電子報
近年來台灣工程界缺工的問題日益嚴竣，許多研究與媒體均有相關專題介紹分析。當越來越少人願意投入工地作業時，直接影響的會是工程施工的效率與品質，對於經常位於偏遠山區的水土保持工程來說，此問題更是影響深遠。
工程缺工加上少子化與高齡化的影響，已成為臺灣未來無法迴避的挑戰，或許先參考日本的作法，能給我們帶來一些啟發。本期電子報將以日本ICT施工為主題，介紹甚麼是ICT施工，與國內外水土保持工程執行ICT施工的發展現況。
「ICT」全名為「Information and Communication Technology(資訊與通信技術)」，意思為涵蓋各種資訊與通訊技術的溝通與整合，在我們的日常生活中相關技術其實早已被廣泛應用。而將ICT帶入工程後即衍伸出「ICT 施工」一詞，其目的是在少子化及工程從業人員日益減少狀況下，可以有效節省工地的勞動力支出，不僅提高生產率，而且提高施工和檢查的安全性和準確性。在發展此理念較完整的日本，針對其別稱就有「ICT土工」、「情報化施工」、「ICT活用工事」等相關稱呼，日本國土交通省更提出「i-Construction」來進行國家相關策略發展。
在ICT 施工中，從現地調查、規劃設計、施工、施工檢查與維護管理，使用持續研發的各種先進調查儀器、施工機具等工程措施，搭配三次元相關技術(CIM/BIM)，可融入所有工程規劃的過程中(圖2、圖3)。
以2021年7月3日發生於日本靜岡縣熱海市土石流災害事件為例，最初雖僅有網路社群的片段影片能了解現況，但在發生第三日(7月5日)工程人員立即到現場進行空拍現況，並配合2020年靜岡縣政府建立「虛擬靜岡(VIRTUAL SHIZUOKA) 」的全縣虛擬點雲資料，公開熱海土石流區域的災害前後3D點雲數據(圖4)，同時日本全國地理空間訊息網-G空間訊息中心(G空間情報センターとは)亦提供 4K畫質影片 (圖5)，供各單位與民眾快速了解現地狀況與加值應用。此外，Holo Lab和Another Brain公司則在圖台“toMAP”發布之災害前後點雲模型提供大眾線上自由觀看，Symmetry Dimensions等公司也在日本國土交通省3D城市數位孿生圖台“PLATEAU”搭配手機AR功能，提供即時鑑定土石流受災戶的 3D數據促進土石流災害對策等豐富應用(圖6)。這些多樣的應用案例展示了日本目前運用ICT技術的發展成果，除提供更快速、全面的災情了解和應對措施，也為大眾提供更多便捷的資訊查詢和虛擬體驗。
當土石流災害的緊急應變與疏散避難工作結束後，對於災後復原的規劃設計、災害現場處理與施工管理階段，ICT技術亦能扮演重要角色。首先，經由無人機產製的正射影像資料及三維模型判斷現場環境、地形狀況，並據以規劃設計相關處理對策(圖7)，以提升現地調查效率；同時為了後續執行ICT施工作業，在山區執行信號調查、架設土石流區域內450m長距離的全區WIFI網路，以解決現地通信與網路傳輸問題(圖8)。
在土石流災害現場工程可分成初期緊急土砂清除工程、緊急防砂工程與新設防砂工程。在執行土砂清除作業時，為了避免土石流產生二次災害以及作業人員被殘留土砂掩埋等風險，現場採用無人化施工的ICT工程機械以24小時三班制進行施工作業，遠端操作人員在高於河道的施工平台進行操作，另於交通不便地區，則搭配直升機載運施工機具(圖9)；另外執行作業時在各別施工機械安裝GPS定位設備，並利用即時作業儀錶板與工地監視器24小時掌握工地現況，達成施工安全可視化，強化土石流工程的作業安全(圖10)。在緊急防砂工程中，針對土石流發生段的既有防砂壩損壞處採用預鑄工法，快速吊放預鑄塊體排列形成具有強度的臨時性防砂壩，補足損壞防砂壩功能。對於土石流淤積段，則利用土包袋緊急堆疊在出流口，保護下游住戶避免受到二次災害(圖11)。一系列的緊急工程在新設防砂壩完成後便功成身退。以上ICT施工流程可參考Youtube網站「令和4年度土木学会技術賞内容説明動画」的詳細影片介紹(影2)。
在台灣，ICT施工於水土保持工程的發展情況呢?
