臺中地區土地利用變化於熱島效應之研究

Volume16, No 2,June 2011, pp. 139-149

1逢甲大學土地管理學系 碩士 收到日期:民國 101 年 02 月 21 日

2逢甲大學土地管理學系 教授兼地理資訊系統研究中心主任 修改日期:民國 101 年 04 月 02 日

3逢甲大學土地管理學系 教授兼副校長 接受日期:民國 101 年 05 月 22 日

＊通訊作者, 電話: 04-24516669 ext. 714 , E-mail: nicole@gis.tw

臺中地區土地利用變化於熱島效應之研究

何佳薇

周天穎

楊龍士

摘 要

臺灣因經濟快速發展及高度工業化，能源使用增加近20 倍，工廠密度及單位面積能源的消耗率，使 臺灣地區受到熱島效應的影響範圍越趨顯著，可說是當前迫切的環境問題。熱島效應為都市環境結構多 以人工不透水層舖面取代原有自然地表覆蓋，造成環境失去氣溫平衡調節功能，使都市內部氣溫高於郊 區。隨空間資訊技術進步，遙測資訊具有高光譜態、多元尺度、多時序與資料獲取快速的優點，運用遙 測技術探討都市熱島效應現象日趨成熟，故本研究運用遙測影像探討臺中地區土地利用變化對熱島效應 空間分佈區位之影響。

本研究利用Landsat 衛星影像，進行多光譜資訊反演地表溫度。透過地表輻射溫度資訊反演，及都市 熱島強度值之計算，將熱島強度分為四種層級；再配合兩時期國土地用調查資料，以土地利用覆蓋面積 及變遷資訊獲得運算後各種用地之面積比例值，探討不同土地利用與熱島效應分布之情形。研究結果指 出，前後期影像所反演之地表亮度溫度平均值上升約2K，且臺中市中心溫度明顯高於郊區溫度；臺中市 熱島效應影響較大之區域其土地利用類別主要為人工鋪面及其他用地上，溫度值較高，分布於舊臺中市 區及西部，前後期之面積百分比增加約 13%；對熱島效應影響較小之土地利用類別為植生及水體，溫度 值較低，大多分布於東部，其面積百分比前後期減少約9%。在工業區部分，加入產業類別總用電量比較 分析後發現，工業區之產業類別不同，其耗能量愈高，對於熱島效應影響愈大。

關鍵詞：遙感探測、熱島效應、土地利用、地表亮度溫度

1. 前言

全球氣候變遷之議題於近年來已引起世界各 國的重視，除了因全球暖化引發的災害所造成的重 大經濟損失外，對環境生態的永續發展亦有著深遠 的影響。在全球氣候增暖趨勢背景下，加上都市的 急速開發，人口、產業過度集中，大規模破壞原有 的生態環境，都市中原有的自然土地被人造建築物 所覆蓋，不透水土地面積增加，綠地面積逐漸減少，

形成所謂的「都市叢林」；與此同時，隨著經濟增 長和居民收入水準提高，生產和生活用能也在不斷 增加，各種污染物和溫室氣體排放也隨之增加，這 些因素都促成都市熱島效應呈現出增速加快之

勢。

在過去40 年以來，台灣因經濟快速發展及高 度工業化，能源使用增加近20 倍，工廠密度及單 位面積能源的消耗率，在人口總數超過一千萬的國 家中高居首位，台灣地區受到熱島效應的影響範圍 不僅越來越明顯，也可能導致區域性氣候改變，大 部分土地已被櫛比鱗次的建築、工廠、村莊及柏油 馬路取代，所產生的熱島效應可能是全世界最顯著 的地區之一，可說是當前迫切的環境問題（劉紹臣，

2007）。

根據中央氣象局資料顯示台中氣象站在過去 100 年的平均溫度上升 1.11℃，比聯合國氣候變遷 小組（IPCC）所估計全球百年來溫度上升 0.6℃還

高出1 倍；而台中地區隨著時代演進，都市人口增 加、土地開發需求增長、交通發達及政策變革，使 人為開發逐漸由舊台中市向外擴展，也使得熱島效 應在台中地區亦有逐漸增加之趨勢。本研究結合遙 測觀測法及空間資料分析的優點，探討都市地表溫 度分佈與土地覆蓋變遷之關係，找出影響台中地區 都市熱島效應之主要發生區域並提出可行解決方 針為本研究之主要目的。

