D0I:10.13374/i.issnl001t03.2009.12.023 第31卷第12期 北京科技大学学报 Vol.31 No.12 2009年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dee.2009 应用遥测技术探讨台湾花莲地区土砂灾害集水区崩塌 地的变迁 吴守从) 谢依达) 陈桂嘉) 白林奇陈朝圳) 1)实践大学观光管理学系，台湾845502)屏东科技大学热带农业暨国际合作学系，台湾91201 3)屏东科技大学森林系，台湾91201 摘要以1996年，2002年、2005年及2007年四期SP0T卫星影像为材料，配合相关图籍数字化台湾花莲地区寿丰溪集水 区与秀姑峦溪集水区的崩塌地图层，透过植生回复率(VRR)、新增崩塌率(ICR)及崩塌地重心位移的计算，探讨这两个集水区 崩塌地变迁情形，并分析其环境因子特性·研究结果显示：利用多期卫星影像数据可有效进行崩塌地长期监测，并获知其变动 情形：另突发暴雨可使崩塌大量发生，显为事件直接影响因子：而VRR、ICR与重心位移的计算，可有效量化植生恢复情形及 新增崩塌状况：至于地理环境特征方面，崩塌发生概率随高程增加而增加，也与坡度呈正相关，因此未来在开发上应特别留 意 关键词崩塌：遥感探测：地理信息系统：集水区经营 分类号TU431:P237 Application of the remote sensing technique to monitor landslides of Hualien de- bris disaster watershed areas WU Shou-tsung),HSIEH Yi-ta2),CHEN Gui-jia,BAI Lin-chi).CHEN Chaur-tzuhn3) 1)Department of Tourism Management.Shih Chien University.Taiwan 84550.China 2)Department of Tropical Agriculture and International Cooperation,Pingtung University of Science and Technology.Taiwan 91201.China 3)Department of Forestry Pingtung University of Science and Technology.Taiwan 91201,China ABSTRACT The fourperiod SPOT satellite images of years 1996,2002.2005,and 2007 were used as analyzed materials,and also the relevant map data were coupled to digitize the landslide area layer of Shoufong and Siouguluan watersheds in Hualien County of Taiwan.The changed conditions of two investigated watersheds were examined and their characters of environmental factors were also analyzed through calculating the vegetation recovery ratio (VRR),the increasing collapse ratio (ICR).and the centroid displacement vector of landslide area.The result shows that it is useful to monitor landslide area and then to know their cover changed conditions over a long period of time by utilizing multi-temporal satellite images.Obviously,precipitation is the directly influential factor of caus- ing the happenings of serious collapses,and a large number of occurrences of collapses are triggered by precipitation.The calculations of VRR.ICR,and the centroid displacement vector of landslide area can efficiently quantify the recovery of vegetation and the in- creasing collapse situation.Finally.the frequency of collapsing increases with increasing elevation and slope.Thus.these influential factors mentioned above have to be paid carefully attention in future developments. KEY WORDS landslide:remote sensing:geographic information system:watershed management 崩塌系指环境边坡材料经风化、崩解和人为等 不可避免的自然过程，常造成社会及经济的庞大损 外力作用后，受重力影响而顺着地形的坡度从山坡 失，因此在自然灾害减量上，崩塌的预测与防止为 上掉落、滑落和滚落等现象[山.