環境能源管理

雷射掃瞄應用於山區河川三維數位模型資料建構
國立臺灣大學土木工程研究所林彥廷

圖1. 臺灣衛星影像

臺灣形貌豐富，山區占全域總面積約六成(圖1)，平均年降雨量達2,500毫米，山區內河川流量劇烈變化，邊坡常見破碎地質，形成陡坡急流，而使大量土砂淤積河道，921 地震後，部分地區表土鬆弛，加上臺灣位處西北太平洋，周遭海域易生熱帶氣旋，故近十年來遭受颱風極端降雨侵害，易有嚴重複合性災害發生的趨勢。颱風西行襲臺期間受中央山脈陡峭地形所阻，在迎風面受地形抬升而降雨，當登陸臺灣的西行颱風中心脫離臺灣之後，西南氣流便可能會與颱風環流交互作用，提供豐沛水氣並大量降雨，觸發土石崩塌，其中以2009年莫拉克颱風在數日內於南臺灣降下2500公釐豪雨最嚴重。

豐沛雨量使南部山區產生大量地滑及土方崩塌，造成交通道路中斷形成孤島效應，威脅當地居民生活財產，更嚴重地，主流河道淤積使原先河道通水斷面(Cross-Section)容許通水量大幅下降，加上支流沖積扇阻塞了主流河道，而形成堰塞湖(圖2)，因此必須利用快捷的空間量測方法，蒐集劇烈地形地貌變化資料，以作為後續地形監測分析之用。

藉由航空、遙測影像初步辨識崩塌地或災害範圍，又以完整的航空相片資料辨識精度較高(圖3)；遙測衛星影像有別於航照影像，其優勢為能夠於固定週期內獲取大範圍之影像，但相對的受空間解像力(Spatial resolution)限制(圖4)。不過整體而言，影像易局限使用於屬性上辨識與分類，如:輔助災害範圍與保全對像分佈圈畫，而欲實際利用影像分析物像對應三維空間，須藉由多項間接空間資訊輔助解算幾何交會。

圖2. 高雄山區荖濃溪受支流布唐布那斯溪沖積扇阻塞形成堰塞湖

另一方面近年所發展之三雷射掃瞄技術（又稱光達LiDAR）漸趨成熟，已成為收集高品質三維空間資訊之另一項利器。該技術以掃描儀器測站為空間系統之原點，量測目標物與原點之距離、測角及雷射光之反射強度(Intensity)，並由空間幾何關係將其轉換為目標物三維點坐標(X,Y,Z)，獲得密集三維坐標點稱之為點雲(Point Cloud)。其中雷射掃描儀(圖5)雖具備高精度、高解析度、機動性佳、能大量快速獲取地形資料等優點，但受限於架設儀器地點與掃描有效距離等因素，因此有效掃描範圍亦受限制，特別是高密度植生覆蓋的地區。

淺談航空攝影測量技術於空間資訊之防災應用
國立臺灣大學土木工程研究所周君芸

臺灣位處歐亞板塊交界，地震頻仍，而近年全球氣候快速變遷，出現極端氣候問題，使乾、濕季節更為分明，乾季易發生乾旱，濕季亦因豪大雨造成淹水，在自然現象劇烈交互作用下，水災與土石流警戒指數節節高昇，天然災害發生頻率與損失更甚以往。此外，臺灣地窄人稠，土地資源有限，工程建設與開發不斷擴張。為建立人與自然之平衡關係，此時，便需要有效率之監測方法以預防災害或是彌補災害。

科技與時俱進，不斷突破傳統藉由人力進行地面調查與測量之限制，即使道路崩塌、受土石掩埋或崩塌範圍廣大等，可藉由航空攝影測量收集到第一手之災害資訊。如圖1所示，為航空拍攝崩塌地影像三期示意，(a)為崩塌前影像，(b)為崩塌後影像，(c)為災後整治之恢復影像，而由拍攝影像清楚可知崩塌範圍涵蓋以及實地重建狀況，使人無須親臨現場而身歷其境，其亦是航空攝影測量方法優點之一，然而，這並非航空攝影測量最大優點，嚴格來說，圖1之三期影像為一般攝影結果，因該圖尚不具幾何關係，因此尚且不能稱之為航空攝影測量影像。