2. 研究範圍概述

2.1 研究區域簡介

都市熱島效應的成因影響因子眾多，每個鄉鎮 市均具有其獨特的自然環境條件、發展定位與產業 結構等，必定衍生出不同的都市熱島型態，綜合上 述介紹可得知，臺中直轄市主要發展集中於全區西 部，為文獻整理中主要加速影響熱島效應之集中區 域，此處由於和平區為人口密度極低之丘陵山區，

故本研究之研究範圍選定為臺中直轄市（和平區除 外之中西部地區），進行土地利用現況與熱島效應 之分析研究，以期找出臺中地區土地現況與熱島效 應之關係。

圖1 臺中直轄市行政區域圖

2.2 研究材料來源

本研究為探討都市土地利用變遷及其特性對都市 熱島效應之關係，因此選取既有的政府土地利用調 查資料，並配合適宜的衛星遙測影像為研究分析之 材料。以內政部於1993 年至 1995 年辦理之第一次 全國性國土利用調查作業，及2008 年完成之臺中

縣市土地利用調查資料，探討臺中地區土地利用之 類別、面積變化，及空間分布對於都市熱島效應之 影響。另配合1995 年及 2009 年選出兩幅清晰雲量 少、天氣晴朗的影像，並參考氣象站資料將颱風事 件前後排除，篩選出適合研究熱島效應的日期以供 本研究之分析應用。由於衛星單個軌道之拍攝範圍 無法涵蓋臺中全區，以及受到雲體覆蓋影像之影響 較高，故1995 年以影像時間最相近之兩張影像先 經過幾何校正後，再按照絕對之地理坐標進行影像 鑲嵌，以利後續分析。其中1995 年影像日期分別 為6 月 25 日、7 月 20 日，而影像時間分別為當地 時間上午9 點 25 分與 32 分；2009 年影像日期為 7 月17 日，時間為當地時間上午 10 點 15 分。

圖2 臺中地區 1995 年 07 月 20 日 09:25:06 可見光 波段影像

圖3 臺中地區 1995 年 06 月 25 日 09:32:15 可見光 波段影像

圖 4 臺中地區 2009 年 07 月 17 日 10:25:34 可見光 波段影像

3. 研究方法

3.1 地表亮度溫度反演

目前國內外已有許多文獻皆利用Landsat 影像 作地表溫度之反演(方聖輝、等，2005；米金套、

等，2009；張子瑩、等，2005；Stathopoulou et al., 2004)，亦有直接以衛星亮溫進行熱島評估(覃志豪，

2001)。為了減少大氣的影響，更準確的獲取感測 器接收資訊與地表溫度之相對關係，透過各種參數 反演轉換為亮度溫度已成為分析熱島效應影響之 可靠方法之一。

Landsat TM 是一擁有 7 個波段的高光譜及高 空間解析力感測器，較適合用於都市或小區域的地 表熱能差異分析，其中波段6 為 10.4-12.5μm 的熱 紅外光波段。在地面解析度方面，可見光至中紅外 光部份為 30×30 公尺，熱紅外光波段方面，則為 120×120 公尺。本研究參考覃志豪（2001）之單窗 算法，從TM6 衛星數據求算亮度溫度的過程，包 括將DN 值轉化為相應的熱輻射強度值，然後根據 熱輻射強度推算所對應的亮度溫度。地球觀測衛星 Landsat TM 在設計製造時已考慮到把所接收到的 輻射強度轉化為相對應的 DN 值問題。因此對於 TM 數據所接收到的輻射強度與其 DN 值有如下關 係：

L(λ)= Lmin(λ)+[ Lmax(λ)-Lmin(λ)] Qdn/Qmax

L(λ)為探測器所接收之輻射強度，Qmax 為最 大的DN 值， Qdn 為像元灰度值，Lmax(λ)和 Lmin(λ) 分別為感測器所接收到的最大和最小輻射強度。

