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論文中文名稱:台北山坡地災損潛勢分析與歷史災害驗證 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Developing and Verifying a Composite Index
of Disaster Potential Evaluation
in Hillside Areas of Taipei [以論文名稱查詢館藏系統]
院校名稱:臺北科技大學
學院名稱:工程學院
系所名稱:土木與防災研究所
中文姓名:沈哲平
英文姓名:Zhe-Ping Shen
研究生學號:95428069
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:1997-07-21
論文頁數:171
指導教授中文名:陳偉堯
口試委員中文名:朱子偉;林主潔;張哲豪
中文關鍵詞:地理資訊系統山坡地災損潛勢分析類神經網路
英文關鍵詞:GISDisaster Potential EvaluationNeural Network
論文中文摘要:台灣地區山勢陡峭,水流迅急,位於亞太平洋地震帶上,地理環境特殊,颱風豪雨及地震頻繁,使山崩與土石流成為台灣山坡地最常見的地質災害。台灣山坡地面積約為263 萬餘公頃,約佔全島面積73%,近年來人口增加,平地利用已趨飽和,使得國人不斷的轉往山坡地開發,而山坡地的超限利用和坡地的不當開發,輕則破壞當地生態,重則影響地質結構而引起嚴重災情,自1976-2007 年間,臺北市與臺北縣之歷史山坡地災害事件高達867 筆,故坡地災害的防治與預防極為重要。
吾人以長寬各一公里之網格覆蓋臺北市及臺北縣區域(合稱台北地區),藉由台北地區周邊相關圖層與山坡地歷史災害資料的彙整,建置土地利用、土石流潛勢溪流、降雨量、坡度、坡向、崩塌地、活動斷層、土壤、地層分佈、順向坡、人口密度、道路密度等12 個評估項目,使用Fortran 開發災害潛勢分析系統簡化繁雜的GIS 處理及數據分析,藉由指標彙整、數據分析、立體建模及類神經網路分析之一體化來輔助處理各項研究資料。
本研究使用專家座談評分法、專家問卷層級分析法、多變數迴歸分析及類神經網路分析評估綜合指標模型的有效性,利用歷史災情資訊進行災害點位與指標分數兩者間的數據探討和評估系統之驗證與優化,結果顯示類神經網路分析所模擬之臺北市山坡地歷史災情和真實資料的判定係數為0.793,其所建構之評估模型的災害潛勢預測力較其他三者為佳,且達統計上的顯著水準,本研究並以Google Earth 作為整合平台,使用平面色塊及立體柱狀方式呈現台北地區山坡地災害潛勢的分佈情形,可提供決策單位對於山坡地災害潛勢分析之參考。
論文英文摘要:Located in the circum-Pacific seismic zone, Taiwan is characterized geomorphically by steep mountains and rapid waters and climatically by frequent typhoons and pouring rain, making landslides and debris flows the most common geologic hazards in Taiwan’s hillside regions that boast a total area of 2,630,000 hectares or 73% of the island’s entire area. The rapid increase in population in recent years has prompted people to develop hillside land. However, over-development of slope areas may bring about drastic impacts, damaging local ecological systems at the least and causing geologic disasters at its worst. In fact, the greater Taipei area (Taipei City and County) has witnessed as many as 867 slope hazards during the past 30 years, rendering prevention and management of hillside disasters a crucial priority.
This study accordingly used 1 km x 1 km grids to analyze the disaster potential of hillside areas in the greater Taipei area. Based on related geographical data and historical records and consulting the evaluation criteria proposed in Disaster Prevention and Ecological Engineering Study of Hillside Regions surrounding Major Cities by Soil and Water Conservation Bureau, 12 factors were identified for developing a Composite Index of Disaster Potential Evaluation in the hillside districts of the greater Taipei area. The 12 factors are respectively land use, distribution of streams with potential for debris flow, rainfall, slope gradient, slope orientation, landslide, fault type, soil type, soil formation, population density, road density, consequent slope. Fortran application programs were adopted to simplify the complicated GIS data processing and to provide an integrated model for assisting various analysis tasks.
Scores obtained by the proposed index were further verified by the collected historical data, and the geovisualization software of Google Earth was then used as the GIS platform to display the distribution of at-risk hillside districts in the greater Taipei area. Results of our study can be expected to provide related government agencies with useful references in decision making. Moreover, while factor scoring, data analysis, evaluation, display, and other tasks needed to be performed separately in previous methods, our proposed methode has the advantage of completing all the tasks with one single program. The model is further able to adjust the weight assigned to each factor to help reach more accurate evaluation.