崩塌在山区是一种 一关键课题，而各界亦投注许多努力在崩塌的成因 收稿日期：2009-01-13 作者简介：吴守从(1966-)男，博士，E-mail:dwu@msa-hinet.net
应用遥测技术探讨台湾花莲地区土砂灾害集水区崩塌 地的变迁 吴守从1） 谢依达2） 陈桂嘉3） 白林奇3） 陈朝圳3） 1） 实践大学观光管理学系台湾84550 2） 屏东科技大学热带农业暨国际合作学系台湾91201 3） 屏东科技大学森林系台湾91201 摘 要 以1996年、2002年、2005年及2007年四期 SPOT 卫星影像为材料配合相关图籍数字化台湾花莲地区寿丰溪集水 区与秀姑峦溪集水区的崩塌地图层透过植生回复率（VRR）、新增崩塌率（ICR）及崩塌地重心位移的计算探讨这两个集水区 崩塌地变迁情形并分析其环境因子特性．研究结果显示：利用多期卫星影像数据可有效进行崩塌地长期监测并获知其变动 情形；另突发暴雨可使崩塌大量发生显为事件直接影响因子；而 VRR、ICR 与重心位移的计算可有效量化植生恢复情形及 新增崩塌状况；至于地理环境特征方面崩塌发生概率随高程增加而增加也与坡度呈正相关因此未来在开发上应特别留 意． 关键词 崩塌；遥感探测；地理信息系统；集水区经营 分类号 TU431；P237 Application of the remote sensing technique to monitor landslides of Hualien debris disaster watershed areas W U Shou-tsung 1）HSIEH Y-i ta 2）CHEN Gu-i jia 3）BAI Lin-chi 3）CHEN Chaur-tz uhn 3） 1） Department of Tourism ManagementShih Chien UniversityTaiwan84550China 2） Department of Tropical Agriculture and International CooperationPingtung University of Science and TechnologyTaiwan91201China 3） Department of ForestryPingtung University of Science and TechnologyTaiwan91201China ABSTRACT T he four-period SPOT satellite images of years199620022005and2007were used as analyzed materialsand also the relevant map data were coupled to digitize the landslide area layer of Shoufong and Siouguluan watersheds in Hualien County of Taiwan．T he changed conditions of two investigated watersheds were examined and their characters of environmental factors were also analyzed through calculating the vegetation recovery ratio （VRR）the increasing collapse ratio （ICR）and the centroid displacement vector of landslide area．T he result shows that it is useful to monitor landslide area and then to know their cover changed conditions over a long period of time by utilizing mult-i temporal satellite images．Obviouslyprecipitation is the directly influential factor of causing the happenings of serious collapsesand a large number of occurrences of collapses are triggered by precipitation．