TM 感測器的熱波段 TM6 的中心波長為 11.475 μm，

發 射 前 已 預 設 TM6 的 常 量 為 當

min =0.1238 時 dn=0；當

max =1.56 時，Qdn=255。

一旦L(λ)求得，所對應的象元亮度溫度可直接用下

列近似值求算：

T6= K2/ln(1+ K1/ L(λ)) (2) T6 為 TM6 的像元亮度溫度(K)；K1 和 K2 為

衛星發射前預設之常量。Landsat 的 TM 數據，

1=60.776 ， 2=1260.56K。

3.2 都市熱島強度計算

都市熱島強度是一經由科學方法評定，具有客 觀性評定都市熱島嚴重程度的指標，「都市熱島強 度」是指都市中心溫度與郊區溫度之差（Oke，1987；

李魁鵬，1999）。都市熱島強度是指都市內部溫度 與周圍郊區最低溫相差之程度。都市熱島強度越大，

表示都市內部較郊區集中更多熱能，都市熱島效應 現象越明顯。都市熱島效應強度計算公式如下（張 苑菱，2010）：

u s



其中：ω：熱島強度指標；Tu：都市內部之平 均地表溫度；Ts：研究區最低平均地表溫度。

3.3 差異比對分析

本研究在熱島效應與土地利用之相關性分析 方面，首先將熱島強度及國土利用調查資料進行分 級，由於Landsat-5 衛星影像之熱紅外光波段之空 間解析度為120x120m，國土利用調查資料之比例 尺為五千分之一大小，為使其資料能在同一尺度下 進行面積百分比之計算，將向量資料轉成網格資料 後，統一設定以40x40m 大小，在相同尺度下進行 分析比較。其分級過程如下：

透過兩時期衛星影像反演輻射溫度成果，計算 熱島強度並正規化後，將熱島強度值依據空間分析 方法中的Nature Break 趨勢分級法將其熱島強度值 進行分類，共歸類為四大類，分別為低溫分布區、

中溫過渡區、高溫聚集區、及最高溫核心區。另將 國土利用調查資料以1995 年及 2008 年之資料中擷 取面積資料，將土地利用分類按文獻整理中對熱島 效應之影響程度為標準將其原資料中之九大分類 重新分為四種不同屬性類別，分別為：植生、水體、

人工鋪面、及其他，其中植生為農業使用土地與森 林使用土地；水體為水利使用土地；人工鋪面為交 通使用土地、建築使用土地、公共使用土地、及遊 (1)

(3)

憩使用土地；其他則為礦鹽使用土地及其他使用土 地。

在差異比對分析中，為探討不同土地利用型態 下之熱島強度反應，故將土地利用分區（植生、水 體、人工鋪面、及其他）於屬性資料分類中給予十 位數值，分別為 10、20、30、40；再將熱島強度 分級（低溫分布區、中溫過渡區、高溫聚集區、及 最高溫核心區）於屬性資料分類中給予個位數值，

分別為 1、2、3、4；將給予分類數值之兩種層級 進行相加後，可得出11 至 44 級，將網格內數值乘 上網格大小40 公尺的平方，即可求得該分級下所 佔之面積（平方公尺）。其中例如層級13 是指土地 利用分區為植生分區下，熱島強度為高溫聚集區；

層級42 是指土地利用分區為其他用地，熱島強度 分級為中溫過渡區。

4. 結果與討論

4.1 台中熱島效應時空分布特 性與解析

本研究依據上述方法，將1995 年及 2009 年前 後期衛星影像，以溫度反演程式解算地表溫度值，

並將影像中最高溫與最低溫度值，以式3 進行台中 地區都市熱島強度值之計算，並將熱島強度值進行 分類，並以四種顏色顯色，顏色愈深者為熱島強度 值愈高 ：以熱島強度值為 0 至 0.52 定義為低溫分 布區；熱島強度值為0.52 至 0.58 定義為中溫過渡 區；熱島強度值為0.58 至 0.64 定義為高溫聚集區；

最高溫核心區則為熱島強度值為0.64 至 1 之間。

圖 5 及圖 6 為兩年度之熱島強度分級分布圖，於 1995 年兩幅衛星影像合併部份，本研究先以雲霧 切除處理、輻射校正後，進行地表溫度反演計算，

取得地表溫度並經過誤差分析後始進行合併，圖5 中間地帶之明顯線條應為原圖 3 交界處大量之雲 霧分佈，經過本研究切除後，溫度值已設定為0（未 納入熱島強度之全域最低值計算）之空白區域。兩 個時期皆顯示台中直轄市熱島強度之最高溫核心 區主要集中於靠海的梧棲區，其次為東區、西區、

南區、北區及中區，其面積百分比亦從1995 年的 8%增加至 2009 年的 10.25%。由於台中市最早開 墾地區於日治時期，以台中車站為中心向外擴展；

隨時代演進，都市人口增加、土地利用需求增長、

交通發達及政策變革，使人為開發逐漸向外擴展，

台中市逐漸由單一發展核心擴展為多核心都市；另 靠海的梧棲區於1973 年開始動工進行台中港的興 建，包含商港、工業港及漁港三部分，另為配合台 中港與臨海工業區興建開發，於港區西南角設置火 力發電廠，以供應中部區域都市及工業所需電力。

