計 畫 名 稱:運用雷達影像進行大規模崩塌潛勢區位之活動性評估
主管單位:行政院農業委員會水土保持局
執行單位:文化大學
執行期間:106年2月~106年12月
年度:106年
核定經費:5,000仟元
計畫主持人:陳柔妃
中文摘要:

全球性極端氣候造成自然災變頻傳,臺灣位處活動造山帶、脆弱的地質條件及季節性的降雨,全島總面積佔70%以上的山坡地,多數位於高災害風險區。2009年莫拉克颱風在小林村造成450人傷亡,突顯由潛在大規模崩塌轉換成劇變式山崩的重要性。在發生大規模快速運動前,其行為型式常以慢速且連續之重力變形或潛變存在,如何因應極端氣候與複合型災害、強化現有山坡地災害觀測與預警系統,快速、有效地獲得臺灣山區為數眾多的大規模崩塌潛勢區位活動性、抑或轉換成劇變式山崩的可能性,進而達到廣域性大規模崩塌觀測、避免事件重演成為山崩災害防治的重點。

本計畫目的:(一)持續評估全島153處大規模崩塌潛勢區位之活動性,使用日本ALOS/PALSAR衛星雷達影像,配合時域相關點雷達干涉技術(TCP-InSAR),解算大規模崩塌潛勢區位長期地表變形量,建置全島山坡地大規模崩塌潛勢區位之地表變形速率資料庫;(二) 配合2014年JAXA新發射之ALOS2衛星選定10處特定邊坡持續進行觀測,根據長期平均地表變形量進行大規模崩塌活動性評估; (三) 篩選3處重點邊坡進行ALOS/PALSAR和ALOS2衛星期程地表時序形變分析,依據內政部國土測繪中心之全臺GPS連續觀測資料為基準,進行重點邊坡時間序列地表變形量之檢核工作,其成果有助於後續簡易觀測系統建置、協助進行現地細部調查工作,並提供後續崩塌潛勢區位之防減災規劃。

本計畫在進行153處大規模崩塌潛勢區位活動性排序時,透過二種活動性指標(平均下降值及整體下降總量),經整合排序之後全台153處中計有29處,即為同時具有高平均下降值及整體下降總量者佔19%。其次,將指標一及二皆為活動性低者計有35處,即為平均下降值及整體下降總量皆偏低者佔23%,其餘89處大規模崩塌潛勢區位則劃分在中活動性佔58%。

針對ALOS及ALOS2各10處進行特定邊坡活動性評估,以TCP地表變形剖面結果來看,10處當中大規模崩塌區位ALOS及ALOS2均具有活動性,有(029)南投縣-仁愛鄉-D057、(057)新北市-樹林區-D002、(074)基隆市-暖暖區-D002、(083)新竹縣-五峰鄉-D024、(135)臺中市-東勢區-石角溪崩塌地、(137)南投縣-仁愛鄉-D067(廬山地滑區)較具明顯之活動性。

進行ALOS/PALSAR和ALOS2衛星期程地表時序形變分析時,以新北市-樹林區-D002為例,利用局裡新建之地表位移單頻GPS測站,與本計畫產置之ALOS2雷達衛星影像進行同一時段間之地表變形比對,其中有三個GPS連續測站(S202, S203,S206)鄰近侵蝕溝與TCP成果呈現崩塌坡面整體下降的趨勢。本計畫利用TCP-InSAR技術在台灣山區高植被地區產置大面積之地表變形資訊,未來搭配更多地表即時觀測資料,將有助於提升大規模崩塌監測工作在時間與空間解析上的能力。

SAR衛星影像進行地表變形分析的限制為,側視雷達衛星其入射角度與地形面之關係而導致幾何影響,例如前坡縮短 (Foreshortening) 、陰影 (Shadow) 、疊置 (Layover) 等效應,使得在影像空間匹配無法達到崩塌區皆具有資料。其次,許多雷達衛星具有升降軌的影像,其參數角度均不同。以ALOS升軌影像來說,衛星觀測方向(LOS)向為與衛星軌道運行方向垂直,其軌道運行方向為350度,向西的坡面容易受到地形效應而無法使用。反之ALOS降軌影像,則是向東的坡面無法使用。由於雷達影像分析成果為一維的變形量,未來應朝向同時使用升降雷達衛星影像,除了增加觀測的角度避免產生遮蔽效應以外,亦可以透過二維變形分析增加其資料分析與解析成果能力。

關鍵詞:大規模崩塌、時域相關性合成孔徑雷達干涉技術、ALOS/PALSAR雷達衛星影像、山崩活動性監測、莫拉克颱風
重要工作項目:1.衛星雷達影像購置及前處理工作: 包括影像格式轉換、時空基線評估、雷達影像優選及大氣、軌道與地形效應等修正。

2.廣域大規模崩塌之地表長期平均變形量計算與精度評估: 利用2007年至2011年間ALOS/PALSAR雷達衛星影像,針對計畫範圍內大規模崩塌潛勢區位進行地表長期平均變形量解算。

3.重點邊坡累積地表變形量與精度評估: 針對直接影響聚落安全及重要公共設施之重點邊坡,產置ALOS-2衛星雷達影像期程內,大規模崩塌潛勢區位之長期平均變形量。

4.大規模崩塌潛勢區位活動性評估與後續災害防治建議: 根據2014-2016年ALOS-2影像期間內,重點邊坡所得之累積地表變形量,進行活動性評估與後續相關應用之討論。
預期具體成果及效益:

1. 使用TCP-InSAR技術配合日本衛星雷達影像(ALOS)評估全臺灣2007-2011年大規模崩塌長期活動速率及其活動性排序。


2. 使用TCP-InSAR技術配合日本衛星雷達影像(ALOS)評估2007-2011年3處重點邊坡時間序列之解算。


3. 使用TCP-InSAR技術配合日本衛星雷達影像(ALOS2)評估臺灣2014-2016年10處特定邊坡長期活動速率及其活動性排序。


4. 使用TCP-InSAR技術配合日本衛星雷達影像(ALOS2)評估臺灣2014-2016年3處重點邊坡時間序列之解算。


5. 利用ALOS及ALOS2各3處進行重點邊坡之活動性評估協助觀測規劃


檔案下載:成果報告-53.運用雷影像進行大規模崩塌潛勢區位之活動性評估.pdf
精簡報告-53.運用雷達影像進行大規模崩塌潛勢區位之活動性評估.pdf
成果海報-53.運用雷達影像進行大規模崩塌潛勢區位之活動性評估.pdf