國立中興大學水土保持學系 專題討論(四) 以集水區地文因子探討崩塌地植生復育之研究

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1 國立中興大學水土保持學系 專題討論(四) 以集水區地文因子探討崩塌地植生復育之研究
國立中興大學水土保持學系 專題討論(四) 以集水區地文因子探討崩塌地植生復育之研究 第二輪第二梯次 授課老師：陳文福 教授 指導老師：林昭遠 教授 研究生：朱豐沂 學號： 2012/05/19 2007/05/28

2 簡報大綱 前言 前人研究 材料與方法 結果與討論 結論 2011/12/24

3 前言 莫拉克颱災入侵，降下台灣有史已來最大之雨量，南台灣山區因暴雨影響，發生之崩塌所造成之大量土石因而淹埋週遭村落民宅、阻礙河道，多處橋樑與道路損壞，推估南台灣山區約有一萬多處崩塌地產生，受災面積高達2萬多公頃。 山區內多處土石崩塌，使得農地、村莊與道路遭到土砂淹沒，崩塌所產生之土砂量遠超乎以往經驗，造成相當嚴重之災害，經過此次變動，地形、地貌也是完全改變，景物與之前已有很大之出入。 2012/05/19

4 前言 風災已過兩年多，此時我們需要去探討山區發生崩塌之機制與後續發生之變化，探討不同土地利用之間其崩塌發生之差異為何；還需瞭解崩塌地之植生復原情況與不同區位植生復育之優劣。 將崩塌地發生之差異與植生復育情形，利用環境因子與不同土地利用型態進行探討，歸納出崩塌的機制與植生復育優劣原因，藉以找出受環境影響易變動與自然復育良好之區位，提供集水區經營管理參據與崩塌地防治之策略方法。 4 2012/04/14 4

5 前言 本研究以旗山溪上游集水區為研究樣區利用衛星影像圖為研究材料，取用風災前2008/8/24及風災後2009/10/28/、評估期2010/12/10三個不同時期之SPOT衛星影像，利用影像相減法分析萃取崩塌地之範圍與變遷過程；使用準確度(Kappa)評估分析崩塌地萃取之準確性；再藉由集水區、土地利用及環域分析分類崩塌類型(源頭、道路、河道及墾地周遭)。植生復育部分利用常態化差異植生指標NDVI，分析植生復育區位，利用多目標決策，找尋環境影響易變動與植生復育優劣之區位，提供山坡地與崩塌地保育治理復育之參考。 5 2012/04/14 5

6 前人研究-崩塌地 一、崩塌運動型態 崩塌受到兩個應力的影響，一是剪應力，另一為剪力強度，當剪應力超過剪力強度時，土層間的聚合便被破壞而造成崩塌。（楊智堯，1998）。 Sharpe（1938）將任何崩塌的分類皆由兩個組合名詞來代表，前一名詞為物質組成類型，後一個名詞為移動方式。 陳信雄（1995）指出崩塌為坡面土塊失去平衡向下或側面移動現象，主要自然因素與次要人為因素。 水土保持手冊-工程篇（2005）定義崩塌為邊坡材料受重力作用，發生向下滑動或崩落塊體運動。 6 2012/04/14 6

7 前人研究-崩塌地 二、崩塌影響因子 崩塌是坡地主要災害類型之一，造成崩塌可分為潛因及誘因（工研院能資所，1992） 7 2012/04/14

8 前人研究-崩塌地 三、崩塌區位與機制 林信輝（2008）提出崩塌區位及機制如下:
(1)溪流凹岸侵蝕及向源侵蝕：凹岸發生沖刷，往上發展向源侵蝕崩塌，。 (2)土石流或蝕溝作用：崩塌土石堆積及崩塌區域擴大，遇豪雨大小形成土石流或沖蝕溝。 (3)落石或崖崩：節理發達或破碎之陡坡岩層，主要發生在逆向坡或正交坡。 (4)崩積層崩塌：砂頁岩互層，土層間形成弱面，能產生崩塌，崩塌之區位因豪雨再次發生崩塌。 (5)路基流失及下陷：路面產生裂縫，水流易下滲或紐澤西護欄阻礙水流，水量集中造成沖蝕。 8 2012/04/14 8