台中港的興建迅速帶動中心都市空間向西北方發 展 ，並帶動海岸線的城鎮如：清水、梧棲等地發 展。

圖5 1995 年 7 月合併影像之熱島強度反演成果圖

圖6 2009 年 7 月 17 日影像之熱島強度反演成果圖 台中直轄市於2009 年熱島強度成果圖中（圖 6）可發現，熱島溫度值明顯偏高，最高溫核心除 了分布於東區、西區、南區、北區及中區外，高溫 聚集區還包括了梧棲區、大甲區，緊鄰舊台中市建 成區 之潭子區、及大里區，從面積百分比來看，

台中地區之高溫聚集區從前期之 16.7%至後期增 加為 26.91%。由此可看出，台中市在後期之熱島 效應主要為兩部分，分別為西北沿海地帶，包括大 甲區、大安區、清水區、及梧棲區；以及台中直轄 市中心地帶，包括豐原區、潭子區、北區、中區、

西區、南區、中區、及大里區；兩者皆為帶狀分布。

台中市近年來工商業的迅速發展，促使人口增 加迅速，近二十年來陸續規劃的各期市地重劃，與 相關聯外道路的增闢或擴建，加速促成舊台中市與 台中縣整個台中都會區共同生活圈的形成，高溫聚 集也從建成區 為中心逐漸向外擴散。中溫過渡區 之面積百分比從35.32%減少至 30.98%。低溫分布 區主要集中於東邊如東勢區、新社區、太平區，及 霧峰區，因保留大量自然植生地表，相較於開發密 集地區，呈現溫度值較低。另外從兩時期之影像變 化中亦可發現，後期整體溫度皆有上升之現象，低 溫 分 布 區 之 面 積 百 分 比 從 39.98% 減 少 至 31.16% 。

4.2 台中地區土地覆蓋變化分析

4.2.1 土地利用調查資料分析

本研究以1995 年及 2008 年前後兩期之國土利 用調查資料中擷取面積資料，進行面積比例分析及 分析土地利用類別之空間分佈情形。從圖9 中可以 看出，台中直轄市在十三年間面積比例變化最為顯 著之使用類別為水利用地，減少了7.83%；其次為 農業用地，面積比例減少7.04%，減少的部分僅有 上述兩類；在面積比例增加部分，變化最大為建築 用地，增加面積比例為3.58%；其次為工業用地，

增加了2.78%；接著為森林用地，增加了 2.72%。

透過1995 年和 2008 年間的土地覆蓋面積比例 變化橫條圖，可以更進一步說明，在水利用地和農 業用地減少的 14.87%中，大部分來源於增加的建 築用地（3.58%）、工業用地（2.78%）、森林用地

（2.72%）、交通用地（2.42%）與其他用地（2.31%）。

從其土地利用類別的空間分佈來看，在1995 年台 中地區之建築用地主要集中於東區、南區、西區、

北區、中區、大里區、豐原區一帶，其他零星的區

塊如西屯區、沙鹿區等。到了2008 年其面積 有顯 著的增加，面積比例約增加3.58%，除了從上述主 要集中地區向外擴張外，也增加了些許零星分佈的 區塊；可以發現建築用地隨著都市發展而改變，亦 主要集中於人為活動較為頻繁之地區。

在森林增加的部分，面積比例約增加為2.72%。

為因應全球森林面積逐漸減少，自1996 年行政院 推動全民獎勵造林，獎勵造林實施要點規定，私有 林地的所有人、山坡地保留區、農牧用地及原住民 保留地內林業用地及非都市計畫區農牧用地，都可 提供申請；在2008 年亦推動「綠海計畫」，以愛台 12 建設中第 10 項為綠色造林，推動綠色造林直接 補貼，並推動設置3 個 1000 公頃的大型平地森林 遊樂區。從林務局統計之造林面積數據資料來看，

以區域來分，整個中部區域在一般造林面積中，自 2000 年至 2009 年，已增加 1869.6 公頃；按林區管 理處為單位，則在東勢林區管理處，一般造林面積 增加了 360.49 公頃。從土地利用類別分布圖中亦 可明顯看出，2008 年東部地區如東勢區、新社區、

