing the construction system.
In this research, we will use GIS, ER Model, Database, SuperObjects, SQL Server and Visual Studio.NET to develop “Construction Influence Management Information System for Coastal Engineering”. In this system, we will record the species, quantity, and appearing timing of all creatures among the area of Ko-Ya Recycling Center in Hsin-Chu. The referred index, such as gradient, vegetation multiplicity, landforms, etc., that can be used in design period will be stored and can be queried from system to achieve a better construction system.
Through the help of this system, we can record all biological information and referred index for Ko-Ya Recycling Center so the engineering designer can inquire these data to exactly control the related ecological information around the project base. We can evaluate the restoration of the creatures to examine the effects of the project. These evaluation data can be used to adjust the design index for future project. We can then effectively protect the earth resources and make the best use of the natural resources
目 錄
第一章 緒論... 1
1.1 研究背景 ... 1
1.2 研究目的 ... 1
1.3 研究範圍 ... 2
1.4 研究方法 ... 4
1.5 研究流程 ... 5
第二章 文獻回顧... 7
2.1 海岸地區定義 ... 7
2.2 海岸工法之定義及現況 ... 9
2.2.1 海岸工法之定義 ... 9
2.2.2 海岸工法之現況 ... 13
2.3 生態工程發展沿革 ... 13
2.3.1 生態工程的起源 ... 14
2.3.2 生態工程定義... 14
2.3.3 生態工程之應用 ... 15
2.3.4 生態工程設計流程 ... 17
2.4 海岸生態工法的規劃理念 ... 21
2.4.1 國內海岸生態環境 ... 22
2.4.2 國外海岸生態環境 ... 22
2.5 資訊系統發展管理架構 ... 23
2.6 國內外相關研究 ... 24
2.6.1 國內相關領域文獻 ... 24
2.6.2 國外相關領域文獻 ... 26
2.7 國內相關領域資訊系統架構與功能探討... 27
2.7.1 資料庫(Database) ... 27
2.7.2 ODBC資料來源 ... 29
2.7.3 SQL Server資料庫... 30
2.7.4 系統開發工具(Visual Studio) ... 31
2.7.5 地理資訊系統(GIS) ... 33
2.8 小結 ... 34
第三章 系統規劃與設計... 35
3.1 系統基地資料及相關工法 ... 35
3.1.1 棲地環境資料... 35
3.1.2 棲地物種資料... 36
3.1.3 人為設施資料... 37
3.2 管理系統發展架構 ... 38
3.3 系統程式使用者介面開發 ... 41
3.4 小結 ... 43
第四章 系統架構分析... 44
4.1 系統功能分析 ... 44
4.2 資料單元分析 ... 47
4.3 資料庫建立方法 ... 48
4.4 小結 ... 50
第五章 系統開發與案例驗證... 51
5.1 案例資料 ... 51
5.2 資料庫管理系統 ... 52
5.2.1 登入作業... 52
5.2.2 基本作業... 53
5.2.3 生態指標建立作業 ... 60
5.2.4 地理資訊管理作業 ... 65
5.3 效益評估 ... 65
第六章 結論與建議... 66
6.1 結論與貢獻 ... 66
6.2 後續發展與建議 ... 68
參考文獻... 69
附錄一 資料庫實體資料表... 72
附錄二 案例棲地施工前後數據... 83
圖 目 錄
圖 1.1 新竹市濱海野生動物保護區... 3
圖 1.2 保護區衛星地圖... 4
圖 1.3 研究流程圖... 6
圖 2.1 台灣海岸地區範圍圖... 8
圖 2.2 新竹市海岸地區範圍圖... 9
圖 2.3 生態工程的內涵... 16
圖 2.4 生態工程及生態工法之應用範疇及其延伸... 17
圖 2.5 生態工法之執行流程圖... 21
圖 2.6 ER/Studio使用介面 ... 28
圖 2.7 ER/Studio支援資料庫之類型 ... 29
圖 2.8 ODBC資料來源使用介面... 30
圖 2.9 SQL Server 2005 使用介面... 31
圖 2.10 Visual Studio 2005 使用介面 ... 32
圖 2.11 Superobject地圖功能... 34
圖 3.1 使用者登入權限架構圖... 41
圖 3.2 資料庫使用權限架構圖... 42
圖 4.1 系統組織架構... 44
圖 4.2 系統組織架構圖... 48
圖 4.3 資料轉換流程圖... 49
圖 4.4 Logical Model架構圖 ... 49
圖 4.5 Physical Model架構圖... 49
圖 4.6 實體模組載入Generate DataBase工具... 50
圖 4.7 建立新SQL Server資料來源... 50
圖 5.1 使用者登入... 52
圖 5.2 採樣方式資料輸入... 53
圖 5.3 水質資料輸入... 54
圖 5.4 水流情形資料輸入... 54
圖 5.5 主要河川資料輸入... 55
圖 5.6 生菌數及採樣資料輸入... 56
圖 5.7 生態工法資料輸入... 57
圖 5.8 底質資料輸入... 58
圖 5.9 水文及水利資料輸入... 58
圖 5.10 海岸環境資料輸入... 59
圖 5.11 綱目科資料輸入... 60
圖 5.12 動物資料輸入... 61