9 前人研究-崩塌地萃取 一、崩塌地特性分析 集水區崩塌後影像的主要地覆為崩塌地、植生及水域，其在影像之綠光(G)、紅光(R)及近紅外光(NIR)波段反射特性。在G波段，崩塌地有極強反射率，而植生則反射率較低，而水域之反射率介於崩塌地及植生之間；在R波段，三種地覆之分布趨勢與G波段相似；在NIR波段植生之反射率較崩塌地強，而水域之反射率較低。由上述之分析可知，崩塌地在G及R波段皆有較強之光諎反射，而在NIR反射率較植生為低，利用總亮度指標(TBI)來突顯崩塌地反射率特性，並以崩塌地在G、R及NIR波段有高反射率特性，配合影像相減法可建立差值影像，做為崩塌區位萃取之依據。 9 2012/04/14 9

10 前人研究-崩塌地萃取 二、影像萃取 一般常用包括重疊法、影像相減法、影像比例法、分類後比較法、主成份分析法及常態化差異植生指標比較法等六種。其中以影像相減法及分類後比較法為最常用於變遷分析(周朝富等，1991)。 杜文強等(2000)指出即是將具有相同大地座標系統之兩張不同時期影像，相對應位置的像元將其灰度值相減，可得一張與原始影像相同大小之影像，其灰度值即為相減之結果。影像經相減後其絕對值愈小，表示地物改變較小，絕對值差愈大，則顯示地表覆蓋有較明顯之變化。 10 2012/04/14 10

11 前人研究-崩塌地萃取 三、準確度評估 影像分類準確度的評估乃以一個像元大小為基礎單位，經隨機方式抽取檢核的像元，每一個土地覆蓋類別均至少建立30個以上的亂數檢核點，再以現地調查資料或土地覆蓋等相關資料，逐一校對每一檢核點後，建立各檢核點的真實土地覆蓋類別；比較各檢核點之影像分類後的土地覆蓋類別與真實類別，可產生一統計表稱為誤差矩陣如表1；Congalton（1991）建議抽取的檢核點以大於250 ，為佳而檢核點數目則依據所分類影像像元數多寡而定， 11 2012/04/14 11

12 前人研究-植生復育 藉由衛星影像之光譜解析、時間解析與空間解析中取得之自然資源資訊，可瞭解植物的空間分佈狀況（Chung, 1998）。
常態化差異植生指標（Normalized Difference Vegetation Index, NDVI）係為近紅外光波段與紅光波段之差與這兩波段之和的比值，計算方式容易，且能包含清楚植物判釋資訊，是一種測量植物生長之良好指標，故為植物生長狀態及植被空間分布密度之最佳指標（陳朝圳，1999。 12 2012/04/14 12

13 前人研究-植生復育 常態化差異植生指標（NDVI）為目前植物監測上應用最廣的方法之一，不僅用於植物辨識、植物遷移變遷，亦有環境品質、生態環境之相關研究成果。 Senay and Elliott（2000）以高解析衛星影像(AVHRR)與土地使用資料，調查Oklahoma自然資源區域之植物空間與時間動態變化，結果發現不同植物之生長期NDVI有極大的差異。 Higuchi et al.（2000）以衛星影像求算草生地與水田生長季節之NDVI值，搭配實際觀察結果，發現NDVI值與草生地反射值具高度相關性，與水田的相關性較弱。 13 2012/04/14 13

14 前人研究-多目標決策 一、不安定指數法 二、類神經網路 三、判別分析 四、層級分析法 14 2012/04/14 14

15 材料與方法-樣區概述 本研究樣區位於旗山溪(楠梓仙溪)四德大橋上游集水區，旗山溪集水區位於嘉義縣及高雄市，區內旗山溪為主要溪流。旗山溪四德大橋上游集水區面積約為40304公頃。 15 2012/04/14 15

