殘坡圖 (Residual Slope Map)
殘坡一詞係指邊坡因自然崩塌現象或人為開採等行為,導致邊坡的岩石裸露或殘餘土砂堆積的現象。
緣起
2009年莫拉克風災後,山區仍有大量不安定土砂殘留於邊坡及河道,其中殘留於邊坡的不安定土砂即為殘坡,
如遇強降雨可能轉換為山崩、土石流等土砂運移形式,並且影響到下游保全對象。由於不安定土砂廣布於坡地集水區,
且其調查分析非常耗時費力,為加速推動不安定土砂之災害管理,須先找出優先進行不安定土砂調查區域,
因此本署規劃建置殘坡圖,以利後續追蹤不安定土砂運移與評估潛勢等相關工作應用。
本產品於114年度首次發表,初版為透過內政部第1、2期空載光達數值地形變異分析圖DoD為主要判釋依據,
共計判釋552處殘坡。115年再加入H.O.S.T.地圖作為地形特徵依據,判釋成果以殘坡面積大於2公頃作為第二版資料公開標準,
發布115年殘坡圖,共計962處殘坡。
以2021年8月盧碧颱風期間為例,高屏溪支流玉穗溪集水區殘坡崩塌,大量土砂與水混合形成土石流,
衝毀省道台20公路明霸克露橋,導致桃源區聚落對外交通中斷形成孤島,圖1為反映玉穗溪殘坡崩塌地變化之多時序影像。
圖1、玉穗溪殘坡崩塌地多時序影像
方法
殘坡土砂判釋流程圖如圖2所示,首先,利用Google Eearth pro定位殘坡點位,並交由複判人員進行點位確認,
接著將殘坡單元以四邊形ROI (Region of interest)檔案裁切多期衛星影像、H.O.S.T (Height、Openness、Slope、Terrain Map)
地圖以及內政部空載光達數值地形變異分析(DEM of Difference, DoD)圖層,並交由判釋人員數化殘坡特徵、不安定土砂範圍等屬性,
最後,再經由複判人員確認數化範圍即可完成殘坡判釋工作。
圖2、殘坡土砂判釋流程圖
詳細說明:流程由判釋人員使用 Google Earth Pro 定位殘坡點位開始,經複判人員確認後產生殘坡範圍四角座標;再依座標裁切多期衛星影像、H.O.S.T. 地圖及數值地形變異分析圖(DoD),由判釋人員數化地形特徵並評估坡體狀態,最後交由複判人員確認數化範圍並上架 BigGIS 平台。
一、殘坡點位判釋
透過Google Earth多時序、高解析度衛星影像,以及三維地形展示平台,方便判釋人員觀察地表的起伏變化,
可以幫助判釋區域內是否有常見殘坡地形特徵,另外透過比例尺的功能,可以初估殘坡土砂的規模,將符合殘坡地形特徵標註點位(如圖3所示)。
此外,也引進內政部空載光達數值地形變異分析圖(DoD)與本署H.O.S.T.地圖、多期衛星影像作為輔助判釋圖資(如圖4所示) 。
圖3、常見殘坡地形特徵
詳細說明:圖中以六張空照或地形影像說明常見特徵:冠部崩崖是坡頂呈弧形且凸端朝上的裂縫;崩塌陷落崖是邊坡弧形滑動後,坡趾抬升、坡頂陷落形成的崖;雙溪同源是地滑後兩側溪流或蝕溝源頭接近;地形錯位是邊頂崩塌後留下凹陷崩塌槽;崖錐堆積是崩塌土砂堆在坡腳、河谷或河床形成錐形隆起;雙重稜線則是深層滑動或岩體潰散造成山頂逐漸拉張、延伸的地形。
圖4、輔助判釋圖資
詳細說明:判釋使用三類圖資交叉比對:空載光達數值地形變異分析圖比較兩期 LiDAR DEM,紅、黃色表示可能堆積,藍、綠色表示可能侵蝕;H.O.S.T. 地圖由坡度與地形開闊度組成,可辨識山脊與河谷等地形;多期高解析度衛星影像依時間排序,用來觀察土砂移動與地表變化。
二、殘坡特徵數化
根據關注區域ROI檔案裁切單元各影像,再由系統所產生的屬性檔案(KML格式),依序將殘坡地形特徵,
在Google Earth平台上依殘坡地形特徵幾何表格式進行數化,殘坡地形特徵表1、表2、表3分別對應一處殘坡單元、一個殘坡塊體(US)、一種地形特徵(GF),同一處殘坡單元(RS_ID)內可圈繪多處殘坡塊體(US),則各自具有不同US_ID,同一處殘坡單元(RS_ID)內含有多種地形特徵。每個地形特徵內有各自的GF_ID,由編號即可看出位於哪處殘坡,如東縣RS0144_CS02,意即屬於殘坡編號東縣RS0144內的第二個冠部崩崖(Crown Scarp, CS)地形特徵。殘坡編碼範例如圖5所示,各類殘坡地形特徵數化範例由圖6展示。
圖5、殘坡地形編碼對應範例
詳細說明:衛星影像以紫色多邊形標示臺東縣殘坡單元「東縣RS0144」中的兩個殘坡塊體,左側較大塊體編為 US01,右側較小塊體編為 US02;左側坡頂兩條黃色冠部崩崖依序編為 CS01、CS02,右側崖錐堆積編為 TL01。編碼可辨識所屬殘坡單元、塊體及地形特徵順序。
表1、殘坡地形特徵數化對應表
| 欄位名稱 (Field) | 類型 (Type) | 說明 (Description) | 範例值 (Example) |
|---|---|---|---|
| RSID | Text | 殘坡唯一編號(固定不更動),採「縣市簡稱+RS+4碼流水號」編定 | 東縣RS0144 |
| Region | Text | 行政區名稱(縣市/鄉鎮) | 臺東縣延平鄉 |
| Basin | Text | 所屬流域名稱 | 卑南溪 |
| TWD97_E | Long | 中心點X坐標 | 233123 |
| TWD97_N | Long | 中心點Y坐標 | 2540356 |
| Area_ha | Float | 殘坡面積(公頃) | 15.2 |
| Volume | Double | 潛在崩塌體積(萬方) | 186.4 |
| Status | Text | 坡體現況狀態(Active、Dormant、Stable) | Active |
| Remarks | Text | 備註或觀測說明 | DoD 有顯著變化、於2013-2020有發生特徵位移 |
| Status_Update | Date | 狀態最後更新日期 | 2025-10-01 |
| Predecessor_ID | Text | 前一代坡體編號(若為新生成則為空值) | |
| Successor_ID | Text | 下一代坡體編號(若為新生成則為空值) | |
| Trigger_Event | Text | 狀態變化原因(如:年度、0403地震、豪雨事件) | 2013-2020有發生崩塌 |
| Debris_ID | Text | 所屬土石流潛勢溪流集水區編號 | |
| LL_ID | Text | 所屬大規模崩塌潛勢區編號 | |
| Last_Verified | Date | 資料最後人工查核日期 | 2026-03-12 |
| CrownScarp | Long | 殘坡內「冠部崩崖」的數量 | 2 |
| Scarp | Long | 殘坡內「崩塌陷落崖」的數量 | 0 |
| Double | Long | 殘坡內「雙重稜線」數量 | 0 |
| Twin | Long | 殘坡內「雙溪同源」的數量 | 0 |
| Offset | Long | 殘坡內「地形錯位」的數量 | 0 |
| Talus | Long | 殘坡內「崖錐堆積」的數量 | 1 |
表2、殘坡塊體US屬性表(以塊為單位)
| 欄位名稱 (Field) | 類型 (Type) | 說明 (Description) | 範例值 (Example) |
|---|---|---|---|
| RSID | Text | 殘坡唯一編號(固定不更動),採「縣市簡稱+RS+4碼流水號」編定 | 東縣RS0144 |
| USID | Text | 塊體唯一編號(固定不更動),採「RSID_US+2碼流水號」編定 | 東縣RS0144_US01 |
| Area_ha | Float | 塊體面積(公頃) | 11.9 |
| Volume | Float | 殘坡塊體積(萬立方公尺) | 132.3 |
| Slope_Angle | Float | 坡度(度) | 33 |
| Aspect | Text | 坡向(N、NE、E、SE、S、SW、W、NW) | E |
表3、地形特徵屬性表
| 欄位名稱 (Field) | 類型 (Type) | 說明 (Description) | 範例值 (Example) |
|---|---|---|---|
| RSID | Text | 殘坡唯一編號(固定不更動),採「縣市簡稱+RS+4碼流水號」編定 | 東縣RS0144 |
| GFID | Text |
特徵唯一編號(固定不更動),採「RSID_特徵代碼+2碼流水號」編定
註: CS = 冠部崩崖、 SC = 崩塌陷落崖、 TW = 雙溪同源、 TL = 崖錐堆積、 OF = 地形錯位、 DB = 雙重稜線 |
東縣RS0144_TL01 |
| Area_ha | Float | 此地形特徵的面積(公頃) | 3.3 |
| Length_m | Double | 此地形特徵的長度(公尺) | 317.2 |
圖6、各類殘坡地形特徵數化範例
詳細說明:六個數化案例以彩色範圍及線條標示地形特徵,依序為:東縣RS0117冠部崩崖、中市RS0005崩塌陷落崖、高市RS0112雙溪同源、嘉縣RS0033崖錐堆積、東縣RS0145地形錯位,以及投縣RS0036雙重稜線;各案例並標示位置坐標或殘坡編號,呈現不同特徵在衛星影像或 H.O.S.T. 地形圖上的圈繪方式。
三、殘坡演育階段與量體估算
求取殘坡坡面長(L)和變位量(D)的比值,據此判定此殘坡單元屬於地滑(D < L/4)、山崩性地滑(L/4 < D < L/2)、
地滑性山崩(L/2 < D < 1.0 L)、山崩(1.0 L < D < 2.0 L)、或土石流(D > 2.0 L)之何種演育階段(圖6)(中村浩之 2011)。
崩塌體積-面積關係式受到崩塌材料的影響,如岩盤、土壤或混合的材料,亦受到崩塌面積大小的影響,需要根據當地的崩塌觀測資料進行率定。 本產品採取農村水保署(2023)的崩塌體積-面積關係式:VL = 0.1025AL1.401推估殘坡土砂量。
崩塌體積-面積關係式受到崩塌材料的影響,如岩盤、土壤或混合的材料,亦受到崩塌面積大小的影響,需要根據當地的崩塌觀測資料進行率定。 本產品採取農村水保署(2023)的崩塌體積-面積關係式:VL = 0.1025AL1.401推估殘坡土砂量。
圖7、殘坡崩塌滑動演育階段
詳細說明:示意圖以坡面長 L 與變位量 D 的比例區分演育階段:D 小於 L 四分之一為地滑;D 介於 L 四分之一至二分之一為山崩性地滑;D 介於 L 二分之一至一倍 L 為地滑性山崩;D 介於一倍至兩倍 L 為山崩;D 大於兩倍 L 則進入土石流階段。圖中並標示雙重稜線、冠部崩崖、地形錯位及崖錐堆積等可能伴隨特徵。
圖8、比較適用於殘坡土砂推估的崩塌體積-面積關係式
詳細說明:雙對數散布圖以橫軸表示面積(平方公尺)、縱軸表示體積(立方公尺),比較崩塌土砂量、不安定土砂堆積量、莫拉克獻肚山及集集地震等案例與五條推估關係式。資料整體隨面積增加而體積上升;本產品採用水保署(2023)黑色實線 V=0.1025A 的 1.401 次方,作為殘坡土砂量推估關係式。
結果與討論
115年度殘坡圖
根據上述殘坡地形特徵及演育的概念,本署於115年度判釋成果之範例如圖9,共計全臺962處殘坡單元、殘坡土砂1,199個(每處殘坡單元可能有超過一個殘坡),962處殘坡單元空間分布可參考圖10所示,殘坡面積分級與數量統計如表4。這些殘坡土砂在遇到極端天氣(如豪雨或地震)時,容易再次發生大規模滑動,可作為未來監測與防災相關業務參考依據。
圖9、殘坡判釋實例高屏溪流域「高市RS0046」
詳細說明:高市RS0046案例包含衛星影像、H.O.S.T. 前後視角及 DoD 地形變異圖。黃色線標出三處冠部崩崖,紫色多邊形標出兩處殘坡土砂,並記錄坡長 L 與變位量 D。左側較大土砂在 DoD 圖呈現上方陷落、下方抬升;右上方土砂可見約200公尺長的圓弧形冠部崩崖及生長不佳的植被,因此兩處皆判釋為殘坡土砂。
圖10、115年度殘坡圖空間分布
詳細說明:臺灣行政區底圖以青色點標示115年度962處殘坡單元。點位主要沿中央山脈與山麓帶分布,中南部山區最密集,中央及北部山區亦有帶狀分布;西部平原及離島未見明顯集中點位。此圖呈現殘坡判定成果的全臺空間位置,不代表平原區域的災害風險為零。
圖11、「高市RS0046」殘坡前後期地形變異
圖12、「高市RS0046」殘坡多時序影像
表4、殘坡以面積分類統計
| 公頃 | 數量(處) | 比率(%) |
|---|---|---|
| 2-5 | 516 | 53.6 |
| 5-10 | 260 | 27.0 |
| 10-30 | 159 | 16.5 |
| 30-50 | 17 | 1.8 |
| 50以上 | 10 | 1.0 |
| 總計 | 962 | 100 |
後續應用
- 殘坡調查與活動性觀測是臺灣土砂災害風險管理中的關鍵問題之一,應定期透過遙測影像及發展非接觸式觀測技術進行追蹤確認。
- 本產品可結合數值地形模型,初步推估其坡體現況狀態,這些判釋結果有助於預測未來的崩塌發生位置,並為防災規劃提供重要依據。
- 115年度產品是以內政部空載光達數值地形變異分析合併H.O.S.T.圖層作為主要判釋依據, 建議未來再針對DoD變化不明顯之區域研擬進一步的篩選條件,期可判釋出更多潛在的殘坡土砂。
更多資訊
可直接透過BigGIS圖台展示殘坡判釋定整合圖資成果,快速套疊各式相關圖層(圖13)。
※BigGIS路徑:不安定土砂專區/一、殘坡圖/115年殘坡圖
115年殘坡圖: 檔案下載
殘坡判釋與圖資管理手冊: 檔案下載
圖13、BigGIS展示115年殘坡圖
詳細說明:BigGIS「不安定土砂專區」畫面在臺灣底圖上顯示115年殘坡圖點位,左側圖層清單可切換殘坡點位、殘坡範圍、冠部崩崖、崩塌陷落崖、雙重稜線、地形錯位、雙溪同源、崖錐堆積、殘坡坡面長及變位量等圖層;右側圖例以不同線色區分各類地形特徵,供使用者套疊及查詢殘坡判釋成果。
參考資料
- 陳時祖 & 李振誥 (1983) 臺泥壽山石灰石礦場殘坡穩定之研究. 鑛冶: 中國鑛冶工程學會會刊, 27, 118-125.
- 壽克堅, 蘇苗彬 & 王建峰 (2001) 九份二山崩塌機制與殘坡問題探討. 地工技術, 25-30.
- 中村浩之. 2011. 技術者の疑問に答える地すべり・崩壊. 総合土木研究所.