圖 5.13 棲地保護區資料輸入... 62
圖 5.14 文獻資料輸入... 63
圖 5.15 相關法規資料輸入... 64
圖 5.16 地理資訊管理作業... 65
表 目 錄
表 2.1 從生態與環境評估海岸防災工程之硬性與柔性工法特點 ... 12
表 3.1 香山濕地螺貝類活體物種... 37
表 3.2 香山濕地螺貝類標本物種... 37
表 5.1 紅樹林灘地底泥中細菌生菌數之變動情形... 51
第一章 緒論
1.1 研究背景
台灣四面環海，海岸線長約 1,400 公里，而且本島地形複雜，約有 一半屬於陡峭岩石及珊瑚礁海岸，位屬台灣南北兩端及東部，其餘則 為人口密集度較高之沖積平原。然而近二十年來，台灣沿岸大規模的 人為施工已對海岸自然景觀造成衝擊，海岸工程基於防災的安全性，
鮮少考慮生態圈之調查與分析，又工法之進行已改變海岸物理及化學 之環境，生態也因此受到影響。因此，需以保護及復育的觀點配合工 程技術來進行生態圈的研究。若以海岸永續利用的觀點來看，海岸工 法或其結構物不應以防災之單一目的而建造，所考慮之工程必須滿足 多元性之需求，即海岸結構物應與海岸生態及人類生活並存，因此海 岸景觀的美化、海岸結構的親水性及海岸生態的維持為海岸永續利用 中不可或缺之考慮要素。
海岸工程的設計，以往只需考量外力的因素，即潮位、波力等。
而具有生態性的海岸工程除了外力條件之外，尚須多考慮海岸淺灘的 底棲生物、附著生物、微生物的棲息環境條件。因為工程的建設會使 棲地環境產生變化，如何設計工程才對生物不會有害甚至有利，此即 所謂生態工法，亦即本研究的主要目標。最後，匯入海岸淺灘的底棲 生物、附著生物、微生物，進行生態環境潛能的評估，以做驗證。
1.2 研究目的
海岸生態圈的平衡乃是生態環境的保育與工程技術之結合所形成 之結果。藉由不同專業領域的整合，使得生態環境能維持自然演替的 作用。目前國內海岸工程與生態環境的保育與工程技術之結合處於試
驗與推廣階段，相關單位與專家學者們所研究與蒐集的資料分散於各 單位與領域，未加以整合，海岸工程資訊化程度亦明顯偏低，普遍造 成相關研究人員資訊取得不易之問題。是以本研究將針對新竹市填築 的海埔地『客雅水資源回收中心』發展做進一步之探討，收集相關棲 地與生態資料。並配合地理資訊系統(GIS)，使用 ER Model 及資料庫 進而建立『海岸工程施作影響資訊管理系統』。本文之研究目的如下：
1. 透過相關文獻及研究報告之回顧，探討相關海岸工程施作及棲地生 態資訊，歸納出本資訊系統功能架構。
2. 利用 ER Model、資料庫工具建立資料庫架構，包含各資料表、欄 位、屬性及互相間的關係。
3. 使用系統開發工具(Visual Studio)與 SQL Server 資料庫開發『海岸 工程施作影響資訊管理系統』，作為能夠提供工程決策之資訊。
4. 經由新竹市填築的海埔地『客雅水資源回收中心』案例，以實際資 料輸入來驗證系統之正確性。
1.3 研究範圍
本研究建置之『海岸工程施作影響資訊管理系統』，主要以評估海 岸工程技術與影響生態環境保育為主，實際案例則以『客雅水資源回 收中心』之環境調查數據與施作工程為內容。
一、研究內容
本研究內容主要以建構『海岸工程施作影響資訊管理系統』為主，
將搜集相關施作工法及文獻資料、使用者需求的調查、資料庫架構及 建構等之規劃。
二、研究範圍
系統建構完成後，將針對新竹市三姓公溪及大庄溪口之間的海埔 地設置「客雅水資源回收中心」發展做進一步之探討，其地理位置如 下圖 1.1、圖 1.2 所示：
圖 1.1 新竹市濱海野生動物保護區[1]
客雅水資源回收中心
圖 1.2 保護區衛星地圖[1, 2]
1.4 研究方法
一、文獻回顧法本研究首先蒐集海岸工程與棲地生態等相關研究、期刊、論文、
書籍等資料文獻，並參考國內目前開發之管理系統，作為了解發展建 構之動機參考，並可作為輔助說明，配合功能需求，建構確實之設計 流程，以選用合適之分析與開發工具。
二、專家訪談
針對系統功能需求尋求專家進行訪談，以確定系統功能、介面需 求、資料格式、列印型態等功能。
三、資料庫架構分析
將文獻回顧、調查與訪談結果，規劃需求資料之屬性，依其相關 客雅水資源回收中心
性、重要性、關聯性及使用功能性歸納分類後，利用流程分析技術分 析『海岸工程施作影響資訊管理系統』之資訊流程，確認必須之作業 流程項目。
四、系統介面開發
本『海岸工程施作影響資訊管理系統』乃使用 ER/Studio、系統管 理工具 ODBC、SQL Server 及 Visual Studio .NET 等開發工具來建構開 發系統之環境。
五、案例驗證
蒐集海岸工程之相關文獻、研究報告，並取得實際案例，為系統 做相關測試與驗證，提供檢視相關資訊及其監測資料存放欄位、即時 記錄現況、調閱紀錄、並測試檢閱相關功能。
1.5 研究流程
本研究進行相關流程經由動機與目的的確認，進行國內相關文獻 蒐集，及現有相關軟體資料調查，使用者需求確認、架構系統，並開 發程式，後續則以研究範圍進行案例驗證。流程圖如圖 1.3 所示：
圖 1.3 研究流程圖
第二章 文獻回顧
本章主要根據蒐集之相關文獻，針對本研究所需之資料，藉由資 料與文獻之匯整，來探討資訊管理系統之開發環境，及國內相關領域 資訊系統發展、地理資訊系統等文獻並整理歸納。其中包括分析各種 工法在環境的適用性及資料之同質性與相異性，以評估建立可接受不 同專案與資料的統一之可行性。並將自相關單位、官方及民間網站等 蒐集相關之生態及指標資料，建立統一之基本資料架構及互相間的關 係，包含動物資料、植物資料、棲地資料、河川資料、工法資料、相 關法規資料等。
2.1 海岸地區定義
臺灣地區四面環海，海岸線長約一千五百六十六公里，擁有廣大 面積之海岸土地，如圖 2.1 及圖 2.2 所示。近年來隨著社會、經濟、人 口之快速成長，海岸地區已成為國土開發中不可或缺之新開發空間，
惟海岸地區之土地利用有其全面性與不可逆性，其土地之保護、防護 與開發，須有正確之判斷及綜合性之觀點，始能兼顧三者之和諧。
海岸地區為海域與陸域交接之帶狀區域，涵蓋陸域及海域二大地 理區，兼具海陸生態體系之特性，其中包括濱海陸地及近岸海域，二 者之劃定原則如下：
1. 濱海陸地：以平均海水面至最近之山稜線，或至地形、植被有顯 著變化之處，或至濱海主要公路、行政區界、溝渠、宗地界線明 確之處為界。
2. 近岸海域：以平均海水面至等深線 30 公尺，或平均海水面向海 6 公里處，取其距離較長者為界，並不超過領海範圍。
圖 2.1 台灣海岸地區範圍圖
圖 2.2 新竹市海岸地區範圍圖
2.2 海岸工法之定義及現況
探討國內海岸工法種類、發展現況及適用於何種生態環境與對四 周環境的衝擊。
2.2.1 海岸工法之定義
一、海岸工法－硬性結構
海岸侵蝕原因，由長期來看有：地殼變動、海面上升、地層下陷 等，這些中長期變化現象通常引起大範圍區域性之侵蝕，往往無可避 免。二十世紀以來，人為破壞力增加，使得海岸侵蝕更為加速，例如 建設港灣防波堤、興建海岸結構物及抽砂採礦等，都能導致近岸水流 改變，導致海岸局部性變化，這些人為因素反而成為今日海岸侵蝕之 重要因素之一。基於保護沿岸居民生命財產安全，可選擇下列防止局 部性侵蝕之結構物[3]：