太平區，及霧峰區，林業用地分布範圍皆有增加之 現象。

另減少的部分以水利用地最為明顯，比例減少 7.83%，從分布圖（圖 7 及圖 8）中可明顯看出河 道縮減之變化；而由於開發密集，農業用地亦逐漸 減少，至 2008 年比例上已減少 7.04%，受到都市 化的影響，建築物及交通道路所需空間不斷增加，

綠地覆蓋面積逐漸減少，為造成都市熱島效應主要 成因之一。

圖7 1995 年第一次國土地用調查資料使用類別分 布圖

圖8 2008 年第二次國土地用調查資料使用類別分 布圖

4.2.2 土地利用與熱島效應之關係

本研究以土地利用分類與熱島強度分級進行 比對分析，探討不同土地利用型態於熱島強度上之 反應成果。植生土地於兩時期皆顯示平均分布於台 中地區，且於後期有明顯減少之現象；從熱島強度

分級來看所佔面積百分比（詳見圖10），在熱島強 度分級中面積所佔比例最高為之層級為低溫分布 區（1995 年為 53.43%，2009 年為 44.38%），其次 為中溫過渡區（兩年度分別為35.90%及 31.54%）；

可指出台中地區植生覆蓋區域之熱島強度值偏低。

臺中市之水體主要為大安溪、大甲溪、及大肚溪流 域，於後期分布圖中（圖9）可以看出河道縮減之 現象；從熱島強度分級來看在此土地利用分區所佔 面積百分比（詳見圖 11），於 1995 年所佔比例最 高之熱島強度分級為中溫過渡區（43.44%），2009 年所佔比例最高為中溫過渡區（33.47%），其次為 比例相當接近之高溫聚集區（33.37%）；可指出水 體覆蓋區域之熱島強度值於後期有增長之現象，從 土地覆蓋面積比例變化可知，水體面積於後期由 16.07%降低至 8.24%，水體覆蓋面積大量減少造成 減緩與調節熱島效應之能力下降，使得後期之水體 部分熱島效應顯著。

圖9 台中地區土地覆蓋面積比例變化橫條圖

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 農業用地

森林用地 交通用地 水利用地 建築用地 工業用地 遊憩用地 礦鹽用地 其他用地

41.47 18.30

5.67

16.07 8.76

2.06 7.00

34.44 21.02

8.09 8.24

12.33 4.84

9.31

百分比

土地利用類別

植生、水體、人工鋪面及其他等四種土地利用屬性之面積變化分析圖

2008年 1995年

0.00 25.00 50.00 75.00

低溫分布區 中溫過渡區 高溫聚集區 最高溫核心區

53.43  35.90  9.23 

1.44 

44.38  31.54  20.10 

3.98  ^2009年

1995年

0.00 25.00 50.00 75.00

低溫分布區 中溫過渡區 高溫聚集區 最高溫核心區

22.37  43.44  20.34  13.85 

17.16  33.47  33.37  15.99  ^2009年

1995年

圖10 植生土地中熱島強度分級所佔面積百分 比橫條圖

圖 11 水體土地中熱島強度分級所佔面積百分 比橫條圖

人工鋪面主要分布在舊台中市區與其周圍；另 於2009 年可以明顯看出人工鋪面面積明顯增加；

於熱島強度分級中（詳見圖12），前後期在熱島強 度分級面積所佔百分比最高之分區皆為高溫聚集 區（分別為 37.01%及 41.42%），其次為中溫過渡 區（分別為 27.08%及 26.67%），及差距甚小之最 高溫核心區（分別為26%及 24.77%）；可指出人工 鋪面覆蓋區域之熱島強度為明顯偏高。其他類之土 地零星分布於台中地區，及清泉崗機場；在熱島強 度分級中（詳見圖13），在前後期之熱島強度分級 下面積所佔百分比之比例最高皆為中溫過渡區（分 別為 34.32%及 38.36%），其次為差距微小之高溫 聚集區（分別為 31.28%及 29.05%）；可指出其他 用地覆蓋區域之熱島強度值亦有偏高之現象。

圖12 人工鋪面土地中熱島強度分級所佔面積百 分比橫條圖

圖 13 其他土地中熱島強度分級所佔面積百分比 橫條圖

綜合上述，整理出下列兩點：

台中市最高溫核心區與高溫聚集區主要分布 在舊台中市之建成區，以及梧棲區與西北沿海地帶，

此區地質為沿海砂地，且可能受到特殊氣流及火力 發電廠之影響所致；在土地利用分類中面積比例最 高為人工鋪面，其次為其他用地；可以指出台中市 熱島效應影響較大之區域主要分布在土地利用類 別為人工鋪面及其他用地上，與文獻整理之對熱島 效應貢獻度為正相關之因子相符合。其次，溫度值 較低之中溫過渡區與低溫分布區大多集中分布於 以高溫區為中心向外擴張之濱海地區，以及整個台 中市中部與東部地區；從土地利用分類來看所佔面 積百分比，用地主要皆為植生，為熱島效應貢獻度 為負相關之因子，對熱島效應之貢獻度相較於上述 因子減少許多。