16 材料與方法-樣區概述 集水區之地勢除下游甲仙區為平緩外，大部分為屬陡峭區位，海拔高自135m至3949m之間，全區自東北方向西南傾斜，呈南北之挾長腰形。集水區之坡度多為坡度大於六級(55%)坡地約佔全區54%；地質多以桂竹林層，其次為石底層；交通動線以台21線為主要聯外要道。 16 2012/04/14 16

17 樣區概述-研究流程 17 2012/04/14 17

18 樣區概述-材料 名稱 年份 座標系統 建置單位 5m×5m DEM 2003 TWD97 內政部 土地利用 2008 國土測繪中心 道路
交通部運研所 衛星影像 2008/08/24、2009/10/28、 2010/12/10 中央太空遙測中心 18 2012/04/14 18

19 研究方法-集水區劃分 DEM資料推導集水區自動劃分之理論，首推O’Callaghan and Mark 提出排水流向及累積流量的觀念來萃取集水區之稜線與谷系，而Jenson and Domingue (1988)則歸納上述之研究應用於集水區邊界劃定及水系萃取，可兼顧局部性與全面性地貌因子之考量，可得連續而完整之集水區邊界與水系網。 林昭遠、林文賜及Chou et al.，無窪地流向計算係藉由高差法及斜面法計算集水區之初始流向，並輔以窪地集水區法結合PROMETHEE理論計算無窪地流向；動態萃取集水區概念，使用者指定水系上的任一出口點，以遞迴演算法配合流向資料向上游自動追跡流經該點之所有排水區位。 19 2012/04/14 19

20 研究方法-集水區劃分 20 2012/04/14 20

21 研究方法-崩塌地萃取 一、影像相減法 影像相減法（Image Subtraction），於多時段影像中土地利用變遷偵測，將兩個不同時期之影像相減後之成果，沒有改變之地區值會非常小，而變遷較大之地區其值會出現較大之正值或負值。 21 2012/04/14 21

22 研究方法-崩塌地萃取 二、變遷門檻值萃取崩塌地
崩塌地種子點取得崩塌地之初始門檻值，再由使用者以滑鼠或鍵盤調整崩塌地變遷百分比，快速萃取崩塌地資訊，可與現地輔助資料如彩色航照圖、相片基本圖或現場GPS實測資料等進行視覺比對，計算變遷門檻值、崩塌地區位及面積。此法所萃取之崩塌區位雖然較為主觀及無法精確評估資料，但其結果與現況差不多，對於坡地災害緊急治理或評估時，可提供即時且有效之資訊(林昭遠，2009)。 22 2012/04/14 22

23 研究方法-崩塌地萃取 三、 Kappa值 Kappa為影像分類後準確度評估之統計量，不同於其他之準確度評估方法如總體精確度、使用者精度及生產者精度，公式中納入漏授及誤授之計算，使得公式之計算結果較能反應實地狀況 (Congalton, 1991)，當Kappa 值為1 時，表示為完美同意；當Kappa 值為0 時，即同意度不高。 23 2012/04/14 23

24 研究方法-崩塌區位及機制分析 一、源頭區位
向源侵蝕是指河川因地形的變化使侵蝕的基準面下降，由於河床坡度變大，流速加大，使得侵蝕作用加強，剛開始在河流的下游發生侵蝕，然後漸漸向上游發展，即所謂「向源侵蝕」。 向源侵蝕多發生於源頭，為河流下切作用而使河溝逐漸向上延伸之現象。一般源頭區位人為干擾較少，可維持良好植生覆蓋，土壤沖蝕情形較輕微，然而野溪或溝谷上游若無足夠之土砂運移下來，往往導致河床向下刷深，破壞坡面基腳穩定而發生崩塌。 24 2012/04/14 24

25 研究方法-崩塌區位及機制分析 一、源頭區位
崩塌即坡面能量釋放之現象，在源頭崩塌係為補足河道刷深量之假設下，藉由計算泥砂產量與河道輸砂量之比值量化向源侵蝕情形，其比值經反向線性配置後得向源侵蝕指標如下式，其值越大向源侵蝕越嚴重。 向源侵蝕指數 =1−泥砂產量/河道輸砂量 25 2012/04/14 25