論文目次:中文摘要 .......... i
英文摘要 ........... ii
誌謝 ........... iv
目錄 ............ v
表目錄 ........... ix
圖目錄 ........... xii
第一章緒論 ........... 1
1.1 前言 ........... 1
1.2 研究目的 ........... 2
1.3 研究方法 ........... 2
1.4 研究架構 ........... 3
第二章 文獻回顧 ........... 5
2.1 山坡地災害之影響因子探討 ........... 5
2.2 GIS 於防災領域之應用 ........... 14
第三章 研究分析 ........... 18
3.1 研究區域介紹 ........... 19
3.1.1 網格範圍設定 ........... 19
3.1.2 臺北市地區概況 ........... 19
3.1.3 臺北縣地區概況 ........... 20
3.2 山坡地災害潛勢評估指標之選定及評分方法 ........... 23
3.2.1 土地利用 ........... 23
3.2.2 土石流潛勢溪流 ........... 25
3.2.3 降雨量 ........... 25
3.2.4 坡度 ........... 26
3.2.5 坡向 ........... 27
3.2.6 崩塌地 ........... 28
3.2.7 活動斷層 ........... 29
3.2.8 土壤 ........... 30
3.2.9 地層分佈 ........... 31
3.2.10 順向坡 ........... 32
3.2.11 人口密度 ........... 33
3.2.12 道路密度 ........... 34
3.3 災害潛勢評估模型 ........... 35
3.3.1 專家座談評分法 ........... 35
3.3.2 專家問卷層級分析法 ........... 36
3.3.3 多變數迴歸分析 ........... 36
3.3.4 類神經網路分析 ............ 37
第四章 系統開發及資料蒐集與數化 ........... 39
4.1 系統開發 ........... 39
4.1.1 指標計算子系統 ........... 43
4.1.2 數據分析子系統 ........... 50
4.1.3 Google Earth 建模子系統 ........... 52
4.1.4 類神經網路分析子系統 ........... 57
4.1.5 圖形化使用者介面 ........... 60
4.2 資料蒐集及數化 ........... 64
4.2.1 研究區域相關圖層資料蒐集 ........... 64
4.2.2 山坡地歷史災害資料蒐集與數化 ........... 66
4.2.3 順向坡資料蒐集與數化 ........... 72
4.2.4 雨量資料蒐集與數化 ........... 73
第五章 山坡地災害潛勢之單項指標評定成果 ........... 78
5.1. 臺北市各單項指標評估成果 ........... 79
5.1.1 臺北市土地利用指標評定成果 ........... 80
5.1.2 臺北市土石流潛勢溪流指標評定成果 ........... 82
5.1.3 臺北市降雨量指標評定成果 ........... 84
5.1.4 臺北市坡度指標評定成果 ........... 87
5.1.5 臺北市坡向指標評定成果 ........... 89
5.1.6 臺北市崩塌地指標評定成果 ........... 91
5.1.7 臺北市活動斷層指標評定成果 ........... 94
5.1.8 臺北市土壤指標評定成果 ........... 97
5.1.9 臺北市地層分佈指標評定成果 ........... 99
5.1.10 臺北市人口密度指標評定成果 ........... 102
5.1.11 臺北市道路密度指標評定成果 ........... 104
5.2 臺北縣各單項指標評估成果 ........... 107
5.2.1 臺北縣土地利用指標評定成果 ........... 107
5.2.2 臺北縣土石流潛勢溪流指標評定成果 ........... 109
5.2.3 臺北縣降雨量指標評定成果 ........... 111
5.2.4 臺北縣坡度指標評定成果 ........... 113
5.2.5 臺北縣坡向指標評定成果 ........... 115
5.2.6 臺北縣崩塌地指標評定成果 ............ 117
5.2.7 臺北縣活動斷層指標評定成果 ........... 119
5.2.8 臺北縣土壤指標評定成果 ........... 121
5.2.9 臺北縣地層分佈指標評定成果 ........... 123
5.2.10 臺北縣人口密度指標評定成果 ........... 125
5.2.11 臺北縣道路密度指標評定成果 ........... 127
第六章 山坡地災害潛勢之綜合指標評定成果 ........... 129
6.1 專家座談評分法 ........... 130
6.2 專家問卷層級分析法 ........... 137
6.3 順向坡指標之新增 ........... 145
6.4 多變數迴歸分析 ........... 151
6.5 類神經網路分析 ........... 159
6.6 視覺化展現 ........... 161
第七章 結論與建議 ........... 165
7.1 討論 ........... 165
7.2 結論 ........... 167
7.3 建議 ........... 168
參考文獻 ........... 169
論文參考文獻:[1] Davis, J. C.(2002).Statistics and Data Analysis in Geology 3 edition. John Wiley & Sons, New York, PP.656
[2] Population Reference Bureau(2007). 2007 World Population Data Sheet, http://www.prb.org
[3] LIN, C.-C. J(2000). A Neural Network Based Methodology For Generating Spectrum Compatible Earthquake Accelerograms, Ph.D. Thesis Graduate University of Illinois at Urbana-Champaign
[4] Gray, D. H. and Sotir, R. B. (1996). Biotechnical and Soil Bioengineering Slope Stabilization, A Practical Guide for Erosion Control, Wiley, 378pages
[5] Ishizuka, H., Sasaki, K., Matsuura, S., Kamiya, M., Sunahara, H., and Esaki, H. (2006) Collecting Adaptive Data for Isolated Wireless Sensors with Patrol Nodes in Live E!. MDM 2006: 136
[6] Hoek, E. and Bray, J. W. (1981). “Rock Slope Engineering", The Institution of Mining and Metallurgy, London, England.
