3. 崩塌裸露地分析

本研究為了瞭解對於玉山國家公園在九二一地震發生後環境變遷狀況，特別是地震直接造成的土地覆蓋變遷，運用遙感探測（Remote Sensing:RS）技術來進行玉山國家公園全區地震前、後期的土地覆蓋及變遷偵測，並判定地震受災情況以及潛在危險區域。

本研究分別使用衛星影像來偵測玉山國家公園全區在九二一地震發生後土地覆蓋變遷的大致狀況，以及使用航空攝影照片來針對主要受災地區---玉山國家公園西北部園區，即東埔、玉山地區，進行較為細緻的崩塌地判釋與分析工作。

由於玉山國家公園幅員遼闊，面積達105,490公頃，且地理位置處於中央山脈地帶，崇山峻嶺、溪谷深邃，許多地區人跡都無法到達，在九二一地震發生後，玉管處僅能針對主要步道及設施所在地，派員加以巡視調查，然而所能涵蓋面積卻極為有限，為了能夠有效率地針對整個園區，進行全面性的受災調查，本研究首先選定運用衛星影像為工具，透過遙感探測技術中的影像判釋相關技術，來進行環境變遷偵測，由於衛星影像拍攝位置高，因此地形起伏效應的影像較小，同時影像的涵蓋範圍大，都有助於減少資料處理的繁雜度，此外衛星通過同一地點的週期短(從數天到一個月)，能夠有效地提供緊鄰地震發生前、後時間的地表覆蓋情形。

遙測衛星影像資料來源有許多，有最早1972年的Landsat Multi-spectral Scanner System (MSS)、1982年與1984年的Landsat 30公尺精度七個頻譜之Thematic Mapper(TM )、1986年至1993年的法國SPOT衛星之20公尺精度三個頻譜或全色態（黑白，panchromatic)10公尺精度、氣象衛星(Meteorological Satellite)、美國NASA太空船之HyperSpectral Imager (HIS)、……等。在運用遙測衛星觀測地球時偵測方式係利用不同頻率(波長)之波段，常用的波段整理如表3.1：

表3.1 遙測衛星影像常用的波段

本研究所使用的衛星影像是由國立中央大學太空及遙測研究中心所代為接收的法國衛星SPOT 影像，該影像的具有多光譜態(XS)及全色態(PAN)兩種能力，為了有效地針對地表覆蓋進行分類，本研究選用多光譜態影像，亦即由綠光段(0.50μm~0.59μm)、紅光段(0.61μm~0.68μm)及近紅外光段(0.78μm~0.89μm)所組成，而影像解析度在經過處理後可以像元大小達到12.5公尺＊12.5公尺，而由於SPOT衛星具有傾斜攝影的能力，因此平均約每隔五天就可以對同一地點進行觀測。

原始的衛星影像資料，係由衛星系統拍攝，由於系統、大氣環境及地表起伏等因素都會對影響產生雜訊及扭曲現象，所以需要透過影像的雜訊消除、輻射糾正、幾何校正等前處理動作後，才得以獲得無幾何扭曲、幅射偏差且具有大地座標的影像，據此的影像判釋及分析成果，才能夠正確地反映出真實狀況，目前中大太遙中心有提供針對衛星影像代為前處理的服務，即所謂Level 10的產品，本研究為了有效率地進行後續研究工作，直接選用經過處理後的SPOT衛星影像來作為玉山國家公園境內土地覆蓋判釋的主要素材。

根據玉管處委託逢甲大學地理資訊系統研究中心所做的研究（周天穎,2000），針對賀伯風災後（1996年）及九二一地震後（1999年）的土地覆蓋，利用衛星影像加以分類所得的結果，如表3.2。

表3.2 玉山國家公園土地覆蓋面積變遷表（周天穎,2000）

從研究中的結果發現，九二一地震後玉山國家公園園區整體而言土地覆蓋類型比例並未有重大的變化，但從較細微的觀點來看，從衛星影像上所判釋出的林地面積略有減小，但裸露地卻不增反減，根據檢視過1996年SPOT影像過後，發現風災過後所拍攝的影像，因為山區大量積水，土壤及樹冠潮濕的狀況，使得地表覆蓋物的光譜反射值受到水份的影響而產生變動，進而造成判釋上的誤差，此外由於兩個時期的衛星影像相隔三年，其間影響土地覆蓋變異的因子相當地多，無法單純地區隔出九二一地震所導致的土地覆蓋變異程度。