4.3 工業區特性與熱島效應之 關係

本研究依據臺中地區各工業區開發時間、規模 及產業資料取得之限制，選取臺中工業區、幼獅工 業區、大里工業區、臺中加工出口區、中港關連工 業區，及中部科學園區共六個工業區為研究對象，

進行與熱島效應關係之評估。表1 為本研究欲比較 之各工業區基本資料、產業類別比較。

下述六個工業區個別分布在臺中直轄市境內，

從所佔面積來整理分類，可以分為三大類：面積小 於100 公頃，為臺中加工出口區及大里工業區；面 積介於100 至 200 公頃，為中港關聯工業區及幼獅 工業區；面積大於200 公頃，為臺中工業區及中部 科學園區。不同工業區有其不同之特性，如面積大 小、產業類別及土地利用比例不同等，對於其熱島 強度亦有不同之影響。本研究以各工業區範圍之平 均熱島強度值來比較不同工業區特性對於熱島強 度之影響。

0.00 25.00 50.00 75.00

低溫分布區 中溫過渡區 高溫聚集區 最高溫核心區

9.91  27.08 

37.01  26.00 

7.15 

26.67  41.42  24.77  ^2009年_1995年

0.00 25.00 50.00 75.00

低溫分布區 中溫過渡區 高溫聚集區 最高溫核心區

23.64  34.32  31.28  10.76 

20.19  38.36  29.05 

12.40  ^2009年

1995年

表1 臺中地區工業區簡介

工業區名稱 開發年度 總面積 主要產業別 臺中工業區 1973年 580公頃 機械設備製造修配業

大甲幼獅工業區 1978年 218.47公頃 金屬基本工業及金屬製品製造業 大里工業區 1991年 218.47公頃 機械設備製造修配業及金屬製品

製造業

臺中加工出口區 1971年 26.12公頃 機械設備製造修配業及金屬製品 製造業

中港關聯工業區 1975年 143.12公頃 塑膠製品製造業 中部科學工業園

區（台中園區）

2003年 413公頃 精密機械

圖14 1995 年各工業區熱島強度長條圖

圖15 2009 年各工業區熱島強度長條圖

由圖14 和圖 15 兩張熱島強度長條圖中可以發 現，在1995 年各工業區中為中港關聯工業區熱島 強度值最高，高達 0.65，其次為臺中加工出口區 0.58 及大里工業區 0.55；另外中部科學園區在 1995 年時尚未開發，故所呈現之熱島強度值為最低0.45，

其他熱島強度較低者為幼獅工業區 0.52 及臺中工 業區0.53。在 2009 年則可以明顯看出，各工業區 之熱島強度值皆小幅度的上升，且各工業區之間的 熱島強度值較為接近，其最高之工業區為幼獅工業 區 0.68，其次為中港關聯工業區 0.66 及臺中加工 出口區0.65；熱島強度值最低者仍然為中部科學園 區 0.6 （開發後兩時期熱島強度溫度值上升了 0.15），其他較低者為臺中工業區 0.61 及大里工業 區0.63。

由於2009 年所選取之工業區皆已開發完成且 穩定度較高，故以2009 年各工業區熱島強度值中 可以發現，熱島強度值呈現較低者為面積大於200 公頃之臺中工業區及中部科學園區，反之，熱島強 度值較高者為面積介於100 至 200 公頃之臺中加工 出口區，及面積小於100 公頃之幼獅工業區。由此 可發現工業區開發面積大小與熱島強度值為非正 相關之關係；為探究此現象，本研究亦從國土利用 調查資料中擷取各工業區中所佔綠地面積百分比，