圖1、航空拍攝崩塌地影像[引用自行政院農業委員會水土保持局http://246.swcb.gov.tw/debrisClassInfo/disasterrebuild/disasterrebuild2.aspx

生命週期評估中土地資源使用的評估方法
國立臺灣大學環境工程學研究所謝佑昀

本文將介紹生命週期評估方法中，土地資源的衝擊評估方法。土地資源是許多產品生產時不可或缺的基本要素，例如農作生產即需要佔用土地耕作才能提供糧食。台灣因為地狹人稠，生活、生產、生態均可能產生土地資源利用之競合關係，因此了解生命週期評估中，土地資源使用的衝擊評估方法非常重要。

水資源耗用的評估方法
國立臺灣大學環境工程學研究所林佳玉

過去水資源在生命週期評估裡被視為產品製程的盤查原料之一，用量相對於其他物質較少而未受重視；近年來全球人口成長及經濟發展快速，不斷超量抽取地面水及地下水、污染淡水資源及無效率的使用，造成淡水資源壓力；許多研究者體認到水資源漸漸匱乏，水資源使用的衝擊與損害評估才漸受重視，開始有較多學者及機構投入衝擊評估架構的研究、建立宿命及暴露損害的因果關係，以及找出特徵化因子及量化模式。

擁擠，怎麼解決？
美國華盛頓大學營建管理系博士後研究員紀乃文

「擁擠」是什麼樣的概念？塞車、排隊，都算是擁擠的體驗。而「擁擠」怎麼發生？簡而言之，是因為有限資源集中在一個有限的區域，但大家都對這項資源有需求。比方說：大家都想要住大都市，因為住在市郊，山明水秀，空氣清新，房子寬敞舒適且便宜，以生活品質而言，比住在市中心顯然理想多了。可是住過市郊的人很快就會明白：為什麼大家要往市中心擠？因為工作休閒地點都在市中心，更重要的關鍵在於交通──大都市有便捷快速的大眾運輸系統，但市郊沒有，或班次很少。

於是，人們犧牲了生活品質，去換取「便利」。而「擁擠」讓人產生的焦躁，就象徵了「便利」的供不應求。人們開始被迫退向大都市的邊陲地帶，它慢慢的也因人口增加的緣故而成為市中心的一部份，這就是都市發展的過程。

濕地的維護
經濟部水利署陳育成助理工程司

臺灣的水環境

臺灣四面環海，地處熱帶及亞熱帶氣侯，並位於東亞島鏈要津和海潮匯聚之所在。島內河川因受中央山脈地形阻隔的影響，大多數的河川皆為東西走向，河川坡陡、流急、豐枯水量懸殊，這樣的天然條件下不利於水資源的貯蓄與調節運用，且在坡度、地質及地震等因素影響下，時有洪災或土石流等災害發生。

濕地的種類與功能

臺灣因地形、地勢、地質及環境氣侯的多變，生態豐富，是無數生物生息遷徒的重要棲地。從海岸泥質灘地、岸礁、河口、沙灘，沿河上溯，連結遍布內陸的窪地、漁塭、水稻田、水圳、埤塘、水庫、自然湧泉、高山湖沼等，連串成為綿密的「濕地生態網絡」，不但是鳥類等重要物種繁衍遷移的據點及環境穩定的重要因子，也是孕育臺灣豐富多樣生物的「濕地銀行」。

濕地具有非常重要的價值與功能，其包括提供經濟生產(如水稻等)、生物棲地、保水滯洪、淨化水質、觀光遊憩、研究教育與種源基因保存等多方面功能，是地球各生態系中生產力最高者之一。

氣候變遷是什麼？
經濟部水利署鄭欽韓副工程司

氣候變遷的定義與成因

氣候變遷一般是指區域性或全球性的氣候在一段時間（可能為數十年至數百萬年）內的變化。依據氣候變遷跨國小組(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)第四次評估報告顯示，自二十世紀中以來，大部分所觀測到的全球溫度上升因素，非常有可能來自於人為排放溫室氣體（如圖一）濃度的增加。而這些增加的溫室氣體累積於地球大氣層中，不斷地吸收太陽照射地球的能量而具有保溫作用，形成地球的溫室效應，使得全球溫度逐漸升高，並進而造成氣候變遷現象的產生。