因此本研究另行選用更接近九二一地震發生前的SPOT衛星影像（1999年3月至8月間），來重新進行土地覆蓋分類，以其更精準地掌握九二一地震所造成土地覆蓋變遷狀況，同時藉以探討土地覆蓋變遷的空間分佈趨勢。茲將研究中所使用的影像資料表列如下：

表3.3 本研究使用之衛星影像資料表

編號	任務	日期	涵蓋範圍	備註
1	賀伯風災後	1996/08/18	全區	*
2	九二一地震	1998/11/13	西北園區區
3	九二一地震前	1999/03/06	西北園區區
4	九二一地震前	1999/04/09	西南園區
5	九二一地震前	1999/08/16	東部園區
6	九二一地震後	1999/10/12	全區	*

<*為玉山國家公園委託逢甲大學地理資訊研究中心研究案中所購置>

1. 分類方法

本研究所使用的分類方式上，採取監督式分類方法來加以操作，所謂監督式分類方法是利用光譜類型辨別以地面真實資訊，選定分析者所欲分析資料的類別，如不同類型的森林、不同的土地使用型態，然後選取訓練樣本區(training area)，即，以代表每一類別的光譜特質，再從訓練區中導出相關統計值作為分類依據。此外，選用Purdue大學所發展的遙測影像分類軟體MultiSpec7.0作為分類工具，並以監督式分類方法下的最大概似法 (Maximum likelihood method)來達成土地覆蓋類型分類目的。

分類目標主要為了找出因為九二一地震使得裸露地的增長面積及分佈位置，因此設定分類類別時僅以裸露地、草生地、林地（向陽面）、林地（陰影面）及雲等五項類別作為分類之標的，之所以不那納入一般分類時會採用的人工設施（建築、道路）及水體的原因，是玉山國家公園境內人為開發少，因此人工設施所佔的比例極小，同時建築、道路、河床的光譜特徵與裸露地十分接近，區分不易，而道路及河川都有GIS圖形資料可供參考，可以進行完監督式分類之後再加以區隔出來，由於地形的效應導致太陽光照射強度之不同，林地在向陽面及陰影面亦會呈現不同的明暗對比，為求分類的精準度，在建立訓練樣本時將其視作獨立類別，待分類結束後，再將者兩各類別加以合併成單一林地類型。

2. 分類結果

將分類過後的影像以抽樣的方式檢核分類結果的正確性，在整體正確度Kappa統計值皆在85%以上，接受其分類結果。則兩個時期的土地覆蓋類別分類結果如表3.4

表3.4 土地覆蓋類別分類結果

	1999年3∼8月（九二一地震前）		1999年（九二一地震後）
	面積（公頃）	百分比(%)	面積（公頃）	百分比(%)
草生地	9,061.5	8.60	8790.7	8.35
裸露地	4,393.7	4.17	4886.0	4.64
林地	89,207.56	84.70	90275.2	85.7
雲	2659	2.71	1363.8	1.29
總面積	105321.7	100	105315.7	100

根據土地覆蓋類別分類結果，可以得知九二一地震並未對玉山國家公園境內的土地覆蓋類別造成巨大的變化，僅在裸露地部分略微增加約500公頃，但整體面積的0.47%，主要可能原因，來自於新增的崩塌地以及就崩塌地的擴張所累積出來的，而在草生地及林地上亦各有增減，前後時期的差異，主要原因，可能來季節差異造成植物生長狀況差異，導致產生判釋上之模糊地帶，同時由於兩個時期都有1~2%的雲量，阻礙了對地表的觀測，亦會對於面積統計上造成變動。

將地震前、後時期的土地覆蓋類別分類結果以圖形方式，分別呈現於圖3.1及圖3.2。



圖3.1 九二一地震前土地覆蓋分類圖

　