0.400.45 0.500.55 0.600.65

0.70 0.58

0.53 0.52 0.65

0.55 0.45

1995年各工業區熱島強度長條圖

0.400.45 0.500.55 0.600.65

0.70 0.65

0.61 0.68 0.66

0.63 0.60

2009年各工業區熱島強度長條圖

以及整理民國86 年及 98 年全臺平均產業類別用電 量，欲從土地利用及產業類別來看工業區範圍熱島 強度值分布之關係：中部科學園區於2003 年才開 始開發，在2008 年之國土利用調查資料中，所佔 綠地面積百分比為全區之23.7%；臺中工業區所佔 綠地面積百分比為全區之20.4%，相較於另外兩個 熱島強度值偏高之工業區（臺中加工出口區所佔綠 地面積百分比為0.2%；幼獅工業區為 2.4%）高出 許多，亦可證實綠地確實對熱島效應具有趨緩之作 用。

從平均產業類別用電量來看，首先整理出各個 工業區其不同產業類別如下：臺中加工出口區與大 里工業區主要產業類別皆為金屬製品製造業，與機 械設備修配製造業為主；幼獅工業區是以金屬基本 工業區及金屬製品製造業為主；中港關聯工業區是 以塑膠製品製造業為主；另外臺中工業區以機械設

備修配製造業；中部科學園區則是以精密機械製造 業為主。圖16 為 1995 年至 2009 年全臺平均產業 類別用電量長條圖。

從平均產業類別用電量長條圖中挑選各工業 區之主要產業類別來看，僅幼獅工業區所屬之金屬 基本工業佔總用電量排名第2 名；臺中加工出口區、

大里工業區，及幼獅工業區所屬之金屬製品製造業 排名為第4 名；以塑膠製品製造業為主的中港關聯 工業區在用電量排行為第6 名；臺中工業區、臺中 加工出口區，及大里工業區所數之機械設備製造業 為第13 名；最後精密機械製造業為主的中部科學 園區用電量排行為第15 名。與先前之熱島強度高 低排名順序相符合，由此可指出工業區之產業類別 不同，耗能量不同，對於熱島效應亦有正相關之影 響。

圖16 1995 年至 2009 年全臺平均產業類別用電量長條圖 (資料來源：經濟部能源局網站)

5. 結論與建議

本研究針對熱島效應之成因、區域化現象、量 測以及研究之成果，蒐集各項資訊，以釐清本研究 之目的目標以及方法步驟，除了利用Landsat 衛星 多光譜資訊透過溫度反演方程，進行地表亮度溫度 資訊反演外，亦透過計算熱島強度值進行正規化，

探討台中地區都市熱島分布與熱島強度之情形。再 輔以國土利用調查資料及影像分類資訊進行土地 使用類別與都市熱島分布之相關性，所獲得之成果 相當豐碩。

透過研究結果發現，台中市最高溫核心區與高 溫聚集區主要分布在台中直轄市中心地帶，以及西 北沿海地帶；主要土地利用類別為人工鋪面及其他 0.00

200.00 400.00 600.00 800.00 1000.00 1200.00 1400.00 1600.00 1800.00 2000.00

單位：度/千萬

1995年至2009年全臺平均產業類別用電量

食品及飲料製造業 菸草製造業 紡織業

成衣、服飾品及其他紡織製品 皮革、毛衣及其製品 木竹製品製造業 家具及裝設品製造業 紙漿、紙及紙製品製造業 印刷及有關事業 化學材料製造業 化學製品製造業 石油及煤製品製造業 橡膠製品製造業 塑膠製品製造業 非金屬礦物製品 金屬基本工業 金屬製品製造業 機械設備製造修配業 電力及電子機械器材 運輸工具製造修配業 精密器械製造業 其他工業製品製造業

用地；可以指出台中市熱島效應影響較大之區域主 要分布在土地利用類別為人為建造之不透水層鋪 面上，與文獻整理之對熱島效應貢獻度為正相關之 因子相符合。其次，溫度值較低之中溫過渡區與低 溫分布區大多集中分布於以高溫區為中心向外擴 張之濱海地區，以及整個台中市中部與東部地區；

土地利用類別主要為植生，為熱島效應貢獻度為負 相關之因子，對熱島效應影響較小，貢獻度相較於 上述因子，相對小許多。

在選取臺中市境內之六個工業區與熱島強度 進行分析比較後發現，工業區開發面積大小與熱島 強度值為非正相關之關係；在平均產業類別用電量 部分，本研究所選取之工業區主要產業類別，在總 用電量排名皆位於前面之名次，如金屬基本工業佔 總用電量排名最高；塑膠製品製造業、機械設備製 造業、精密機械製造業之用電量排行較低，與先前 之熱島強度高低排名順序相符合，由此可指出工業 區之產業類別不同，耗能量不同，對於熱島效應亦 有正相關之影響。

