遥测技术及地理资讯系统应用於水库集水区崩塌地调查

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1、遙測技術及地理資訊系統應用於水庫集水區崩塌地調查鄭錦桐1、張玉璘1、顧承宇1、邱顯晉1、陳錦清1、趙芳成2、余勝雄3、楊勳得3、焦中輝3、黃連通31中興工程顧問社2中興工程顧問公司3台灣電力公司一、前言台灣地區大部分的水庫集水區位於地形險峻且交通不便的山區，地面地質調查工作困難且危險性高，所以不易獲得全面性的集水區崩塌地調查成果，同時也不易監測崩塌地在不同時期的變遷情形，因此對集水區全面的崩塌地調查極為困難。為改善傳統集水區崩塌地調查方式，本研究將以遙測相關技術使用航空照片與SPOT衛星影像兩種遙測資料，並利用地理資訊系統(Geograp

2、hicInformationSystem,GIS)配合數值地形模型(DigitalTerrainModel,DTM)，建議一經濟且有效率的水庫集水區崩塌地調查方法。本文將以台電目前進行的『大南澳抽蓄水力發電計畫上下池集水區崩塌地調查計畫』為例進行說明[1]，以下首先簡介該計畫。台灣電力公司為有效的電源利用與發展，擬評估大南澳抽蓄水力發電計畫可行性，自1984年以來相關研究顯示[1,2,3,4]，上下池水庫之淤砂、排砂及上游崩塌地等課題實為關鍵，尤其納莉風災(2001年9月中旬)之後更甚。鑑於計畫上下池集水區域面積達50平方公里，因地處海拔

3、300至2000公尺間，部分舊有林道已廢棄或崩塌不通且崩塌地為數可觀。受限於人力與經費的條件下，台電積極引入先進的遙測影像進行該計畫區的崩塌地判釋與變遷研究，並配合現地崩塌地重點踏勘，以確認崩踏地判釋成果。另外，利用GIS配合DTM分析地形地貌的差異，以進一步推估納莉風災前後集水區內崩塌地與河床面的土砂沖蝕量與堆積量，以提供該水力發電計畫可行性評估參考。由於該計畫尚在進行中，所以本文僅就部分成果進行示範說明。二、區域自然環境介紹該計畫位於宜蘭縣大同鄉及南澳鄉之交界處，主要係利用羅東溪(又名番社坑溪)及南澳北溪，兩條溪流間之水位高低差約50

4、0餘公尺進行抽蓄水力發電。在地質分區上，屬中央脊樑山脈帶之東北端，岩性以板岩及千枚岩組成之厚岩系為主，偶夾薄層變質砂岩(1986，何春蓀)(地質圖如圖一所示)。板岩及千枚岩係由泥質沉積物經輕度至中度變質作用所形成，由於此類岩性較為軟弱，且具有較高之可塑性，故受地體構造運動擠壓之影響，許多複雜的褶皺構造因而形成。氣候方面，屬於典型之亞熱帶季風氣候，因受地形影響，夏季高溫悶熱，冬季寒冷而多雨，因海風易隨溪谷灌入南澳北溪至海拔2050公尺之望洋山，形成雨量豐沛、多濃霧之氣候型態，年雨量可達5000公釐以上。該計畫的集水區分布如圖一所示，共有三個

5、集水區，分別為甲乙案上池、甲乙案下池及丙案下池，其中甲乙案的上池與下池為該計畫主要候選壩址。二、航照影像與DTM製作由於計畫區中既有的DTM資料是由內政部農林航空測量所利用民國67年的航照立體對所完成，其解析度僅40X40公尺，而且資料時間太早，無法提供該計畫進行集水區風災前後的地形地貌差異分析，所以本研究必須重新挑選納莉風災前後兩期的航照影像立體對，透過空中三角測量作業製作風災前後兩期的DTM。對於航照影像資料時間方面，該計畫區中納莉風災發生前的航照影像資料，當時僅有黑白航照，航照拍攝年份介於民國81年至86年；而風災後，已有彩色航空照

6、片，航照拍攝年份介於民國90~91年。對於DTM製作上，採用風災前後航照各自全區一次平差方式實施空中三角平差作業。先以風災後航照影像實施空中三角平差作業，並將空三連接點轉測至風災前航照影像上，再進行風災前航照影像的空中三角平差作業，同時建置同一座標高程基準，以更精確比較風災前後地形之變異。總之，其目的是將前後兩時期的DTM控制在同一的座標系統，以避免DTM相減時，因為座標系統誤差影響土方估算偏差。本研究製作的DTM解析度則提高至5X5公尺，可以提升本研究推估風災前後沖蝕與堆積的土方估算的準確度。三、遙測影像崩塌地判釋崩塌地在野外現場由於視

7、線阻隔或觀察點不佳等因素，常無法一窺崩塌地之全貌，因此，初步從航照影像觀察崩塌地比赴現場觀查，可更容易定出其分布範圍與地形特徵。表一是各種遙測影像的基本資料比較表，目前國內常用於崩塌地判釋的遙測資料以SPOT衛星影像以及航照影像為主，該計畫亦是採用此兩種影像進行崩塌地判釋，不過衛星影像則是採用解析度較高的SPOT5衛星影像。本研究遙測影像判釋崩塌地作業流程如圖二所示。首先蒐集計畫區的遙測影像資料，包含納莉風災前後航照與近期SPOT5衛星影像，並將遙測影像資料匯入GIS系統中，再以GIS系統進行崩塌地判釋成果的數化。崩塌地判釋時，因為裸露地

8、、河床與崩塌地色調接近，所以必須搭配由5X5公尺DTM所製作的5公尺間距等高線套疊於GIS系統中或是藉由影像立體對，提供地形起伏與崩塌地地形特徵的資訊，使崩塌地判釋有較佳的成果。崩塌地判釋完成