[7] Intergovernmental Panel On Climate Change(2007), Intergovernmental Panel on Climate Change, http://www.ipcc.ch
[8] Saaty, Thomas L.(1990). The Analytic Hierarchy Process :planning, Priority Setting, Resource Allocation, 700 pages
[9] Lee, S., Ryu, J.-H., Ryu, Lee, M.-J., and Won, J.-S., (2006). The Application of Artifical Neural Networks to Landside Susceptibility Mapping at Janghung, Korea, Mathematical Geoloy, Vol. 38, NO. 2, PP. 140.
[10] 中央地調所(2007),臺灣活動斷層分類標準,http://www.moeacgs.gov.tw
[11] 中央氣象局(2007),中央氣象局氣候統計,http://www.cwb.gov.tw
[12] 內政部統計司(2008),歷年各鄉鎮市區人口(Population for Township and District since 1981-2008),http://www.moi.gov.tw/stat
[13] 朱子偉、林鎮洋、鄭光炎、陳偉堯、林妤篟、郭欣怡(2007),環都市周邊山坡地防災與生態工程之研究(第二年),行政院農委會水土保持局。
[14] 行政院農委會水土保持局(2007),台灣地區山坡地面積統計表(2007),http://www.swcb.gov.tw
[15] 吳瑞賢、蘇文瑞、廖偉民(2004),歷年颱風降雨與災害特性分析之研究,第八屆海峽兩岸水利科技交流研討會,中國廣州珠江水利委員會,725 頁。
[16] 林雪美、陳國彥(2000),台灣地區近三十年自然災害的時空特性,行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告。
[17] 張石角(1992),台灣過去二十年重大山崩災害及其對受影響地之自然和社會影響,行政院國科會報告。
[18] 張政亮(2005),地理資訊系統應用於坡地敏感區之調查與分析-以高屏溪和大甲溪上游為例,第三屆土地研究「國土規劃與永續經營」學術研討會。
[19] 張斐章、張麗秋(2006),類神經網路,台灣東華書局,2006 年,529 頁。
[20] 陳圭宏(2007),臺北地區農業氣象環境與災害發生潛勢,作物、環境與生物資訊期刊,第四卷,第一期,1-10 頁。
[21] 陳建州、吳銘志(2000),山坡地災害案例之調查建置,內政部建築研究所。
[22] 陳彥璋,陳偉堯譯(2005),坡地生態工法,坡地植生工程理論與實務,明文書局,p38。原著:Gray, D. H. and Sotir, R. B. (1996). Biotechnical and Soil Bioengineering Slope Stabilization, A Practical Guide for Erosion Control, Wiley, 378 pages
[23] 陳尊賢、許正一(2002),台灣的土壤,中華民國,遠足文化,2002 年,
[24] 傅墩祺(2002),建立山坡地災害減災機制之探討,國立中興大學土木工程研究所碩士論文。
[25] 黃俊德(1979),台灣降雨沖蝕指數之研究,中華水土保持學報,10(1):127-144 頁。
[26] 黃南輝,黃建忠,陳宏宇,李錫堤,潘國樑(2002),環境地質敏感度分析自動化系統開發,地工技術,第90 期,55-62 頁。
[27] 黃南輝、潘國樑、黃建中、林慶偉、黃清輝(2003),坡地環境地質災害調查研究北部地區,亞新工程顧問有限公司。
[28] 楊凌翔(2004),地震引致山崩條件式機率預測模式-以集集為例,台灣大學土木工程學研究所碩士論文。
[29] 廖世傑(2005),條件機率山崩預測模式,台灣大學土木工程學研究所碩士論文。
[30] 廖經泰(2006),層級分析法於群體決策偏好整合之研究,成功大學工業與資訊管理學系所碩士論文。
[31] 臺北市防災資訊網(2008),http://tdprc2.tfd.gov.tw/TaipeiCityEms1_public
[32] 臺北市政府(2005),臺北市2005 年鑑,http://www.taipei.gov.tw/cgi-bin
[33] 臺北市政府(2006),臺北市2006 年鑑,http://www.taipei.gov.tw/cgi-bin
[34] 臺北市政府(2008),臺北市行政區面積查詢,http://www.lda.taipei.gov.tw
[35] 臺北縣政府(2008a),北縣簡介,http://www.tpc.gov.tw
[36] 臺北縣政府(2008b),北縣人口統計,http://www.tpc.gov.tw
[37] 蔡光榮,王弘智,林金炳(2002),大高雄都會區域坡地之地工環境災害,台灣西南地區地質災害研討會論文集,高雄,11-1~11-10 頁。
[38] 鄭光炎、陳偉堯、林鎮洋、何麗君、林冠佑、劉鈞鴻、王智弘、楊聖崎(2005),環都市周邊山坡地防災與生態工程之研究(第二年),行政院農委會水土保持局。
[39] 謝玉樺(2007),南投地區土石流發生潛勢分析,台灣大學工學院土木工程學系碩士論文。
論文全文使用權限:同意授權於2008-08-27起公開