圖3.2九二一地震後土地覆蓋分類圖

由圖3.1及3.2相互比較，主要的土地覆蓋變異都發生在玉山國家公園的西北部，即東埔、玉山地區，在這個區域內地震過後的裸露地及草生地有都顯著增加的狀況，至於東部及西南部園區，扣除因為雲層及雲層陰影所造成的阻隔及判釋錯誤，則地表覆蓋類別及面積分佈皆無太大的變化，即便直接比對前後時期兩張衛星影像，仍不容易發現大面積的新崩塌地，這樣的結果與九二一地震發生時西北部地區所處的震度規模較大，相互契合。

根據GIS圖層套疊的概念將九二一地震前的裸露地分佈圖套疊在九二一地震後的衛星影像上，如圖3.3所示，底圖為九二一地震後的Spot衛星影像，青色的九二一地震前的裸露地判釋結果，同時可以比對九二一地震前的Spot衛星影像，於是很容易就可以以人工的方式找出主要的新增崩塌地位置，如圖所框選位置內即為新增的崩塌地。此外套疊上行政界線、地名、山名、水系及道路等輔助的空間資料，並能得知這些新的崩塌所處的位置，作為後續的航空照片判釋及田野調查的主要調查對象。將新的裸露地分佈位置標示如圖3.4，針對個別的裸露地區，呈現前、後期的衛星影像，並說明相關背景資訊如表3.5、表3.6、表3.7及表3.8。

　



圖3.3 九二一地震後衛星影像套疊地震前裸露地分佈圖

　

表3.5 主要新增裸露地資料表

編號	位置	崩塌面積	崩塌類型
A	陳有蘭溪右岸，雲龍瀑布旁，崩塌地阻斷日據八通關古道。	約37.3公頃	舊崩塌地擴張
B	陳有蘭溪左岸，樂樂溫泉上方250公尺處。	約13.9公頃	新崩塌地
C	東埔山西北方3公里處坡地上，出水溪右岸。	約13.1公頃	新崩塌地
D	東埔山西方2.5公里處坡地上，出水溪左岸。	約11.8公頃	新崩塌地
E	玉山西南方3公里處坡地，楠梓仙溪右岸，崩塌地阻斷塔塔加往玉山主峰步道。	約18.3公頃	舊崩塌地擴張
F	南玉山西南方800公尺處，位於南玉山稜線左右兩側。	約56.9公頃	舊崩塌地擴張

圖3.4 九二一地震後衛星影像判釋出主要新增裸露地索引圖

表3.6 裸露地A、B描述表

位置：陳有蘭溪兩岸	坡度：大於55%
面積：A約37.3公頃、B約13.9公頃	地震前土地覆蓋狀況：舊崩塌地與植生
描述：A、B兩崩塌地分屬陳有蘭溪兩岸，A崩塌地原本就已崩塌，地震後崩塌面積則更加擴大，阻斷東埔往玉山主峰的日據八通關越嶺道。B崩塌地原本多為植生，清八通關古道正通過此一位置，需進一步調查受損狀況。
地震發生前SPOT衛星影像		地震發生後SPOT衛星影像

表3.7 裸露地C、D描述表

位置：東埔山以西，新中橫公路下方	坡度：大於55%
面積：C約13.1公頃、D約11.8公頃	地震前土地覆蓋狀況：植生
描述：此兩各崩塌地位於新中橫公路下方，分屬出水溪左、右兩岸，在地震之前地表都是屬於植生覆蓋狀態，所以是地震直接造成的新崩塌地。
地震發生前SPOT衛星影像		地震發生後SPOT衛星影像

表3.8 裸露地E、F描述表

位置：玉山主峰西南方	坡度：大於55％
面積：E約18.3公頃、F約56.9公頃	地震前土地覆蓋狀況：崩塌地及草生地
描述：E、F兩崩塌地主要在南北向的玉山山脊線西方接近稜線的地方發生崩塌，原先都已存在崩塌現象，地震後崩塌面積則更加擴大。其中E崩塌地，阻斷塔塔加往玉山主峰的玉山主線步道，需額外留意該崩塌地是否持續發展。
地震發生前SPOT衛星影像		地震發生後SPOT衛星影像