在後續研究部份，因衛星影像反演溫度易受雲 體遮蔽影響，本研究僅探討單點時間下之分布，無 法看出長期趨勢。然受限於溫度資料取得不易、土 地利用資料有限、衛星影像解析度不足等疑慮，使 熱島效應研究受到很大的限制。未來可加入更多都 市開發、社經資訊與氣候因子，將對地表溫度長期 趨勢之探討有更多元之助益。若能運用以上資訊，

建置精度更高之多時序空間資料庫，結合都市熱島 變化情況及土地利用變遷資訊，探討都市環境產生 之變遷，俾提供未來都市開發決策之參考憑據。本 研究成果建議對於未來之都市使用規劃，應加入綠 地規劃，考量人工鋪面與都市生態平衡，避免人工 鋪面破壞都市生態，減少人工吸熱體造成都市溫度 升高，以緩和都市熱島現象之發生。

致謝

本 研 究 承 蒙 行 政 院 國 家 科 學 委 員 會 計 畫 100-2410-H-035-040 經費補助，特此致謝。

參考文獻

方聖輝、劉俊怡，2005。利用 Landsat 數據對武漢 城市進行熱島效應分析，測繪信息與工程，

30(2): 1-2。

米金套等，2009。基於 Landsat TM 的澳門城市熱 場影響因素分析，生態與農村環境學報，25(3):

94-98。

李魁鵬，1999。臺灣四大都會區都市熱島之研究，

國立成功大學建築學系研究所博士論文。

張子螢、劉說安，2005。利用 Landsat 資訊反演大 氣溫度以評估熱島效應之強度，航測及遙測學 刊，10(4): 385-392。

張苑菱，2010。臺中市都市熱島效應與土地覆蓋影 響之研究，逢甲大學土地管理學系研究所碩士 論文。

劉紹臣等，2003。臺灣西部平原熱島效應，Taiwan Watch，5(4): 14-21。

覃志豪，2001。用陸地衛星 TM6 數據演算地表溫 度的單窗算法，地理學報，56(4): 456-466。

Oke, T.R.,1987. Boundary layer climates, London:

Methuen.

Stathopoulou, M, C. Cartalis, and I. Keramitsoglou, 2004. Mapping micro-urban heat islands using NOAA/AVHRR images and CORINE Land Cover : an application to coastal cities of Greece.

International Journal of Remote Sensing. 25(12):

2304-2316.

1 Master, GIS Research Center, Feng Chia University Received Date: Fer. 21, 2012 2 Director, GIS Research Center, Feng Chia University Revised Date: Apr. 02, 2012 3 Professor, Department of Land Management, Feng Chia University Accepted Date: May. 22, 2012

*.Corresponding Author, Phone: 886-4-24516669 ext.714 E-mail:nicole@gis.tw

The Study of Taichung Area Land Use Change on Heat Island Effect

Chia-Wei Ho

Tine-Yin Chou

Lung-Shih Yang

ABSTRACT

In the past 40 years, Taiwan has high degree of industrialization and rapid economic development, resulting in the increase of energy use by nearly 20 times and higher plant density and energy consumption rate per unit area. Therefore, the heat island effect in Taiwan has become an urgent and significant issue about living environment. Urban heat island is mainly due to the artificial impermeable pavement used to replace the original ground surface. The replacement has caused unbalanced temperature and made higher temperature at urban areas than the rural ones. With the development of spatial information technology, the remote sensing has advantages of high spectral rate, multi-scale images, multi-temporal and fast data acquisition. The application of remote sensing has been focused on urban heat island study nowadays. In this research, the remote sensing was used to analyze the land-use change and industrial development, and their impacts on the effect of urban heat island in Taichung.

In this study, the thermal infrared band images generated by the Landsat satellite were used to estimate the surface temperature change. National land use data was applied to analyze land use change of Taichung. The study also discussed the correlation of land use and urban heat island.

The results indicated that land surface radiation temperature increased 2 Kelvin degrees in average within 14 years. In addition, the temperature at central area is obviously higher than rural area. The area which premier affected by heat island is increased 13%, which can be recognized as artificial land and some other uses where located at prior Taichung City and western part. On the other hand, the area which has less influence from heat island is decrease 9%, which can be recognized as vegetation land and water where located at eastern part. In the industrial zones, according to the comparison analysis of power consumption, we have found the industry has higher consumption of energy, also with more contribution of urban heat island effect.

Keywords: