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88年11月(第89期)

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航遙測資料在 921集集大地震之應用

農委會森林科 吳水吉

一、 航遙測影像資料之收集

  9月21日凌晨1點47分的一陣天遙地動,震掉了多少美滿的家庭,多少美麗的山河,在這錯愕混亂的時刻裡,電沒了、電話不通、路也震垮了,一切對外聯絡的途徑幾乎全部中斷,使得外界無法全盤掌握這次集集大地震之災情,航遙測技術正可以解決此問題。

  本會有感於航空照片對於災區災情調查與災後重建之重要性,於翌日起即展開資料收集之工作:

(一)9月22日指示本會林務局農林航空測量所立即展開災區航空攝影之工作。

  依照規定申請航空攝影特種飛行手續相當繁雜又費時,申請手續如下圖:

  本會為了爭取時效,一方面指示農林航空測量所即刻執行航空攝影,一方面電話向相關機關報備。受天候之影響,至9月26日完成災區彩色航空攝影,計五條航線1千3百餘張航空照片。

(二) 經國防部之同意,一方面趕印航空照片,一方面委請國立成功大學衛星資訊中心掃描航空底片生產航空照片影像檔(解析度600dpi)。

  預期各界對於航空照片之需求甚殷,以目前本會林務局農林航空測量所之設備,每日只能印製彩色航空照片70至80張之產量絕對供不應求,電請國防部放寬航空照片申請,由國防部剔除機密區域後請國立成功大學衛星資訊中心及農林航空測量所執行航空底片掃描,生產航空照片影像檔,10月4日完成災區航空照片影像檔之製作,以便各界申請使用。

(三)委請工業技術研究院能源與資源研究所請購衛星影像,確定災區崩塌地之數量與位置,並作災區面積之初估。

  衛星影像涵蓋範圍廣,可以全面掌握災區之位置及範圍,目前我國資源衛星接收站只能接收法國SPOT衛星之影像,因受衛星繞行地球軌道週期及天候之影響,9月27日才有一張完整的災區衛星影像,工研院能源與資源研究所立即採購,並與1998年12月31日之影像作比對找出崩塌之地區與面積。

(四) 10月16日函請本會林務局農林航空測量所盡速生產21μm航空照片影像檔,以供各單位災後重建之需求。

  第二項所提供之航空照片影像檔以緊急災區勘查為目標生產之影像檔,解析度低且隔張掃描(相鄰兩張影像沒有重疊),主要目的可以快速提供,對於初部勘災相當有用,然災後重建工作則需精確之數據作為依據,以上之影像檔已不符使用,經與各測量製圖單位協商一致認為21μm逐張掃描之影像檔(相鄰兩張影像有百分之60以上重疊)應可滿足各界之所需,於是立即函請農林航空測量所盡速生產,以應各界災後重建之需。

二、 航遙測影像資料之應用

  在這次震災勘查中使用了兩種不同性質之遙測影像,一為彩色航空照片,另一為衛星影像。就其特性簡述如下:

(一) 彩色航空照片:

  1. 航空照相機裝載於飛機上攝像產生之相片。

  2. 相片解析度與涵蓋範圍隨飛機飛行高度而改變,飛機飛得高,涵蓋範圍廣而解析度低;相反,飛機高度低,涵蓋範圍小而解析度高,飛機飛行高度因任務性質而定。

  3. 機動性高,依任務之需求,只要天候許可,隨時可以起飛執行任務。

  4. 航照之成本高,涵蓋範圍小,比較無法掌控全面。處理手續較為繁瑣費時。人為處理,無法電腦自動判讀。

(二) 衛星影像

  1. 遙測儀器裝載於人造衛星上攝像產生之影像。

  2. 人造衛星高度固定,涵蓋範圍及解析度也固定,以我國資源衛星接收站所接收之法國SPOT衛星為例,衛星高度822公里,多譜影像解析度20公尺。

  3. 衛星繞行地球有固定之重複週期,以法國SPOT衛星為例,每26天上午10點50分經過台灣上空一次。

  4. 衛星影像為數值資料,可由電腦大量自動判讀,節省時間、人力、經費。

  5. 解析度低,應用範圍受限,機動性差,無法因地制宜隨時取得影像。

三、扮演之角色

  在這次震災中以上兩種不同性質之影像各有其不同之用法,相輔相成充分發揮勘災之功能,就其在本次震災中所扮演之角色分述如下:

(一)衛星影像:

  法國SPOT衛星影像一張影像剛好可以涵蓋整個災區,為了解這一次震災所引起的地表之變化,利用災前1998年12月31日(圖 1)與災後1999年9月27日(圖2)兩張影像的植生指數作比對,萃取植生產生變異的地方,亦即有可能崩塌發生之地方(圖3),經統計結果(附表)如下圖表:

附表 921地震中部地區崩塌地統計表

  由上面之圖表可以很明顯的看出災害之位置及大約之面積,因受衛星影像解析度20公尺之影響,對於災害判釋之精度無法非常準確之計算,各種不同判釋方法所得之結果不盡相同,最後應該以航空照片判釋之結果為準。但其快速並非航空照片所能媲美,並且可以提供航空照相時正確之位置,使不至於有所落失。

(二)彩色航空照片

  製圖用之航空照片(圖4)具有高精度之幾何性及解析度、立體觀看之特性,是我國基本圖製作、各項經濟建設不可缺少之基本資料,亦是災後重建必要之工具,因此索取的單位相當多,舉些具有代表性之例子分述如下:

  1. 本會所屬單位依業務之性質成立了七個災區現場勘查隊,由水土保持局統籌調度指揮,建立災區地理資訊系統,作為作為災後重建之重要依據。

  2. 國立成功大學衛星資訊中心配合該中心測量與全球定位系統專業經驗協助本會農林航空測量所掃描災區彩色照片,製作航空照片影像檔供各界使用,另一方面深入災區作控制點測量,製作幾個重大災區航空照片之正射、鑲嵌、土方之計算。

  3. 經濟部水利處委託陶林數值測量工程有限公司利用新草嶺(圖5)、九份二山災區航空照片之正射、鑲嵌製作比例尺約五千分之一之相片圖,以便水利處水利設施之規劃。

  4. 經濟部水利處第三河川局整治在這次震災中受創嚴重之大甲溪。

  5. 中央地質調查所與中央研究院相關單位結合深入災區利用航空照立體觀測之功能,尋找斷層正確之位置。

  6. 內政部營建署災後營建業務之規劃。

  7. 國科會地震資訊中心整合學術界收集災區資訊建立地震資料庫。

  8. 國立自然科學博物館整理災區照片建立展示系統,讓民眾認識地震、體會地震之破壞力、建立防震之觀念。

四、 未來之展望

  百年來的一次大地震,不僅帶來重大之損失,亦震出了許多之缺失,突顯了國土基本資料庫、機載空間資訊即時蒐集系統之重要性,本會在主任委員積極推展精準農業之下,於民國88度便開始著手災害調查與預警之研究工作,在研究發展的這段期間內發現下列幾項是災害調查與預警系統能否運作之必備條件:

(一) 農業基本資料庫建立

  88年度利用賀伯颱風災害為例,作為建立海岸洪氾監測系統之先區計畫,向各單位收集相關資料時發覺所能得到的資料相當有限,在收集的資料中大部分都不完整,各資料間無法對應,必須花更多的時間補足與整合。

(二) 機載空間資訊即時蒐集系統之建立

  這次921震災各項遙測影像能過順利獲得,應歸功於老天爺之幫忙,災害發生後連續幾天的晴天,然而依照以往的經驗,我國以颱風災害為主,災害發生時,甚至災後幾天難得找到好天氣,以目前現有之設備很難及時取得災區之資訊,發展合成口徑雷達,建立機載空間資訊即時蒐集系統是當務之急。


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