（一）海堤或護岸(seawall，revetment)
海堤、護岸乃為防止海水侵入及路地被海浪沖蝕保護生命財產，
大約平行於海岸與海陸交接處興建之結構物。如其背後即為陸地而堤 高僅略高於路地者稱為護岸(revetment)。海堤(seawall)則為高出地表聳 立於灘線附近，防止海水侵入路第、阻擋暴潮及波浪之結構物。建設 海堤或護岸本來之目的在阻止暴潮時海水入侵陸地，同時防止路地被 海浪沖蝕，並無防治海灘侵蝕之功能。
（二）突堤(防砂突堤)(groins)
如河川之丁壩，大約垂直於海岸，興建用於攔阻沿岸漂砂保護海 灘之結構物稱為突堤(groins)。突堤因具有阻擋延案輸砂之作用，故可 能促進上游側海灘之堆積，但過長之突堤則可能完全阻擋延案漂砂，
反而會導致下游海灘之侵蝕，造成突堤效應。
（三）離岸堤(offshore or detached breakwater)
於離開海灘之外海平行或大致平行於海岸成島狀建設於外海中，
用以促進海灘成長保護海岸之結構物稱為離岸堤(offshore or detached breakwater)。惟因建設於海中構造體受力頗大須堅固，故成本極高且受 施工設備之限制等使用率不高。
（四）潛堤(submerged breakwater)
只 要 是 不 露 出 水 面 之 海 岸 結 構 物 都 可 歸 屬 於 潛 堤 (submerged breakwater)。潛堤也有稱為潛礁(reef)，通常堤寬較寬延伸至岸者稱為 潛礁。潛堤如從其外型分類大致可分為下列數種：
1. 線型潛堤
一座堤整體堤寬相同成直線平行或大約平行海岸佈置。依其提 高可分為高潛堤與低潛堤，如依其堤寬分又可分為一般潛堤與寬頂潛 堤。
2. 非直線形潛堤
一座堤堤頂兩端寬度不同，其平面形狀為三角形、盾形或梯形，
大約平行海岸佈置，主要目的在使波浪發生折繞射改變波浪進行方 向，使波向線交叉發生碎波並改變沿岸流流向與分佈。如依其結構物 之可變性分為：
(1) 剛性潛堤 (2) 柔韌性潛堤 (3) 懸吊式潛堤
3. 如依提列數分為單列式潛堤及多列式潛堤。
（五）人工潛礁(artificial reef work)
人工潛礁是具有提供藻貝類以及產卵幼魚生存的良好條件，且潛 礁背後之穩靜海域可提供水產生物良好棲息之場所。
二、海岸工法－柔性工法
過去為防止海岸侵蝕所採取之對策，不是採用突堤就是離岸堤、
潛堤等硬體工法。此等工法或許可減少當地漂砂損失減緩當地海岸後 退，卻往往導致漂砂下游側海岸漂砂來源減少，引起下游海岸之侵蝕，
復需於其下游興建此等防止侵蝕之工程，永無止境延伸不能不慎重使 用。若能將上游淤積之土砂輸送到下游，當可保持海岸之平衡，又同 時解決上下游淤積與侵蝕問題。故如能應用得宜少用硬體工程，也許 對自然海灘破壞較少，一方面能夠防災防侵蝕，另又可改善生態環境，
此為對景觀破壞較小之可行生態工法[3]。硬性與柔性工法特點之比較 如表 2.1 所示。
（一）人工養灘(beach nourishment)，土砂側渡(sand by-passing)
人工砂灘可有效消滅波能且不破壞環境之海岸保護工。海岸侵蝕 乃起因於沙源自然供應之減少，故如於侵蝕之沙灘放置客土恢復原海 灘或形成新海灘當可預防侵蝕獲得海岸安定，同時可獲得休憩所需之 海灘，於侵蝕海灘堆放並定時補充客土之工法稱為人工養灘。
（二）砂丘(sand dune)加固
在正常情況下海灘斷面多少會保持動態穩定，其形狀因波浪而 定，但如遇暴風大浪與暴潮則此種斷面非但無法因應，而須調整為適 應於暴風期之高水位與大波高之暴風型海岸地形，灘面乃至於砂丘被 侵蝕帶動到內灘堆積成砂堆形成暴風型斷面。
（三）岬島工(headland defense work)
引 進 於 海 灘 穩 定 工 法 之 觀 念 ， 地 理 學 家 如 Krumbein(1947) 、 Mashima(1961)等人認為如果能將綿長之海岸以岬島(headland)區隔為 若干較短長度之單元，則於此等單元中之海灘經較小兒童像波浪長期 作用後，終會形成與波向垂直之安定平衡之曲線海岸，如此當可用於 控制海岸遏止或減緩海岸之侵蝕，應用此一概念之工法稱為岬灣控制 (headland control)工法。
表 2.1 從生態與環境評估海岸防災工程之硬性與柔性工法特點
硬性結構 柔性工法
1. 破壞海岸生態棲息環境 1.創造海岸生態多樣性之環境 2. 經人工改造的海岸地形 2.保存自然的海岸地形
3. 切斷海陸孤立單調之空間 3.海陸、水綠連續性生態走廊 4. 無空隙、混凝土、剛性工法 4.多孔性天然材料柔性工法 5. 影響海岸景觀突兀之設計 5.融合週邊自然環與人文之設計 6. 無背後土地之垂直護岸 6.幾無人工造形設計之海岸保留充
份土地容許侵淤大變動之海濱 7. 超大超高型海岸結構 7.安全性略低但可容忍淹水之設計
2.2.2 海岸工法之現況
以往的海岸工程為了海岸土地防護和港口開發利用，使用人工構 造物去對抗大自然來達到防災的目的，但其常因過於偏重人類片面的 需求，忽略了對自然的尊重。以往國內雖也有過對海岸保育的呼籲，
但只在環境汙染如垃圾、污水防制方面有過檢討。而近年來國內因生 態工法的提倡，喚起了大家對海岸工程建設需顧及自然生態復育的省 思。
國內目前海岸工程也有積極推展柔性工法的發展趨勢。柔性工法 利用柔塑性的材料，如沙土、草木、不織布等吸收波能，在力學上以 柔克剛有其優點，但其與生態工法又是兩種不同的理念和作法。生態 工法要求的是安定和易於附著的底質或基盤，柔性材料反而不易發揮 這種功能。例如沙腸或沙袋，表面無孔隙且平整光滑，海洋生物著生 不易，又易於變形移動，故其置於水下時生態功能不如礁石或混凝土 塊。而人工養灘的柔性工法，利用岬頭或離岸堤等，避免沙灘過度流 失，與生態工法要求安定棲地的理念契合，但必須留意地形過度封閉 的問題。人工岬灣是利用岩石塊（或混凝土塊）當岬頭，用自然砂礫 構成岬灣，與突堤一樣有安定沙灘的作用。對生態效果而言，海底砂 礫較為安定，底棲生物有可能較容易生活。但泥砂構成的海灘，在本 質上其生態豐富性不如礁岩，故這種工法除了達到防災的目的之外，
其所發揮的景觀遊憩功能大於海洋生物生態上的功能[4]。
2.3 生態工程發展沿革
自二十世紀中葉以來，人類為了經濟活動採取的工程施作，導致 不斷開發土地最後無地可用甚至與海爭地。許多工業國家因為過度開 發，往往只考慮方便、經濟、實用，而未考慮到是否危害自然生態系
的穩定平衡[5]。近來一些先進國家已經將生態保育置於工程開發之 上，希望在經濟及生態兼顧之下，能夠延伸出符合永續經營的工程技 術，因而發展出「生態工程」技術。
2.3.1 生態工程的起源
1938 年德國 Seifert 首先提出這項概念，希望在整治河流時，是以 接近自然、廉價的方式，且保持天然景觀的治理方案[5]；而最早提出
「生態工法」一詞的，是美國的 H.T.Odum，他主張對自然環境的變更，
應採用最少的人工能量，以維護棲地系統的自我更新能力。直到 1989 年，美國生態學家 Mitsch 更明確定義出生態工法的觀念以及適用範 疇，指出生態工法要注重人為環境與自然環境間的互動，並可達到人 類與自然生態雙贏的目的[6]，從此生態工法正式成為一研究學門；近 來更在國際間日益受到重視。