4. 小結

第二節 航照判釋

雖然衛星影像能夠有效率地提供全面性的環境變遷大致面貌，但是由於本研究使用的SPOT衛星影像的空間解析度僅12.5公尺，且在崩塌地判釋精確度上會受地形起伏、太陽入射角度及當時的土壤水分等因素所影響，同時對於於崩塌的類型及崩塌可能造成的原因，並無法直接提供有效資訊，仍須倚賴相關的輔助資訊，如數值高程資料、地質資料、水文資料等。針對於變遷程度大或環境敏感地區，為求更精細地掌握環境變遷的面貌，則有必要使用航空攝影照片來進行更進一步的判釋工作，但由於航空攝影照片往往無法配合災害發生後立即拍攝（研究區內的東埔玉山地區直到89年10月份才完成攝影工作），因此在時效性上仍有其缺點，同時航空攝影照片的購買成本高，因此本研究僅針對研究區內受到九二一地震導致土地覆蓋變遷程度較大的東埔玉山地區，進一步利用航空照片，再作更細緻的崩塌地判釋與分析，試圖找出該區域內直接因為由九二一地震所導致新的崩塌地之位置，一方面作為衛星影像自動化判釋的比對資料，一方面也提供田野調查的參考資訊。

在資料收集方面，本研究自農委會林務局農林航空測量所購得相關資料，資料內容如表3.9及圖3.5、圖3.6所示，同時針對東埔玉山地區的崩塌地判釋工作，程延年等在1987年時受玉管處所委託的《玉山國家公園東埔玉山區地質調查暨解說規劃研究報告》中，已經有具體的成果，因此本研究根據該研究的成果作為基礎，進行九二一前、後後期航空照片之分析與研判，將新增的崩塌地描繪於程延年所繪製的九幅的崩坍分析圖上（原圖亦轉繪自比例尺為一萬分之一的像片基本圖）。

表 3.9 東埔玉山地區九二一地震前、後期航照及像片基本圖資料清單

圖3.5 東埔玉山地區九二一地震前、後期航空照片位置圖

　

 

圖3.6 東埔玉山地區崩塌分析圖圖幅接合表

1. 圖例說明：

根據程延年.,等（1987年）的製圖基礎，加上本研究所判釋九二一地震後新增的崩坍地、國家公園界線及重要標註說明等圖例，將圖例說明如下：

	山嶺線		裸露地，上面仍未有固結土質（1987年所判釋）
	新路		重要崩塌地，提供進一步說明
	舊路		玉山國家公園界線
	河流、實點表示河床為現代沈積物充塞		裸露地，上面仍有未固結土質（2000年所判釋）
	裸露地，上面仍有未固結土質（1987年所判釋）		裸露地，上面仍未有固結土質（2000年所判釋）

2. 崩塌判釋方式

#1.和社幅(9520-II-18)

1. 此幅全在國家公園界址範圍之外，僅就和社溪及陳有蘭溪以南區域進行判讀。
2. 新中橫水里玉山段的上、下邊坡，都出現大小不一的崩塌地，可能是路基開挖時上方地層坡角被砍除與下方棄土堆積有關，為此區域崩塌最為嚴重地區。
3. 土石崩塌多出現於小集水區上游，大雨過後恐會有進一步土石滑動現象發生。

#2.東埔幅(9520-II-19)

1. 本幅僅其南端約四分之一面積屬於國家公園範圍。
2. 本區新的的崩塌地很多，分散於不同的坡單元上但個別面積不大，新崩塌地多出現於陡峭的坡地以及集水區上游坡地。
3. 東埔以南，在陳有蘭溪右岸上有日據八通關越嶺古道（標註A）通過，亦為國家公園由東埔到玉山主峰的主要步道，而此段步道有極活動的土石崩移現象發生，特別是在父子斷崖及雲龍瀑布附近，崩塌地直接穿越過步道，且皆持續運動之趨勢，實為高度危險路段。主要由於該斷面為沙里仙溪斷層通過之區域，因此岩質破碎，且地殼活動頻繁。
4. 而在東埔一鄰以南與陳有蘭溪左岸為，清朝八通關古道及遺址所在地點（標註B），目前在這個區域內都發生了大範圍的崩塌現象，由於清朝八通關古道屬於法定一級古蹟，應進一步地進行地面勘查，以瞭解受災狀況。

#3.郡大山幅(9520-II-20)

1. 本幅南端二分之一屬於國家公園範圍，並主要為郡大山系。郡大山系之稜線呈現西北---東南走向，西側坡度陡峭、東部坡度較為平緩，在地形構造上推測應分別屬於逆向坡及順向坡構造。
2. 本區的崩塌地主要發生在郡大山主峰東、西兩側。其餘崩塌地則出現於郡大溪及陳有蘭溪支流的河道邊坡上，應屬於河川向源侵蝕的作用現象。

#4.同富山幅(9520-II-23)

1. 本幅所涵蓋之西北區較穩定，而東南區屬於國家公園範圍，崩塌地的數量相當多。
2. 崩塌地主要分佈於同富山西南方邊坡上，亦即和社溪支流的集水區範圍內，崩塌的量及面積都很廣泛；另外大量的崩塌地出現在本幅的東北角，亦即在新中橫水里玉山段的上邊坡處，而土石崩落已淤積河道值得注意。

#5.沙里仙幅(9520-II-24)

1. 此幅新增的崩塌地不多，多是原本的舊崩塌地持續崩落的現象，如沙里仙林道上、下邊坡及沙里溪河岸邊坡上，而新增的崩塌地亦分佈於這些區域。
2. 值得注意的是在圖幅東北角（標註A），即樂樂溫泉西南方邊坡上出現新的崩塌地，可能對於清朝八通關古道及相關遺址，或是樂樂溫泉造成破壞。

#6.觀高幅(9520-II-25)

1. 本幅範圍亦為郡大山系之延續，主要崩塌地皆發生在郡大山系稜線的西側。
2. 新增的崩塌地則多為舊有的崩塌地擴大而成。

#7.鹿林山幅(9519-I-03)

1. 本區主要有新中橫公路通過，且設立有有塔塔加遊客中心，為遊客活動最為頻繁區域。
2. 主要的崩塌地分佈於新中橫公路沿線，但也有許多崩塌地因為許多新中橫公路的邊坡維護工程的施作而逐漸穩定下來。，本區新增的崩塌地皆發生於坡度陡峻的邊坡上。
3. 值得注意的是在塔塔加通往玉山主峰的步道上，沿著溪谷或稜線，發生線性土石崩落的情形發生，由於該步道為登玉山的主要步道，為維護遊客之安全，應進一步進行地面勘查，以瞭解受災狀況。

#8.玉山幅(9519-I-04)

1. 本幅為玉山群峰所在位置，地形高聳起伏，且因高度多超過森林生長界線，因此地表覆蓋多為灌叢或裸露地。本區原本就存在許多大型山崩，屬於極度環境敏感地區。
2. 新的崩塌地多延續自舊有崩塌地，或是出現在稜線兩側。由於本區登山客極多，應在主要的山頭進行崩塌狀況調查及並於危險地區設立警示標誌。

#9.八通關幅(9519-I-05)

1. 本幅崩塌地多發生在北邊，即陳有蘭溪集水區範圍，主要源自於陳有蘭向源侵蝕作用，而一些崩塌地則出現在玉山東峰稜線兩側。
2. 值得注意的是金門銅斷崖（標註A），已瀕臨山脊線，並且在兩旁亦有新增崩塌地出現，呈現持續擴張狀態。

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

四、小結

除了且解析度的因素外，透過航照立體對的觀察方式，能夠呈現出立體的地形起伏狀態，有助於崩塌地判釋工作之準確度，因此相對於衛星影像所能判釋出來崩塌地，藉由航空照片判釋的結果，可以找，更多，且面積更小的崩塌地來。

由於時間與經費的限制，僅針對東埔、玉山地區實行航空照片判釋工作，在各區域內，新增的崩塌地有很多約在50~60各左、右，其中以東埔、同富山、玉山及八通關圖幅所增加的面積最大。而新崩塌地多出現於陡峭的坡地以及集水區上游坡地。總結歸納這些新增的崩塌地與幾個原因有關：1. 可能是路基開挖時上方地層坡角被砍除與下方棄土堆積有關；2.地質結構破碎；3. 斷層通過之區域；4.未穩定之舊崩塌地持續崩落；5.坡度陡峻地區；6.屬於溪流集水區上方坡地。