T he calculations of VRRICRand the centroid displacement vector of landslide area can efficiently quantify the recovery of vegetation and the increasing collapse situation．Finallythe frequency of collapsing increases with increasing elevation and slope．T husthese influential factors mentioned above have to be paid carefully attention in future developments． KEY WORDS landslide；remote sensing；geographic information system；watershed management 收稿日期：2009-01-13 作者简介：吴守从（1966—）男博士E-mail：stwu＠msa．hinet．net 崩塌系指环境边坡材料经风化、崩解和人为等 外力作用后受重力影响而顺着地形的坡度从山坡 上掉落、滑落和滚落等现象［1］．崩塌在山区是一种 不可避免的自然过程常造成社会及经济的庞大损 失．因此在自然灾害减量上崩塌的预测与防止为 一关键课题而各界亦投注许多努力在崩塌的成因 第31卷 第12期 2009年 12月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．31No．12 Dec．2009 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2009．12．023
,1504 北京科技大学学报 第31卷 及机制上进行研究工作， Bald山i等]曾利用多期航空照片所制作的数值地形 寿丰溪、秀姑峦溪是台湾花莲地区主要的土砂 模型(digital terrain model,DTM)分析崩塌地区块 灾害集水区，每逢台风、豪雨经常造成山区发生崩塌 变迁的位移向量，用来了解崩塌地的扩张速度及移 或土石流等灾害，并严重危害当地居民生命财产安 动方向，本研究利用多期崩塌区块的重心位移向 全，故对其进行长期监测确有必要， 量，取得不同期间崩塌地的位移距离与位移方向，用 偏远山区或人员不易到达之处，要进行大面积 来探讨崩塌地的变迁情形， 的崩塌监测，不仅旷日费时，同时难度亦高；而利用 崩塌发生的原因极为复杂，Popescu则将导致 遥测技术配合相关学理，可迅速判释地表覆盖情形 崩塌的因子分成地形作用、地表状况、物理因子和人 与崩塌分布状况，堪称是土砂灾害监测的可行方法， 为开发等四大项目，就地形因子而言，其支配崩塌 因此本研究以1996年、2002年、2005年及2007年 的大小与行为，多数学者认为坡度陡峭的地方，崩塌 四期SP0T卫星影像为材料，探讨寿丰溪、秀姑峦溪 概率明显增高]；降雨强度亦为引发崩塌的重要 两集水区崩塌变迁及其植生恢复情形，并利用崩塌 因子，当一定时间内降雨强度过大，或连续降雨超过 区块的重心位移向量探讨各期间崩塌扩张程度及移 一定时间，则崩塌发生的机会将立即大增0；另 动方向；此外亦配合数值高程模型(digital elevation 外，植生的覆盖与否亦会影响崩塌发生，植生覆盖对 model,DEM),进行集水区内崩塌的地理环境特征 边坡稳定有所影响，且对降低浅层崩塌具有成效，而 分析，所得结果将有助于管理单位进行集水区土砂 其变化也会改变崩塌的类型；诸多研究也指出， 灾害的防治工作 人为开发更经常是导致崩塌发生的重要因子[2]， 1前人研究 值得有关单位特别注意 利用遥测数据进行崩塌地监测，并用影像分析 2材料与方法 取得崩塌地图层作为依据.例如，孔德怀2]曾以六 2.1研究区域概况 期SPOT卫星影像为材料，应用常态化差异植生指 本研究以台湾花莲地区重要土砂灾害集水区寿 (normalized difference vegetation index,NDVI) 丰溪与秀姑峦溪为研究范围（图1），寿丰溪为花莲 影像相减法，取得崩塌地的分类图层，用来进行台湾 溪重要支流，源自中央山脉中段海拔3060m的安东 清水溪集水区崩塌地变迁特性侦测；而Lin等[3]则 寿丰溪 利用1999-2001年6期SP0T卫星影像，透过 NDVI的变迁分析与植生回复率(vegetation recovery rate,VRR)计算，探讨台湾南投九九峰地区的崩塌 区域面积变化与植生恢复情形，上述研究皆利用 NDVI可区分植生与非植生的波谱特性，在去除裸 露地后进行崩塌地分类工作，所得准确度虽在可接 受范围，但其精度仍受影像质量影响，故仍需配合其 他数据进行修绘，以期获得更精确的崩塌地图层， 10km 由于运用$POT卫星影像进行崩塌地长期监测确实 秀姑峦溪 可行，故本研究亦以其为材料，配合正射航空照片， 利用人工数化方式取得精确的崩塌地图层 除探讨崩塌地的变化状况外，评估其植生恢复 情形，亦为崩塌整治决策制定与计划研拟的重要依 据.评估植生恢复可利用前述的VRR加以表示， 故许多研究以其进行崩塌地植生回复监测，也均获 ☑花莲县 致良好的结果[].本研究亦采用VRR分析寿丰 溪、秀姑峦溪两集水区植生恢复情形，并在考虑植生 0510km 回复与崩塌消长间必定存在某种关系后，同时探讨 植生恢复与新增崩塌的关系 图1研究分区图 进行崩塌地整治应掌握其扩张及位移状况， Fig.1 Location of the study area
及机制上进行研究工作． 寿丰溪、秀姑峦溪是台湾花莲地区主要的土砂 灾害集水区每逢台风、豪雨经常造成山区发生崩塌 或土石流等灾害并严重危害当地居民生命财产安 全故对其进行长期监测确有必要． 偏远山区或人员不易到达之处要进行大面积 的崩塌监测不仅旷日费时同时难度亦高；而利用 遥测技术配合相关学理可迅速判释地表覆盖情形 与崩塌分布状况堪称是土砂灾害监测的可行方法． 因此本研究以1996年、2002年、2005年及2007年 四期 SPOT 卫星影像为材料探讨寿丰溪、秀姑峦溪 两集水区崩塌变迁及其植生恢复情形并利用崩塌 区块的重心位移向量探讨各期间崩塌扩张程度及移 动方向；此外亦配合数值高程模型（digital elevation modelDEM）进行集水区内崩塌的地理环境特征 分析所得结果将有助于管理单位进行集水区土砂 灾害的防治工作． 1 前人研究 利用遥测数据进行崩塌地监测并用影像分析 取得崩塌地图层作为依据．例如孔德怀［2］曾以六 期 SPOT 卫星影像为材料应用常态化差异植生指 针（normalized difference vegetation indexNDVI）及 影像相减法取得崩塌地的分类图层用来进行台湾 清水溪集水区崩塌地变迁特性侦测；而 Lin 等［3］则 利用 1999—2001 年 6 期 SPOT 卫星影像透过 NDVI的变迁分析与植生回复率（vegetation recovery rateVRR）计算探讨台湾南投九九峰地区的崩塌 区域面积变化与植生恢复情形．上述研究皆利用 NDVI 可区分植生与非植生的波谱特性在去除裸 露地后进行崩塌地分类工作所得准确度虽在可接 受范围但其精度仍受影像质量影响故仍需配合其 他数据进行修绘以期获得更精确的崩塌地图层． 由于运用 SPOT 卫星影像进行崩塌地长期监测确实 可行故本研究亦以其为材料配合正射航空照片 利用人工数化方式取得精确的崩塌地图层． 除探讨崩塌地的变化状况外评估其植生恢复 情形亦为崩塌整治决策制定与计划研拟的重要依 据［4］．评估植生恢复可利用前述的 VRR 加以表示 故许多研究以其进行崩塌地植生回复监测也均获 致良好的结果［2—4］．本研究亦采用 VRR 分析寿丰 溪、秀姑峦溪两集水区植生恢复情形并在考虑植生 回复与崩塌消长间必定存在某种关系后同时探讨 植生恢复与新增崩塌的关系． 进行崩塌地整治应掌握其扩张及位移状况． Baldi 等［5］曾利用多期航空照片所制作的数值地形 模型（digital terrain modelDT M）分析崩塌地区块 变迁的位移向量用来了解崩塌地的扩张速度及移 动方向．本研究利用多期崩塌区块的重心位移向 量取得不同期间崩塌地的位移距离与位移方向用 来探讨崩塌地的变迁情形． 崩塌发生的原因极为复杂Popescu ［6］则将导致 崩塌的因子分成地形作用、地表状况、物理因子和人 为开发等四大项目．就地形因子而言其支配崩塌 的大小与行为多数学者认为坡度陡峭的地方崩塌 概率明显增高［7—8］；降雨强度亦为引发崩塌的重要 因子当一定时间内降雨强度过大或连续降雨超过 一定时间则崩塌发生的机会将立即大增［9—10］；另 外植生的覆盖与否亦会影响崩塌发生植生覆盖对 边坡稳定有所影响且对降低浅层崩塌具有成效而 其变化也会改变崩塌的类型［11］；诸多研究也指出 人为开发更经常是导致崩塌发生的重要因子［12—13］ 值得有关单位特别注意． 图1 研究分区图 Fig．1 Location of the study area 2 材料与方法 2∙1 研究区域概况 本研究以台湾花莲地区重要土砂灾害集水区寿 丰溪与秀姑峦溪为研究范围（图1）．寿丰溪为花莲 溪重要支流源自中央山脉中段海拔3060m 的安东 ·1504· 北 京 科 技 大 学 学 报 第31卷
第12期 吴守从等：应用遥测技术探讨台湾花莲地区土砂灾害集水区崩塌地的变迁 ,1505 军山山脉中的光头山，其上游先有怡堪溪，再有清昌 勘查工作，以人工判释方式数字化绘制寿丰溪、秀姑 溪，两溪汇入成本溪，并在下游溪口村兆丰农场东方 峦溪集水区各期崩塌地图层，以获取集水区不同时 处与花莲溪会合；由于过去寿丰溪上游山区过度伐 期的崩塌地点及面积， 木及采矿，致使其经常在暴雨时泛滥成灾，造成山 数字化过程以判释多光谱假色组合影像为主， 崩、土石流与泥沙淤积，故被列为花莲县的灾害河 由于近红外线彩色影像上的植被呈现红色，而崩塌 川.秀姑峦溪发源于花莲与台东两县间的仑天山南 地多呈浅蓝色及白色因此易于判释；另套迭水系图 侧，主要支流有富源溪、红叶溪、丰坪溪、卓溪和乐乐 可避免将河谷地误判为崩塌地.如遇阴影部分无法 溪；秀姑峦溪全长约81.15km,流域面积广达 判释时，则利用其他相关图层进行比对加以辨识 1790.46km2,可谓台湾东部第一大河，也是形成花 2.3.2崩塌地变迁分析 东纵谷冲积扇的主要河流 数字化所得图层，可利用GS之空间套迭功能 2.2研究材料 进行整合分析，用来获得崩塌地1996年-2007年 2.2.1卫星影像数据 的变迁情形及其相关信息，为评估崩塌地植生恢复 本研究以1996年、2002年、2005年及2007年 情形，计算各期间的植生恢复率(VRR)如下式： 四期SPOT卫星影像为材料（表1），探讨寿丰溪与 秀姑峦溪两处花莲县主要土砂灾害集水区内崩塌地 VR00 (1) 特性 式中，VA为植生回复面积，CA为崩塌面积. 表1本研究所采用SP0T卫星影像的拍摄日期 为了解各期间崩塌地新增情形，则计算各期间 Table 1 Filming date of SPOT satellite images 新增崩塌率(increasing collapse ratio,ICR)如下式： 集水区 卫星影像 日期 ICR-ICA-X100% CAp-1 (2) 寿丰溪 SPOT 2 19960302 式中，ICA为新增崩塌面积，p为时期 寿丰溪 SPOT 2 2002005 2.3.3崩塌地重心向量移动分析 寿丰溪 SPOT 2 20050802 为了解崩塌地的变化距离及移动方向，乃利用 寿丰溪 SPOT 2 20070-30 Are GIS软件萃取崩塌地区块的重心点位，并利用 秀姑峦溪 SPOT 2 19960309 邻近分析计算各期间崩塌地区块的平均移动距离及 秀姑峦溪 SPOT 2 2002005 方向来探讨崩塌地变化情形 秀姑峦溪 SPOT 4 200507-25 2.3.4崩塌地地理环境特征分析 秀姑峦溪 SPOT 4 200707-19 崩塌地的形成与周遭的地理环境因子有关]， 注：2002005sP0T2影像为同一幅 故本研究将集水区范围的DEM,以3X3网格大小 2.2.2数字元高程模型 的移动窗口演算高程、坡度及坡向数据.高程数据 以台湾农委会林务局农林航空测量所制作的 以每500m为一间隔进行分级，坡度参考台湾农委 40m×40m水平分辨率数字元高程模型数据，建立 会水土保持局的山坡地土地可利用限度分类标准分 两集水区相关的高程、坡度及坡向等图层 为六级(<5%，5%~15%，15%~30%，30%~ 2.2.3彩色正射航照影像 40%,40%~55%,>55%),坡向则分为北、东北、 利用台湾农委会林务局农林航空测量所拍摄的 东、东南、南、西南、西、西北八方位；所得数据结合崩 1/5000彩色正射航照影像，作为协助判释崩塌地及 塌地图层进行特征分析 检核地真资料的参考 2.2.4其他图层数据 3结果与讨论 崩塌地部分，尚利用道路、水系图层及相片基本 3.1集水区各时期崩塌变迁分析 图作为协助判释的依据 为了解崩塌地变迁状况，本研究以人工判释方 2.3研究方法 式，数字化寿丰溪、秀姑峦溪集水区各时期的崩塌地 2.3.1数化崩塌地图层 图层（图2、图3），并计算其数量、面积（表2）·由 为了解研究区域崩塌地的长期变化，于是利用 图2、图3可知，两集水区各时期的崩塌地类型差异 四期SPOT卫星影像为材料，配合彩色正射航照影 甚大，其中寿丰溪集水区包含许多大型崩塌地，面积 像、相片基本图、水系与道路图层，以及必要之现场 最大者达1.84km2;而秀姑峦溪集水区的崩塌地则
军山山脉中的光头山其上游先有怡堪溪再有清昌 溪两溪汇入成本溪并在下游溪口村兆丰农场东方 处与花莲溪会合；由于过去寿丰溪上游山区过度伐 木及采矿致使其经常在暴雨时泛滥成灾造成山 崩、土石流与泥沙淤积故被列为花莲县的灾害河 川．秀姑峦溪发源于花莲与台东两县间的仑天山南 侧主要支流有富源溪、红叶溪、丰坪溪、卓溪和乐乐 溪；秀 姑 峦 溪 全 长 约 81∙15km流 域 面 积 广 达 1790∙46km 2可谓台湾东部第一大河也是形成花 东纵谷冲积扇的主要河流． 2∙2 研究材料 2∙2∙1 卫星影像数据 本研究以1996年、2002年、2005年及2007年 四期 SPOT 卫星影像为材料（表1）探讨寿丰溪与 秀姑峦溪两处花莲县主要土砂灾害集水区内崩塌地 特性． 表1 本研究所采用 SPOT 卫星影像的拍摄日期 Table1 Filming date of SPOT satellite images 集水区 卫星影像 日期 寿丰溪 SPOT 2 1996—03—02 寿丰溪 SPOT 2 2002—01—05 寿丰溪 SPOT 2 2005—08—02 寿丰溪 SPOT 2 2007—01—30 秀姑峦溪 SPOT 2 1996—03—09 秀姑峦溪 SPOT 2 2002—01—05 秀姑峦溪 SPOT 4 2005—07—25 秀姑峦溪 SPOT 4 2007—07—19 注：2002—01—05SPOT2影像为同一幅． 2∙2∙2 数字元高程模型 以台湾农委会林务局农林航空测量所制作的 40m×40m 水平分辨率数字元高程模型数据建立 两集水区相关的高程、坡度及坡向等图层． 2∙2∙3 彩色正射航照影像 利用台湾农委会林务局农林航空测量所拍摄的 1／5000彩色正射航照影像作为协助判释崩塌地及 检核地真资料的参考． 2∙2∙4 其他图层数据 崩塌地部分尚利用道路、水系图层及相片基本 图作为协助判释的依据． 2∙3 研究方法 2∙3∙1 数化崩塌地图层 为了解研究区域崩塌地的长期变化于是利用 四期 SPOT 卫星影像为材料配合彩色正射航照影 像、相片基本图、水系与道路图层以及必要之现场 勘查工作以人工判释方式数字化绘制寿丰溪、秀姑 峦溪集水区各期崩塌地图层以获取集水区不同时 期的崩塌地点及面积． 数字化过程以判释多光谱假色组合影像为主． 由于近红外线彩色影像上的植被呈现红色而崩塌 地多呈浅蓝色及白色因此易于判释；另套迭水系图 可避免将河谷地误判为崩塌地．如遇阴影部分无法 判释时则利用其他相关图层进行比对加以辨识． 2∙3∙2 崩塌地变迁分析 数字化所得图层可利用 GIS 之空间套迭功能 进行整合分析用来获得崩塌地1996年—2007年 的变迁情形及其相关信息．为评估崩塌地植生恢复 情形计算各期间的植生恢复率（VRR）如下式： VRR＝ VAp CAp—1 ×100％ （1） 式中VA 为植生回复面积CA 为崩塌面积． 为了解各期间崩塌地新增情形则计算各期间 新增崩塌率（increasing collapse ratioICR）如下式： ICR＝ ICAp CAp—1 ×100％ （2） 式中ICA 为新增崩塌面积p 为时期． 2∙3∙3 崩塌地重心向量移动分析 为了解崩塌地的变化距离及移动方向乃利用 Arc GIS 软件萃取崩塌地区块的重心点位并利用 邻近分析计算各期间崩塌地区块的平均移动距离及 方向来探讨崩塌地变化情形． 2∙3∙4 崩塌地地理环境特征分析 崩塌地的形成与周遭的地理环境因子有关［3］ 故本研究将集水区范围的 DEM以3×3网格大小 的移动窗口演算高程、坡度及坡向数据．高程数据 以每500m 为一间隔进行分级坡度参考台湾农委 会水土保持局的山坡地土地可利用限度分类标准分 为六级（＜5％5％～15％15％～30％30％～ 40％40％～55％＞55％）坡向则分为北、东北、 东、东南、南、西南、西、西北八方位；所得数据结合崩 塌地图层进行特征分析． 3 结果与讨论 3∙1 集水区各时期崩塌变迁分析 为了解崩塌地变迁状况本研究以人工判释方 式数字化寿丰溪、秀姑峦溪集水区各时期的崩塌地 图层（图2、图3）并计算其数量、面积（表2）．由 图2、图3可知两集水区各时期的崩塌地类型差异 甚大其中寿丰溪集水区包含许多大型崩塌地面积 最大者达1∙84km 2 ；而秀姑峦溪集水区的崩塌地则 第12期 吴守从等： 应用遥测技术探讨台湾花莲地区土砂灾害集水区崩塌地的变迁 ·1505·
,1506 北京科技大学学报 第31卷 多属小碎块状分布，比较两集水区数据显示，寿丰 溪崩塌面积为秀姑峦溪的5倍，但数量却只有2倍 显而易见两集水区崩塌地区块的类型相差甚大， 由表2中可知，寿丰溪集水区在1996-2005 年，崩塌地数量与面积呈明显增加趋势，但2005一 2007年，其崩塌地数量与面积则有下降现象，显示 近年来寿丰溪集水区内某些区域已由崩塌地转变为 具有植生覆盖，而其状态亦逐渐回复稳定中，秀姑 峦溪集水区在1996一2007年间，崩塌地面积持续上 升（由2.77km2上升至5.13km2),且2002-2007 年，崩塌地数量虽无增加，但面积仍持续扩大，显示 此集水区内植生回复程度仍小于新增崩塌速度，故 推测集水区仍处较不稳定状态，容易发生崩塌情形. 一河道 表2寿丰溪与秀姑峦溪集水区崩塌地面积变动表 ☐集水区边界 圆谢塌地 Table 2 Change of collapse area in Hsoufong and Siouguluan river basins 图2寿丰溪集水区各期崩塌地空间分布，(a)1996年： 总面积/ (b)2002年；(c)2005年；(d)2007年 崩塌地 崩塌地 集水区 年份 Fig.2 Landslide distributions throughout the Hsoufong river basin: km? 数量 面积/km2 (a)1996:(b)2002;(c)2005;(d)2007 1996 332 13.44 2002 (a) 452 14.25 寿丰溪 211.97 2005 574 17.25 2007 421 15.99 1996 189 2.77 2002 290 3.02 秀姑峦溪 710.04 2005 271 4.80 2007 270 5.13 由于台风、暴雨所带来的临界降雨量超过坡地 所能抵抗的极限时，易诱使坡地发生崩塌0,14，因 此本研究收集台湾经济部水利署新东矿测站（寿丰 溪集水区)、明里测站（秀姑峦溪集水区）1996-2007 年的雨量数据，并选取单日雨量100mm以上或相 邻日数累积雨量超过300mm的平均暴雨量，将结 果绘制成图4及图5. 由图可知，1996-2007年，寿丰溪所受暴雨强 度与次数较秀姑峦溪为高，因此该集水区内崩塌地 数量与面积较大，推测雨量多寡可能为重要影响原 km 因之一.另2002-2005年，寿丰溪集水区新增崩塌 河道 面积为最大，推测可能引发的重要原因为南玛都台 集水区边界 ■崩塌地 风(2004一12-03)，该台风造成两天的累积雨量达 1077mm,平均暴雨量达538.5mm;而2002-2007 图3秀姑峦溪集水区各期崩塌地空间分布.(a)1996年； (b)2002年；(c)2005年；(d)2007年 年，秀姑峦溪集水区无明显暴雨，故其崩塌地数量呈 Fig.3 Landslide distributions throughout the Siouguluan river 下降趋势，但面积仍持续增加，显而易见还有其他因 basin:(a)1996;(b)2002:(c)2005;(d)2007 素诱使该集水区崩塌面积扩大
图2 寿 丰 溪 集 水 区 各 期 崩 塌 地 空 间 分 布．（a） 1996 年； （b）2002年；（c）2005年；（d）2007年 Fig．2 Landslide distributions throughout the Hsoufong river basin： （a）1996；（b）2002；（c）2005；（d）2007 图3 秀姑峦溪集水区各期崩塌地空间分布．（a） 1996 年； （b）2002年；（c）2005年；（d）2007年 Fig．3 Landslide distributions throughout the Siouguluan river basin：（a）1996；（b）2002；（c）2005；（d）2007 多属小碎块状分布．比较两集水区数据显示寿丰 溪崩塌面积为秀姑峦溪的5倍但数量却只有2倍 显而易见两集水区崩塌地区块的类型相差甚大． 由表2中可知寿丰溪集水区在1996—2005 年崩塌地数量与面积呈明显增加趋势但2005— 2007年其崩塌地数量与面积则有下降现象显示 近年来寿丰溪集水区内某些区域已由崩塌地转变为 具有植生覆盖而其状态亦逐渐回复稳定中．秀姑 峦溪集水区在1996—2007年间崩塌地面积持续上 升（由2∙77km 2 上升至5∙13km 2）且2002—2007 年崩塌地数量虽无增加但面积仍持续扩大显示 此集水区内植生回复程度仍小于新增崩塌速度故 推测集水区仍处较不稳定状态容易发生崩塌情形． 表2 寿丰溪与秀姑峦溪集水区崩塌地面积变动表 Table2 Change of collapse area in Hsoufong and Siouguluan river basins 集水区 总面积／ km 2 年份 崩塌地 数量 崩塌地 面积／km 2 1996 332 13∙44 寿丰溪 211∙97 2002 452 14∙25 2005 574 17∙25 2007 421 15∙99 1996 189 2∙77 秀姑峦溪 710∙04 2002 290 3∙02 2005 271 4∙80 2007 270 5∙13 由于台风、暴雨所带来的临界降雨量超过坡地 所能抵抗的极限时易诱使坡地发生崩塌［1014］因 此本研究收集台湾经济部水利署新东矿测站（寿丰 溪集水区）、明里测站（秀姑峦溪集水区）1996—2007 年的雨量数据并选取单日雨量100mm 以上或相 邻日数累积雨量超过300mm 的平均暴雨量将结 果绘制成图4及图5． 由图可知1996—2007年寿丰溪所受暴雨强 度与次数较秀姑峦溪为高因此该集水区内崩塌地 数量与面积较大推测雨量多寡可能为重要影响原 因之一．另2002—2005年寿丰溪集水区新增崩塌 面积为最大推测可能引发的重要原因为南玛都台 风（2004—12—03）该台风造成两天的累积雨量达 1077mm平均暴雨量达538∙5mm；而2002—2007 年秀姑峦溪集水区无明显暴雨故其崩塌地数量呈 下降趋势但面积仍持续增加显而易见还有其他因 素诱使该集水区崩塌面积扩大． ·1506· 北 京 科 技 大 学 学 报 第31卷
第12期 吴守从等：应用遥测技术探讨台湾花莲地区土砂灾害集水区崩塌地的变迁 ,1507 均最高可达58.93%；上述结果与本研究的VRR有 600 20 一平均暴量 所差异，很明显是因为本研究区位于直接面临台风 金崩塌面积 16 灾害的路径上，在崩塌地植生恢复能力与暴雨、台风 400净 等因素息息相关下]，长期处于高度扰动状态，致 300 0 使植生恢复受到重复崩塌影响，导致VRR较低， 200 140 。寿丰溪集水区(VRR)◇寿丰溪集水区ICR) 120口秀姑密溪集水区 合秀姑峦溪集水区 2 (VRR) (ICR) 100 80 60 日期 40 图4寿丰溪集水区各期崩塌面积与平均暴雨量变化 20 Fig.4 Change of collapse area and mean precipitation in the Hsou fong river basin 1996-20022002-20052005-2007 时期 700 6 图6两集水区VRR及ICR变化 600 ■平均暴用量 Fig-6 Change of VRR and ICR in two river basins 金，塌面积 500 4 3.3崩塌地重心位移向量分析 为了解崩塌地的变迁状况，计算两集水区各期 300 间崩塌地区块重心向量的平均移动距离及方向，其 200 结果示于图7.