2.3.2 生態工程定義
由於各國對生態工程的名稱和意義，皆有不同的解釋，為避免造 成混淆，國內負責推動生態工程的公共工程委員會，於 2002 年 8 月 14 日召開「生態工法諮詢小組」會議，確認了我國官方版之生態工法定 義：「生態工法(Ecotechnology)係指人類基於對生態系統的深切認知，
為落實生物多樣性保育及永續發展，採取以生態為基礎、安全為導向，
減少對生態系統造成傷害的永續系統工程皆稱之。」（註：2006 年工程 會正式更名生態工法為「生態工程」。）
生態工程強調從整體性的角度來思考問題，例如河川的整治不應 祗考量某單一區域，應將集水區，河川上、中、下游整體納入評估，
才能有效整治；若從生態系統的觀點來看，人類經濟活動所採取的工
程施作，應儘量降低對自然造成的衝擊，為提升工程專業人員對自然 生態的瞭解，在工程規劃及施作過程中，勢必需要借重生態領域專家 提供環境諮詢。因此，生態工程的工作團隊中，熟悉當地環境的生態 專家，扮演非常重要的角色[7]。
2.3.3 生態工程之應用
1989 年 Mitsch 和 Jørgensen 將生態工程(生態技術)之應用細分為以 下四大類如圖 2.3 所示：
一、生態系降低或解決在其他生態系造成嚴重傷害的污染問題 利用生態系處理人類所造成的污染。
二、仿生態系或複製生態系以解決環境污染問題
建構人工生態系以解決人類的污染問題。而現今所稱之生態工程 (Ecological Engineering)，多指此類人為建構的生態體系，以作為區域 排水、污染防制、景觀設計等措施。
三、在嚴重人為干擾後，協助生態系恢復原貌
對於過度人為開發，或直接、間接長期遭受人類活動所產生的破 壞，進行局部或全面的復育工作。台灣所稱之生態工法(Ecological Engineering Method)，乃指此類工程，多應用於土木工程、水利工程及 水土保持工程。
四、在不危及生態平衡前提下，利用生態系或資源，以供人類所需 即永續性地利用自然資源，如森林生態系之經營管理、有機農業 等。在國內生態工程的發展現況上，著重於土木、水利及水土保持工
程上，也就是偏重於生態工法的發展(圖 2.4)。行政院公共工程委員會 於 91 年 4 月成立生態工法諮詢小組，積極辦理各項推動方案；並根據 91 年 8 月 14 日生態工法諮詢小組第三次會議結論，將生態工法定義為
「基於對生態系統之深切認知與落實生物多樣性保育及永續發展，而 採取以生態為基礎，安全為導向的工程方法，以減少對自然環境造成 傷害」[6]。其主要精神如下[8]：
1. 對生態系統之深切認知
2. 落實生物多樣性保育及永續發展 3. 生態與安全並重
4. 減輕對自然環境造成傷害
所以近自然工法不僅在追求對「自然的渴望」與「美的憧憬」等 感性的滿足，更要追求「合理性」、「效率性」、「多樣性」與「經濟性」
等理性的思考[4]。
圖 2.3 生態工程的內涵[9]
圖 2.4 生態工程及生態工法之應用範疇及其延伸[9]
2.3.4 生態工程設計流程
一般而言，生態工法之執行模式在生態工法之推展過程中屬於關 鍵之角色，其設計流程必須兼顧完整性及務實性，前者必須涵蓋完整 的作業單元（如資料蒐集、現場調查），以確保使用者經由設計流程可 獲得理想的設計成果，後者則提供使用者實務條件上之考量，即在環 境條件未容許之情況下，各作業單元之主要執行重點，及其可能的簡 化方式或可節省的作業單元。由此可清楚看出，其過程甚為繁複，所 含之層面亦廣，生態工法設計流程如下[11]，流程圖如圖 2.5 所示。
一、基本資料蒐集
主要包含工程規劃資料、物化環境背景資料與生態環境資料等三 大部分。
二、現場踏勘及調查
針對計畫區域及鄰近範圍進行現場勘查及必要的補充調查，以確 認現地的環境及生態條件，俾供為工法研選的參據。
三、建設功能及工程安全分析
生態工法設計流程係針對各工程類別在考量採用生態工法進行設 計時的輔助流程，因此在設計時仍須依據各工程類別的設計流程辦理 建設功能及工程安全分析。在有安全之虞時，可考慮配合傳統工法再 以植栽與石頭等天然材料加以覆蓋或修飾，儘量使其表面自然化。
四、生態敏感區調查
（一）生態環境影響範圍之劃定
施工階段與營運階段的影響範圍除工區範圍外，尚應考慮生物棲 地面積縮減、生態切割效應、棲地零碎化所影響的範圍，即站在整個 生態系統的尺度下加以分析，用宏觀的觀點討論生態環境之影響範 圍，例如固床工除工程本體所造成的棲地改變外，尚須考量是否會對 上下游通道造成阻隔。
（二）影響範圍內生態敏感區的調查
參考環境影響評估的作業準則，生態敏感區初步可建議劃分為 3 級，第一級為位經國家公園、農委會公告之野生動物保留區或野生動 物重要棲息環境以及國有林自然保護區等；第二級為位經河川行水 區、湖泊等水域環境及其濱水帶（距水域環境 30 公尺內）、河口、海 岸潟湖、紅樹林沼澤、草澤、沙丘、沙洲、珊瑚礁以及國有林地；第 三級則為位於保安林地以及非都市計畫區域或都市計畫區中所列之保
護區。工程設計時應分析計畫範圍是否位於敏感區內，或與最近敏感 區的距離及可能的關係。
五、生態資源調查
（一）生態調查範疇界定
若工程影響範圍內涵蓋有各類的生態敏感區，基本上在生態資源 調查上應擬定生態調查計畫，其內容應包括調查範圍、項目與頻率。
（二）執行生態調查與評估分析作業
執行生態調查的目的在瞭解計畫區內的生物環境，瞭解該地區生 態系統的特性及敏感性，以及所調查物種的指標或敏感特性（如螢火 蟲）或是否為保育類生物。
（三）鄰近天然材料調查
目的在瞭解鄰近植物材料、土石、木料、苗圃等天然材料資源的 供需狀況，以供做生態工法設計的基本參考。
六、生態敏感性分析
依據各項資料分析，研判工程建設計畫與環境生態間之可能關 係，並分析其是否具有生態敏感性，以考量採用生態工法之需求及類 別。
七、生態預期效益分析
生態預期效益分析（生態改善或維持目標）是生態工法不可或缺 的一環，也是評估該工法是否具有成效，以及提供未來改進的基礎。
一般評估的方式，可選擇特定種類（目標物種）的族群量或是以一般 常用的生物指標作為預期效益的分析基準，也可以單純的生物棲地環 境的營造或改善作為基礎。
生態工法的設計作業，須有生態專業人員共同參與，以建立工程 與生態的溝通橋樑。生態專業人員必須依據生態預期效益提出可行性 的分析，必要時也可依實務需求加以調整。生態專業人員應對設計作 業與施工規範有深入的了解，同時應與工程專業人員進行充份的溝 通。此外，生態專業人員也應依據生態調查資料提出生態工法的建議 方案，並考慮是否需要進行生態監測計畫或復育計畫。
八、繪製工程設計圖
引用本彙編的生態工法基本圖時，應基於工程的需求進行細部設 計，其不足部分應自行補充，相異部份則應因地制宜予以修改，然後 再進行工程設計圖的繪製。
九、施工規範編撰
依照設計需要，引用本彙編的施工綱要規範時，其不足或相異部 分應再自行視需求而補充或修訂之。
十、工程數量及費用估算
依照工程設計圖及施工說明書或規範，應進行工程數量及工程費 用的估算，其中工料分析及材料費用需配合工法內容及材料產地之特 性而予以編列。
十一、編制施工預算書及相關發包文件
依照工程數量及費用估算製作施工預算書及相關發包文件，包括 單價分析、詳細表及標單等，以提供進行發包施工。
圖 2.5 生態工法之執行流程圖
2.4 海岸生態工法的規劃理念
在規劃設計近自然海岸之前，應先對海岸有充份之認識與了解，
才能獲得完滿的結果。主要包括四大規劃理念[3-5]：
1. 尊重自然預留空間－人與自然之和諧 2. 生態多樣性之確保－人與生態之共生 3. 景觀環境之融合－共享自然景觀
4. 親水休閒環境之創造－促進人與人之和諧
2.4.1 國內海岸生態環境
台灣過去三十幾年的海岸保護工作，大都由經濟部水利署前身之 台灣省水利局及經濟部水利處所主導，少數有影響力的海岸工程專家 學者也有相當程度的參與。經過多年寶貴的實地學習經驗，郭金棟教 授[12]曾提出保護海岸的三個原則：(1)消能優於反射，海灘為天然消波 體；(2)海岸侵蝕治本之道在保持砂源平衡；及(3)柔性勝於硬性，破壞 自然不如尊重自然。觀察多年來台灣的海岸保護工法，卻似與這種理 想背道而馳。平心而論，上述的認知已包括海岸地貌的宏觀及創造永 續海岸環境的積極思維。
近年來，國外流行親水遊憩灣岸設計，其要點即在兩座人工岬頭 之間佈置一優美的弧形灣線，以現代工程技術模擬大自然的穩定灣 岸。而國內海岸環境改造之開端則以西子灣海灘復育為先驅，這種岬 灣搭配養灘工法的實施，可營造穩定美麗的灣岸與沙灘，是為國內新 海岸工法的先驅示範案例，深具教學與研究的指標意義[2]。
2.4.2 國外海岸生態環境
由於人文、社會風俗及地理環境的差異，歐美諸國在海岸保護設 施之規模與用材，與台灣日本不同；除部份特殊地區之外，歐美的用 材大多以天然的塊石為主，而少用各種混凝土消波塊，同時對人工養 灘的喜好遠勝於海堤等剛體結構物。美國佛羅里達州面對大西洋的海 岸，近五十年來，多以人工養灘為海岸保育的工法；荷蘭以養灘為主，
而西班牙則以以養灘配合人工岬灣為主。創造安全的海岸環境是生態 工法之一，而其做法是有計劃地清除現有海堤前方無數的消波塊，配 合潛堤、人工養灘及其他適當的保護設施，創造寬闊的親水自然海灘 [13]。
2.5 資訊系統發展管理架構
一般軟體開發者主要是針對市場需求而去開發產品。當產品產生 後，除了內部測試檢驗外，尚且需要提供給使用者使用並求回饋從中 以求軟體改進。然而，資訊系統大部份是特定組織針對其管理資訊系 統某些特定功能部門電腦化所發展出來（如會計資訊系統和人事資訊 系統）。有些大型組織存在專責發展資訊系統的資訊部門，有些則委 外發展資訊系統。因此，資訊系統的顧客也是特定的使用者如決策支 援系統的使用者為高階主管，人事資訊系統的使用者則為人事部門的 員工。使用者與管理階層參與資訊系統發展先期作業是資訊系統成敗 非常重要因素之一。所以一個資訊系統的架構是可以由克羅斯比的品 質管理哲學來發展的[14]：
一、規劃(Plan)：資訊系統規劃
系統規劃階段必須先瞭解範圍與方法，針對使用者提供之業務流 程與功能需求訂定計畫書與手冊，以做為後續階段所須符合需求之依 據。
二、實施(Do)：製程
資訊系統製程階段涵蓋軟體生命週期之系統分析、系統設計與程 式撰寫等三項工作。系統發展人員必需依照系統規劃書與手冊的要求 來執行各項工作。
三、查核(Check)：驗證與確認
驗證(Verification)：經由靜態測試方法，如審查(Review)與檢驗 (Inspection)，來查證這階段是否符合前一階段的需求或要求。如利用審
查系統設計文件是否符合系統分析的需求。
確認(Validation)：經由動態測試方法，如確定測試(Deterministic testing)，來確認最後產品是否符合需求規格與品質規格。其主要目的 是在當軟體產品完成時，於硬體環境實際運作是否有錯誤存在以致造 成資訊系統失敗。若有錯誤則除錯再重測以追求「零缺點」的資訊系 統。
四、處置(Action)：系統維護
當資訊系統通過測試後，接著便是將系統移轉給予業務單位使 用。隨著系統移轉給使用者，系統操作手冊以及安裝需知是必備的。
後續服務包含使用者的講習訓練與疑難排除等。針對使用者的意見與 回饋做適當的修正與持續改善。
2.6 國內外相關研究
本節探討國內相關資料庫、資料庫管理系統、地理資訊系統架構、
功能及應用的方向。
2.6.1 國內相關領域文獻
一、安平港『海岸環境資訊管理系統』建置之研究，謝侑璋[15] 。 現今海岸工程的設計，突破以往只考量處理外力如潮位、波力等 因素，生物棲息環境之條件，在生態工法的觀念日趨重要之下，也成 為海岸工程建設規劃、設計、施工過程中，相當重要的考量因素。生 態工程的發展與落實，必須仰賴長期且整體性的規劃，工程之施行必 須對生態系統及環境有相當深切的認知。有鑑於此，本研究嘗試針對 進行海岸生態及環境的調查，使用物件導向(Object Oriented)，配合
Borland 的 Delphi 及 ER-Studio 環境，開發『海岸環境及工程資訊管理 系統』，建立生態與環境資料庫，並以台南市安平港為例，輸入相關資 料到系統作驗證，可以幫助目前從事安平港現地監測人員觀測資料，
並利用本系統交叉查詢的功能，彙整並篩選監測地點別及範圍時間，
方便整理底棲生物或附著性生物多樣性處理結果，另外，資訊系統整 合地理資訊系統概念，將文字資料與空間結合，利用圖層觀念，標示 觀測站、海岸工程施作概況與其週遭環境資料概況，提供建置長期環 境監測資料、檔案一個良好的資訊平台，且可作為海岸工程在開發前 對於現地資料了解及工程在規劃或評估時的依據，對於掌控海岸週遭 環境具良好的成效。
二、使用 GIS 模式整合新竹市海岸生態環境與土地使用空間區位之研 究，王櫻燕[16]。
本研究主要為設計一套海岸環境資訊調查系統、架構海岸地理資 訊系統分析模式，藉由專家問卷使用層級分析法取得權重，並進一步 以新竹市海岸環境空間為對象操作整合與分析，共三項成果。其次，
一方面試圖藉由操作本研究建立的分析模式，並套用在新竹市海岸環 境，測試本研究建立的模式之準確度與可行性，另一方面藉以整合新 竹市海岸環境的空間區位之最適使用定位與發展，使海岸開發對生態 環境、人文經濟之衝擊減至最低，並且可作為生態學空間化之環境管 理技術的研究基礎。將可整合海岸土地利用潛勢及生態敏感度的空間 資訊，提供新竹市未來進行海岸土地開發利用及環境資源保育之參考。
三、石門水庫集水區『生態資訊系統』開發之研究，趙振成[17]。
本研究主旨在於針對國內生態發展之現況做一探討，收集國內生 態相關資料，並配合地理資訊系統(GIS)、Access 及視窗開發環境建立
「生態資訊系統」。本系統的資料庫整合生態相關資料，提供管理使用 者即時更新資料，完成之模組可讓管理者精確的掌握相關生態資訊，
而系統介面除了讓使用者迅速查詢、新增資料外，更可提供瀏覽者明 確的地點、圖片，使資料不再單只是文字敘述，也使得瀏覽者不需花 費購買專業軟體也能使用 GIS。而管理者在更新資料同時，使用者也能 即時得知與掌握最新資訊。
2.6.2 國外相關領域文獻
一、An integrated coastal modeling system for analyzing beach processes and beach restoration projects, SMC, M. González, R. Medina, J.
Gonzalez-Ondina, A. Osorio, F.J. Méndez and E. García. [18]
此研究為西班牙與 Cantabria 大學聯合發展出的一套海岸建模系 統(SMC)，目的是為了保護西班牙沿岸的生態系，並分別以長期與短期 模組來監測海岸生態與變異性。將來可結合收集各種數據並建立一個 動態數據資料庫，以利於日後海岸工程設計時的分析數據。而本研究 建立之資訊系統項目及數據，亦可為將來開發海岸工程之參考依據。
二、Manipulation of numerical coastal flow and water quality models, K.W. Chau. [19]
此文獻主要在探討管理系統設計初期的模型建置，而在程式設計 的過程中，時常出現執行後的系統往往與預期的有所偏差，其中最重 要的一部份就是模型完成後的回饋與修改，專家可提供建立模組的關 連性，再由程式設計師來達到要求，為一個準確、平衡且有效的系統 建立流程。而本研究藉由蒐集國內相關之海岸工程資訊，以及影響生 態之環境因子，由專家訪談歸納出各項目對於影響生態工程之重要性。
三、An example of expert system on numerical modelling system in coastal processes, K. W Chau and W. Chen. [20]
由於近幾年來的人工智慧技術和桌上型微電腦的廣大名聲的出 現，整合新技術與傳統模擬數值成為一個現在的趨勢，為了要解決各 種不同的工程問題，它提出一個更聰明和更方便使用者的系統，是以 知識為基礎的數值模擬專家系統，以這項新發展模擬海岸流速及水質 數據，藉由得到不同的參數來比對真正數據達到推論的規則。這表示 應用以知識為基礎的專家系統技術到數值模擬沿海過程可以提供大量 援助，並可以得到的數值模型作為參數。
本文獻以知識庫為基礎的專家系統，結合傳統的數值模擬沿岸水 域流量和水質的數據。透過知識庫使用者之數據模型做為參數、專家 系統技術及相關之物理條件，模擬出海岸的各種數據，並與真正的數 據結合，歸納出兩者關係，以從中找出推論參數規則之可行性。本研 究也期望能夠以各項施工前後之數據，做為日後生態工程之參考依據。
2.7 國內相關領域資訊系統架構與功能探討
本節探討國內相關資料庫、資料庫管理系統、地理資訊系統架構、
功能及應用的方向。
2.7.1 資料庫(Database)
資料庫(Database)是一個有系統且規格化的資料集合，其基本格式 包括資料的項目與資料的內容，存放資料型態相當廣泛，如影像、表、
圖、音、數據、文，如圖 2.4 所示，資料庫可以任意大小，並且有不同 程度的複雜性。資料庫的運作(manipulating)方式可以由人工或機器來 產生或維護，包括查詢資料庫以取回所要的資料、更新資料、以及讀
取資料產生報表等，藉由這些運作方式能提供許多應用方面之使用 [21]。
本研究使用 ER/Studio 來規劃資料庫工具（如圖 2.6 所示），是使 用實體關係圖的資料庫開發工具。以視像形式支援實體和關係的排 列，可以為資料庫建立模組及管理工具，並支援多種資料庫，如 MS Access、MySQL、Oracle、SQL Server 及 InterBase 等如圖 2.7 所示，
ER/Studio 建模和管理工具以樹狀檢視資料庫的型態，有助於將資料庫 模型化(Data Modeling)，表達能力強，各資料表間關係式陳述明確，對 於資料維護與發展擴充應用程式，相當便捷操作使用。
圖 2.6 ER/Studio 使用介面 樹狀檢視圖
表單資料庫編輯區
圖 2.7 ER/Studio 支援資料庫之類型
2.7.2 ODBC 資料來源
資料來源是透過開放式資料庫連接(ODBC)：在資料庫與程式之間 共用資料的標準方法。並且支援「開放式資料庫連接 (ODBC)」通訊 協定之程式及資料庫的資料及存取該資料所需的資訊（如：資料庫和 所在的伺服器）。資料來源是資料的來源和存取該資料所需的連接資 訊如圖 2.8 所示。資料來源的範例有 Microsoft Access、Microsoft SQL Server、Oracle RDBMS、試算表以及文字檔。連接資訊的範例包括伺 服器位置、資料庫名稱、登入識別碼、密碼和各種說明如何連接至資 料來源的 ODBC 驅動程式選項。
圖 2.8 ODBC 資料來源使用介面
2.7.3 SQL Server 資料庫
SQL Server 是主從式資料庫伺服器，它本身並沒有像 Access 提 供使用者介面元件供我們開發用戶端程式。不過這是正是主從式架構 的特點，伺服器本身並不需要著重在使用者介面；反之，透過伺服器 所支援的各種存取方式，我們能經由 Access 存取，或是以各種不同的 發展工具如 Visual Basic、Delphi、C++、PowerBuilder、ASP 來開發用 戶端應用程式，最後再與後端資料庫 SQL Server 組合成一個完整的應 用系統[22]。
本研究使用之 SQL Server 2005 是一個功能完備的資料庫平台（如 圖 2.9 所示），利用整合式智慧工具，提供資料管理功能。SQL Server 2005 資料庫引擎提供更安全、可靠的儲存環境給關聯式和結構式資 料，讓使用者能夠建置並管理用於程式使用的高可用性、高效能資料 應用程式。這套解決方案能夠讓程式開發人員在一個整合性的系統架 構中，去執行資料倉儲或資料庫的建置及管理。針對資料的整合，利
資料來源項目
用 SQL Server 當中的 SQL Server Integration Services (SSIS)資料轉換服 務，來執行資料的擷取、轉換和載入作業；然後在分析的部份，利用 SQL Server 中的分析服務(Analysis Services)，來建置統一維度模型 (Unified Dimensional Model，UDM)與 MOLAP(Multi-dimensional OLAP) 的多維度資料庫結構，以作為報表工具及各式分析性應用的資料來 源；最後在報表的部份，除了有微軟報表服務(Reporting Services)可供 開發者用以產出報表之外，並新增了可讓知識工作者自製報表的 Report Builder[23]。
圖 2.9 SQL Server 2005 使用介面
2.7.4 系統開發工具(Visual Studio)
Microsoft Visual Studio(VS)是一個基本完整的開發工具集，它包括 了軟體整個生命周期中所需要的大部分工具，如 UML 工具、代碼管控 工具、集成開發環境等。而 Visual Studio .NET 是用於快速生成企業級 ASP.NET Web 應用程序和高性能桌面應用程序的工具。Visual Studio
伺服器連結 物件清單
主要畫面
包含基於組件的開發工具（如 Visual C#、Visual J#、Visual Basic 和 Visual C++），以及許多用於簡化基於小組的解決方案的設計、開發和 部署的其他技術。Visual Studio 是以單一開發平台同時支援各種開發工 具、開發環境(IDE)、語言等，且提供自行動手持設備端之應用開發，
到企業端關鍵應用系統之整合型開發工具[24, 25]。
Visual Studio 2005 是所有開發工具整合到.NET 架構下的終點平 台。可開發從 Web，手持式終端，桌面應用軟體，甚至到資料庫開發 的關鍵應用。Visual Studio 2005 結合軟體工程與專案管理概念，使 Visual Studio 不再只是單純的整合式開發工具，而是一套軟體開發生命 周期管理解決方案。在此之前，諸如 IBM、Borland，皆可提供軟體開 發生命周期管理的解決方案，但需要結合多套工具，而現在只需 Visual Studio 2005 一個工具就辦到了[26]，如圖 2.10 所示：
圖 2.10 Visual Studio 2005 使用介面
工具列 使用元件
錯誤清單
檔案總管
屬性列 表單
程式編輯
工作清單 物件描述
2.7.5 地理資訊系統(GIS)
本研究使用之 SuperObjects 是由台灣本土自行研發的大型 GIS 軟 體元件，結合了地圖與 GIS 技術所開發出來的 ActiveX 程式開發元件。
SuperObjects 不是直接使用的應用程式，必須嵌入支援 ActiveX 技術的 系統開發工具使用，可以增加動態地圖到開發程式中，整合地理資訊 系統到現有的應用軟體，提供 GIS 最基本的圖層觀念、圖層縮放、平 移功能，來建立具備機動性且能夠進行互動的地圖，或者是客製化地 圖及 GIS 應用軟體，適用 Window 發展環境多種語言，如 Visual Basic、
Visual Basic for Applications(VBA) 、 Visual C++ 、 Visual Studio .NET(VB.NET and C#)、Delphi、Borland C++ Builder、Visual FoxPro 以及 PowerBuilder，使用的範圍非常廣泛，並支援廣泛向量與 影像格式，現行多種標準的 GIS 向量資料，包括 ESRI Shapefile、MapInfo MIF、DXF 等，以及 LAN、JPG、ECW 等影像資料，主要包括 7 個物 件群：地址對位物件、座標系統物件、資料存取物件、地圖顯示物件、
幾何圖形物件、符號物件與圖形表示物件[27]。
地圖應用功能如下圖所示，可增加動態地圖到開發程式中並可以 在系統中編輯圖層，如圖 2.11 所示：
圖 2.11 Superobject 地圖功能
2.8 小結
由上所述，各個領域皆有對生態資料所建構的資料庫系統，即使 針對使用、功能、目的不同，其研究所建構的資料庫的架構、使用者 界面建置、應用的範圍等，皆為本研究學習的對象；並藉由對開發環 境的了解，可提供本研究在架構資訊系統、流程、方法及開發時所需 使用的環境。
第三章 系統規劃與設計
本章節針對目前研發中之資料庫管理系統進行調查分析，依照目 前現有之資料庫管理系統，進行分析系統作業及流程，作為本研究資 料參考之依據。再針對本案例進行施工前各項生態指標、生物種類、
數量之探討，以確定『海岸工程施作影響資訊管理系統』建置後，能 夠有效的達到資料分析的正確性及完整性。
3.1 系統基地資料及相關工法
本研究將蒐集施工前相關之基地生態資料﹙水質、潮汐等﹚及生 物資源，提供相關之指標供工程師在作生態工法之選擇時作參考，並 蒐集、紀錄施工後各時段之生態資料，與施工前之資料作比對，供決 策者做評估工法之設計與施工成敗之參考。而在生態環境的監控上可 分為三種角度來思考環境監測：
1. 依現有環境條件：考慮環境的中整體現有條件。
2. 生物生存因素：以生態自我復育能力及演替機制作為主要的考量。
3. 以生物多樣性為原則：一地區物種繁衍多樣性為原則。
3.1.1 棲地環境資料
由於新竹市政府預定於新竹市三姓公溪及大庄溪口之間的海埔地 設置「客雅水資源回收中心」，其目的在於處理新竹市的家庭污水，
以改善客雅溪的水質。而台灣招潮蟹為台灣特有生物，其重要的棲息 地之一為新竹香山濕地，但新竹市政府預定設置的『客雅水資源回收 中心』，可能導致十六公頃的潮間帶灘地遭受破壞，使台灣招潮蟹及 其他生態物種的棲息環境遭受嚴重的衝擊。基於此，將於施工前蒐集
評估各項棲地之生態調查評估、程序、方法或施作綱要，調查資料包 括土壤氧化還原層、土壤總體密度、土壤含水量、土壤粒徑、孔隙率、
土粒密度、土壤有機值、土壤 PH 值、土壤導電杜、土壤鹽分值等環境 因子等，以利資料之存放及其他地方生態工程施作之參考使用，以減 少可能產生之棲地生態影響。
3.1.2 棲地物種資料
香山濕地為大甲溪以北最大潮間帶濕地，孕育著各式各樣的生 物，有甲殼類、軟體動物、多毛類等，以軟體動物為例：螺類靠著腹 足爬行於岩壁、泥灘之間，有些啃食藻類、有些收拾殘骸腐肉；貝類 過著定居的生活，以濾食浮游生物過活。香山濕地在其特有的條件下 蘊育著龐大的生物族群，看似生氣逢勃，其實是脆弱萬分。以貝類而 言，牠們歷經時空的進化，以不同的特質選居不同的環境，加上行動 緩慢甚至行固著生活，當環境改變或污染，牠們只有死路一條。貝類 從八十年的 96 種，遽減至目前只剩 19 科 31 種[28]。下列資料僅列舉 這 31 種僅存的貝類，如表 3.1、表 3.2 所示。
本研究將蒐集棲地內各項生物種，並建立生物資料庫，記錄棲地 內生物的科屬別、棲息環境、體型特徵、群居數量及參考圖片等，以 利工程改善後生態之復育監測，瞭解生態工程施作後是否改善一般工 程之環境影響程度。
表 3.1 香山濕地螺貝類活體物種[28]
螺 貝 類 活 體 類
1 正織紋螺 9 瓦形珍珠蛤 17 石蜑螺 25 花 蛤 2 膽型織紋螺 10 環文蛤 18 粗紋蜑螺 26 文 蛤 3 習見織紋螺 11 公代薄殼蛤 19 魚舟蜑螺 27 綠殼菜蛤 4 大玉螺 12 豆斧蛤 20 草蓆鐘螺 28 馬尼拉鷗蛤 5 黑肋織紋螺 13 海瓜子 21 花青螺 29 瘤珠螺 6 大牡蠣 14 西施舌 22 雲雀殼菜蛤 30 火燄峨螺 7 燒酒海蜷 15 蚵岩螺 23 粗紋玉黍螺 31 棘刺牡蠣 8 栓海蜷 16 日本鏡文蛤 24 竹 蟶
表 3.2 香山濕地螺貝類標本物種[28]
螺 貝 類 標 本 類
1 毛法螺 4 血 蚶 6 花球枇杷螺 8 滿月鏡文蛤 2 台灣岩螺 5 細紋玉螺 7 瘤岩螺 9 粗肋織紋螺 3 布紋鬘螺
3.1.3 人為設施資料
沿海地區常為了增進防災功能、促進港灣機能以及因發展經濟之 需要興建港灣與開發海岸新生地而施作各項工程，為防止或減緩海岸 災害，防止災害及防止侵蝕工程也就不斷地增加，且愈做愈堅固、愈 大型化，如設置海堤禦浪防潮、消波塊減少海浪拍打能量等，在這些 人為施工過程中，常導致下游海岸砂源減少引起下游海岸侵蝕，因而 又需於下游海岸興建突堤或離岸堤，結果沿海岸形成連綿不斷的海上
長城[29]。因此海岸保護工程除了需具有防災效果之外亦應有生態景觀 親水之功能。而生態工程是一種與自然環境互利共生的工法，對工程 所使用的設施需建立基本的資料庫，並闡述其工程類別、材料、施工 步驟等資料，以利規劃海岸工程時之參考，更可對照該工法特性改善 前後是否與實施後的結果相呼應，以瞭解各項工程施作後對環境及生 態的影響程度。
3.2 管理系統發展架構
本系統擬以 SuperObjects 為後端 GIS 的 Server；Visual Studio.NET 為系統軟體之開發工具，應用相關資料庫技術撰寫各子系統程式，系 統介面擬採用 Windows 標準界面格式，以減少使用者學習之困難，免 除日後資料傳遞、整合的可能限制。
一、系統維護：包含使用者之註冊、密碼確認、密碼修改等。
二、海岸工程資訊化基本資料：
1. 水質調查及採樣：租用民間漁船進行溫度、鹽度、電導度、溶氧、
硝酸鹽、磷酸鹽、濁度、BOD、COD 等項目採水及採樣。
2. 底質調查及採樣：底土採樣分析項目：顆粒的大小、粉砂-黏土含 量、含水率、有機質含量。
3. 堤岸調查及採樣：附著生物及微生物。
4. 海岸特性調查：環境流體、濁度、漂砂、水深、海岸線等變化。
5. 動物資料：門、綱、目、中文名、中文別名、族群狀況、棲地類型、
副棲地類型、體型特徵、生態習性、伴生動植物、學名、發源地、
分部區域、分佈國內行政區、分佈海拔高度、生命週期、覓食習慣、
用途特性、備註。
6. 棲地保護區資料：棲地名稱、類別、地點、更多資料、影像資料、
ID、類別、地點、中央主管機關、地方主管機關、公告成立時間、
公告文號、成立動機、主要保護物種、年平均溫度、年平均雨量、
地形描述、地質描述、土壤描述。
7. 主要河川資料：河川名稱、發源地、主流長度、入海口、更多資料、
影像資料。
8. 生態工法資料：構造單元、施工法名稱、施工原則、施工材料、更 多資料影像資料。
9. 影像資料：ID、類別、資料庫索引值、圖片標題、圖片說明。
10.文獻資料：資料類型、分類、書名、作者、摘要、出版單位、出 版日期、備註。
11.相關法規資料：法規名稱、章節、條例、條例、條例內容。
三、生態指標之建立：包含在 GIS 中建立各地區之生物分布種類、數 量、出現時間等。
四、生物與環境之關聯：紀錄動物、植物與週遭環境之關係，包含坡 度、植被型態多樣性、基地回復度、植被的遮蔽能力、地貌的多 樣性、水體的多樣性及土壤的侵蝕與穩定等。
五、相關資料之查詢與列印：所有的建立於系統之資料都可供查詢，
包含各資料表之各欄位的交叉查詢，包含內容查詢、範圍查詢、
完全吻合、部分吻合等，並自資料庫中將查詢結果顯示於螢幕，
並可另存成 MS Word、Excel、文字檔及列印。
六、資料庫關聯：
1. 國內案例工法關聯：ID、案例名稱、施工地點、完工日期、施工環 境概述計畫動機、計畫動機要求、計畫內容、計畫成果。
2. 河川動物資訊關聯：河川名稱、發源地、主流長度、入海口、更多 資料、影像資料、顯示動物關聯資料、animal ID、門、綱、目、科、
中文名、中文別名、族群狀況、棲地類型、體型特徵、生態習性、
分佈國內行政區、學名、分佈海拔高度、覓食習慣。
3. 河川植物資訊關聯：河川名稱、發源地、主流長度、入海口、更多 資料、影像資料、顯示植物關聯資料、中文名、中文別名、學名、
分佈海拔高度、生長型、落葉性、生長速度、用途特性、備註、適 合土壤、生長坡度、耐汗指標。
4. 海岸工程資源化之整合：水質調查及採樣、底質調查及採樣、生菌 數調查及採樣、海岸特性調查。
七、GIS 資料管理：
地理建構資料：檔案名稱、檔案說明、座標系統、建檔方式、圖 微型態、對應資料庫系統之資料表、備註。
八、資料庫管理：
1. 新增系統管理員：資料庫管理者、姓名、密碼、權限、身分證、連 絡電話、連絡地址、E-Mail、Fax、工作單位。
2. 進階查詢介面：選擇查詢資料庫、所有欄位；資料庫全文查詢；SQL
語法輸入視窗、SQL 基本語法指令、SQL 進階語法指令、SQL 系 統架構查詢語法。
3.3 系統程式使用者介面開發
本研究依照資訊管理系統及各監測資料維護，將權限區分為六個 項目如圖 3.1 與圖 3.2 所示：
1. 登入：為一般使用者之登入
2. 新增：為資料維護者之新增資料權限 3. 修改：為資料維護者之修改資料權限 4. 刪除：為資料維護者之刪除資料權限 5. 查詢：為一般使用者之查詢資料權限 6. 管理：為系統管理者之各項權限
系 統 登 入 視 窗
密 碼 認 證 錯 誤 視 窗
使 用 者 權 限 分 析
主 畫 面 資 料 管 理 者 使 用 新 增 修 改 刪 除 功 能
主 畫 面 系 統 管 理 者 新 增 修 改 所 有 使 用 者 權 限 主 畫 面
提 供 查 詢 功 能 予 一 般 使 用 者
離 開
帳 號 密 碼 錯 誤
密 碼 正 確
權 限 一 權 限 二 權 限 三
放 棄
輸 入 帳 號 密 碼 確 認
圖 3.1 使用者登入權限架構圖
權限區分
主程式
地理資訊畫面
列印畫面 列印資料
文件輸出 查詢畫面 查詢資料
確認列印 取消列印
生態指標畫面
新增畫面
修改畫面 刪除畫面
列印畫面 列印資料 新增資料
修改資料 刪除資料
文件輸出
查詢畫面 查詢資料
確認列印 取消列印
基本作業畫面
新增畫面
修改畫面 刪除畫面
列印畫面 列印資料 新增資料
修改資料 刪除資料
文件輸出
查詢畫面 查詢資料
確認列印 取消列印
使用者資料畫面
新增畫面
修改畫面 刪除畫面
列印畫面 列印資料 新增資料
修改資料 刪除資料
文件輸出
查詢畫面 查詢資料
確認列印 取消列印
圖 3.2 資料庫使用權限架構圖 系統管理者
資料管理者
一般使用者
3.4 小結
綜合上述資料，可以歸納出資訊管理系統資料庫內主要架構必須 符合生態資訊、棲地資訊、生物資訊及使用者需求等各欄位，並針對 本案例向有關單位索取當地或其管轄區域之生態物種基本資訊，使生 態資料庫系統具備對生態工程的生態觀察與監控，以評估各種工法在 環境的適用性，及資料之同質性與相異性。
第四章 系統架構分析
本研究之各子模組所處理之資料以基本資料庫資料為中心，因此 建立統一之基本資料架構為最關鍵之工作。其資料架構之建立根據 為：現有市面上之資訊系統進行調查分析，歸納整理出本資訊管理系 統之功能需求，並分析資料性質，以建立專案資料之資料庫系統（如 圖 4.1 所示）；流程分析技術分析『海岸工程施作影響資訊管理系統』
之系統資訊流程，確認必須之作業流程項目。
圖 4.1 系統組織架構
4.1 系統功能分析
本研究擬將開發『海岸工程施作影響資訊管理系統』之系統功能 架構，其中包括：
一、登入作業
管理系統登入，其使用者名稱及密碼皆由系統管理員新增維護。
二、系統作業
（一）使用者資料維護：
包括新增使用者及使用者登入與使用權限之限制，皆由系統管理 者維護資料。
（二）印表機設定：
本系統之列印功能皆由此表單設定印表機內容。
（三）離開：
離開本資訊管理系統
三、基本作業
（一）採樣方式資料：
海岸生態環境採樣方法之新增、修改、刪除及列印。
（二）水質資料：
記錄各項採樣資料之時間、日期、地點及各項採樣數據，以便於 日後查詢該採樣地點之數據及施工前後生態環境改變之比較。
（三）水流情形資料：
包括各水域水流情形資料之新增、修改、刪除及列印。
（四）主要河川資料：
新增各棲地內之重要河川基本資料，包含水流情形及該河川圖片 之連結及水流發源地，以利於後續棲地河川生態之影響探討。
（五）生菌數調查及採樣：
蒐集各海域之各項採樣數據，如：底棲生物、附著生物、微生物、
有機質含量等，提供施工前後之生態環境改變影響之評估。
（六）生態工法資料：
建立與海岸生態工程相關之施工方法，及其細項資料及參考圖 片，以利日後其他工程施作評估階段之參考資料。
（七）底質資料：
建立蒐集之底質相關資訊如：顆粒、粒沙、黏土之大小及含水率 等，以利日後其他工程施作評估階段之參考資料。
（八）水文及水利資料：
建立河流之流量、流速、水深等資料，以利日後其他工程施作評 估階段之參考。
（九）海岸環境資料
建立河流之濁度、水深、河岸等資料，以利日後其他工程施作評 估階段之參考。
四、生態指標建立
（一）綱目科資料：
建立各動物界之綱目科屬階層資料，提供輸入動物資料時，能夠 輕易的瞭解該動物為何種生物種。
（二）動物資料：
新增棲地之生物種類項目，其中包括各項生物特徵如：別名、學 名、族群狀況、棲地類型、生態習性及圖像資料等，由此資料以提供 將來生態改變後之族群變化探討。
（三）棲地保護區資料：
建立各棲地保護區資料內容，如：年均溫、年雨量、土壤概況及 海拔高度等，並可由棲地編號連結至該保護區之相關資料及圖像資料 等，以本視窗來檢視該保護區於施工前後之基本資料。
（四）文獻資料：
建立與生態工程、海岸工程及保護區之相關文獻內容，以提供使 用者查詢文獻之用。
（五）相關法規資料：
建立與生態工程、海岸工程及保護區之法規名稱、章節、條例等 內容，以提供使用者查詢法規之用。
五、地理資訊管理
使用者可透過該系統查詢各地區之保護區、河川、棲地及其生態 環境及生物分佈種類，藉此功能瞭解施工前後生態系改變之差異性。
4.2 資料單元分析
依照歸納出的結果，設置各資料庫實體資料表，利用 ER/Studio 建 立資料庫內各項系統表單，包括登入作業、系統作業、基本作業、生