關於現地調查部分，水土保持局多年來持續投入相關無人機測量應用，可以從技研小組官網的UAV 3D建模頁面看到歷年來豐富的無人機建模成果，並開放大眾閱覽，以及在實際工程上使用(圖12)。
另外水土保持局研發「巨量空間系統BigGIS 」整合了1966-2021間逾10萬幅的多種衛星等航遙測影像及逾2,400處的UAV正射影像提供相關治理防災使用，近期更支援2022年日本東北地區豪雨災害的崩塌與淹水判釋，強化國際防災合作(圖13)。
規劃設計部分，水土保持局持續投入技術成熟的「預鑄工法」與近年常用的「鋼構防砂壩」進行防砂工程的運用，20多年來已研發20種以上的預鑄塊體，與嘗試使用不同情境下可立即裝拆的鋼構壩體，做到快速投入工程在防災現場與減少作業人員在危險工地久留風險的相關特點(圖14)，以上資料可參考技研小組官網的水土保持專利介紹，與 技研小組Youtube每周seminar搜尋「預鑄」、「鋼構壩」的相關介紹。
施工與工程管理部分，水土保持局亦不斷嘗試投入相關施工安全的措施，例如在山區架設無線網路提供現場傳輸作業需求；研發智慧型車輛輪擋提醒作業人員施工車輛停放安全程序；裝設河川水位計、微氣象站與監視器等整合至工地環境即時監測儀表板，提供現場作業人員了解即時工地狀況及危害預警；施工機械的可視化提升與安裝施工機械防撞感測器等相關措施，改善工程機械工作安全性等等(圖15)。以上資料可在 技研小組Youtube每周seminar搜尋「金安獎」、「職安」找到相關介紹。
藉由以上種種的ICT施工措施，讓水土保持局經常成為台灣職業衛生安全最大獎「優良工程金安獎」的常勝軍。該局透過現場種種實作與努力的過程建立起極具水保職安專業的特色，也累積豐富的發想創意和實務經驗。
從以上國內外案例也讓人對未來ICT進展十分期待，期望未來相關目標能更明確以及持續向前邁進，發展出對工程現場更多更先進有趣的ICT施工方式，為工程帶來效率創新和突破勞動力不足等困境！
1. ICT建機レンタル | ICT施工で未来へ(資料來源: 株式会社ショージICT推進課)
2.甚麼是ICT施工(資料來源: i-Construction with BIM/CIM)
3.甚麼是ICT施工(資料來源: BuildAPP NEWS)
4.人人都可創造數位孿生－手機3D掃描技術的現況與發展 (資料來源: 水土保持局技術研究發展平台)
5.一起動手建立虛擬世界吧!-手機3D掃描技術的操作技巧(資料來源: 水土保持局技術研究發展平台)
6.日本無人化施工技術的源起與發展現況(資料來源: 水土保持局技術研究發展平台)
7.水土保持局seminar介紹- i-Construction營建現場的生産力革命(資料來源: 水土保持局技術研究發展小組Seminar)
8.熱海土石流現場3D渲染！“虛擬靜岡”的點雲可與事故發生前進行比較(資料來源:建設IT)
9.熱海土石流區域的4K畫質影片(資料來源: twitter-沼倉吾)
10.“PLATEAU”搭配手機AR功能之3D數據推進土石流災害對策(資料來源: PLATEAU)
11.熱海土石流導入ICT施工過程介紹(資料來源:土木学会技術賞)
12.水土保持局技術研究發展平台(資料來源:水土保持局技術研究發展小組)
13.水土保持局技術研究發展小組Youtube(資料來源:水土保持局技術研究發展小組)
14.水土保持局技術研究發展小組Facebook-水土保持防災與資訊交流(資料來源:水土保持局技術研究發展小組)