寿丰溪集水区三时期的崩塌地移动 100 距离分别为23.53m、28.64m与19.83m,其中 2002一2005年的崩塌强度较大，此时期的ICR较高 (图6)，而至2005一2007年崩塌则趋减缓(ICR下 日期 降)；秀姑峦溪集水区三时期的崩塌地移动距离则分 图5秀姑峦溪集水区各年度崩塌面积与平均暴雨量变化 别为31.80m、43.48m与25.18m,此变化趋势与寿 Fig-5 Change of collapse area and mean precipitation in the Siougu- 丰溪集水区大致相同，但移动距离明显较高，显示其 luan river basin 崩塌地变动较大，此点由其新增崩塌及植生回复的 情形可以得到验证（图6） 3.2集水区植生回复率及新增崩塌率分析 北 为探讨两集水区植生回复与崩塌新增情形，分 别计算其各期VRR与ICR(图6)，其结果显示，寿 (2002一2005) 丰溪集水区的VRR与ICR较低但稳定，而秀姑峦 溪集水区则较高但变化大，其中寿丰溪集水区的 -<(2005—2007 VRR及ICR呈彼此消长现象，且2005-2007年 西 一东 VRR高于ICR,显示寿丰溪集水区的植生正在稳定 入 的恢复中，但由其较低的VRR与各期崩塌地空间 (1996一2002) (时期一 分布状况可知，原有的大型崩塌仍长期持续，致使植 一一一寿丰溪集水区 一·秀姑峦溪集水区 生恢复不易；而秀姑峦溪集水区在1996-2005年， 0510 VRR及ICR持续增长，表示原有崩塌地植生虽快 南 m 速恢复，但新增崩塌亦大量发生，至2005一2007年， 图7各期间集水区崩塌地重心移动向量变化 崩塌情形趋于减缓，故VRR及ICR都急剧下降. Fig.7 Change of centroid displacement vector of landslide area in Lin等]分析台湾南投县九九峰地区经九·二 two river basins 集集大地震后植生恢复情形，指出灾害发生的裸 崩塌地重心的方向变化方面，图7显示两集水 露两年内没有受到人为干扰，其植生覆盖回复率平 区各期移动方向相当一致，可见其应具有相同的影
图4 寿丰溪集水区各期崩塌面积与平均暴雨量变化 Fig．4 Change of collapse area and mean precipitation in the Hsoufong river basin 图5 秀姑峦溪集水区各年度崩塌面积与平均暴雨量变化 Fig．5 Change of collapse area and mean precipitation in the Siouguluan river basin 3∙2 集水区植生回复率及新增崩塌率分析 为探讨两集水区植生回复与崩塌新增情形分 别计算其各期 VRR 与 ICR（图6）．其结果显示寿 丰溪集水区的 VRR 与 ICR 较低但稳定而秀姑峦 溪集水区则较高但变化大．其中寿丰溪集水区的 VRR 及 ICR 呈彼此消长现象且2005—2007年 VRR 高于 ICR显示寿丰溪集水区的植生正在稳定 的恢复中但由其较低的 VRR 与各期崩塌地空间 分布状况可知原有的大型崩塌仍长期持续致使植 生恢复不易；而秀姑峦溪集水区在1996—2005年 VRR 及 ICR 持续增长表示原有崩塌地植生虽快 速恢复但新增崩塌亦大量发生至2005—2007年 崩塌情形趋于减缓故 VRR 及 ICR 都急剧下降． Lin 等［3］ 分析台湾南投县九九峰地区经九·二 一集集大地震后植生恢复情形指出灾害发生的裸 露两年内没有受到人为干扰其植生覆盖回复率平 均最高可达58∙93％；上述结果与本研究的 VRR 有 所差异很明显是因为本研究区位于直接面临台风 灾害的路径上在崩塌地植生恢复能力与暴雨、台风 等因素息息相关下［3］长期处于高度扰动状态致 使植生恢复受到重复崩塌影响导致 VRR 较低． 图6 两集水区 VRR 及 ICR 变化 Fig．6 Change of VRR and ICR in two river basins 3∙3 崩塌地重心位移向量分析 为了解崩塌地的变迁状况计算两集水区各期 间崩塌地区块重心向量的平均移动距离及方向其 结果示于图7．寿丰溪集水区三时期的崩塌地移动 距离分别为 23∙53m、28∙64m 与 19∙83m其中 2002—2005年的崩塌强度较大此时期的 ICR 较高 （图6）而至2005—2007年崩塌则趋减缓（ICR 下 降）；秀姑峦溪集水区三时期的崩塌地移动距离则分 别为31∙80m、43∙48m 与25∙18m此变化趋势与寿 丰溪集水区大致相同但移动距离明显较高显示其 崩塌地变动较大此点由其新增崩塌及植生回复的 情形可以得到验证（图6）． 图7 各期间集水区崩塌地重心移动向量变化 Fig．7 Change of centroid displacement vector of landslide area in two river basins 崩塌地重心的方向变化方面图7显示两集水 区各期移动方向相当一致可见其应具有相同的影 第12期 吴守从等： 应用遥测技术探讨台湾花莲地区土砂灾害集水区崩塌地的变迁 ·1507·