26 研究方法-崩塌區位及機制分析 二、河道區位
河道可分為凹岸、部分阻塞、堰塞、以及全段淤積等四種形式之崩塌，河道於凹岸屬河道攻擊坡面，坡趾易遭掏刷造成崩塌，崩落土石部分阻塞河道，將使水流轉向攻擊下游坡趾造成崩塌；若崩塌規模過大，完全阻塞河道時，會形成河道堰塞，潰壩時將產生土石流，對下游河道將產生刷深，並造成河道兩旁連續之大量崩塌；若上游崩落土砂堆積河道較平緩處，會因河道抬升造成使水流亂竄，造成邊坡淺層崩塌。針對此四種機制以下述方法找出其崩塌潛在區位。 26 2012/04/14 26

27 研究方法-崩塌區位及機制分析 二、河道區位 依據林家榮(2008)所提出之凹岸判定方式，利用流向萃取凹岸周圍邊坡，作為崩塌潛勢區位。
若方位角差值為45°、90°、135°、-225°、-270°、-315°，則判定河道右岸為凹岸；若方位角差值為-45°、-90°、-135°、225°、270°、315°，則判定河道左岸為凹岸 27 2012/04/14 27

28 研究方法-崩塌區位及機制分析 三、墾地區位
墾地區位常因排水不當造成下邊坡崩塌，墾地排水造成崩塌多毗鄰墾地，主要是此區位為坡面之凹地，平常之水流雖有助於入侵植物之生長，植生演替初期對邊坡穩定是有正面之貢獻，惟當坡面植生高大茂密時，亦可能因颱風之強烈搖動以及暴雨時土體荷重增加而不利邊坡穩定。 28 2012/04/14 28

29 研究方法-崩塌區位及機制分析 三、墾地區位
集水區墾地多伴隨著道路開發，因此為反應保全對象受墾地潛在崩塌之危害指標，保全對象與墾地之緩衝距離為一重要考量因子，此外墾地與保全對象間之退縮距離相同時，高程差越大，因坡高大且坡度陡，對保全對象之危害潛勢較高，故集水區保全對象上邊坡墾地之崩塌潛勢危害指標計算如下： 墾地崩塌潛勢危害指標=保全對象與墾地之高程差/保全對象距墾地距離 29 2012/04/14 29

30 研究方法-崩塌區位及機制分析 四、道路區位
道路崩塌多位於轉彎之路段，因此其崩塌形式主要可分為道路與山谷線及山脊線相交處兩大類。與山谷線相交處為橋樑點位，山區野溪構築橋樑，橋墩保護工易阻擋上游泥砂下移，會產生河道向源侵蝕而危及保護工基礎，造成基礎淘空產生河道崩塌；而與山脊線相交處，道路因轉彎處而之路邊排水在暴雨時，易溢出向下邊坡排出，造成下邊坡崩塌。道路之崩塌潛勢受其所通過區位影響，如通過野溪或毗鄰墾地等，因此利用源頭、河道及墾地所萃取之崩塌潛勢區位，作為道路沿線之脆弱度。 30 2012/04/14 30

31 研究方法-植生復育分析 本研究將利用衛星影像NDVI建立植生復育評估指標(C)，評估樣區之綠覆率，綠覆率計算式為：
NDVI將轉換成介於0～1的植生覆蓋率因子。值越大表示植物生長越旺盛、植生覆蓋越好，值越小則植生覆蓋越差。由於植物對於近紅外光反射較裸露土石強。因此，植生良好之區域C值較小;崩塌後地表植生遭受破壞呈現裸露狀態，C値相對增加。所採用之衛星影像具有容易取得、可即時更新以及數位化資料易於處理等各項優點，對於分析計算與決策輔助的功能，皆有極大之幫助。 31 2012/04/14 31

32 研究方法-多目標決策 本研究將利用多目標決策，探討出環境影響易變動與自然復育優劣之區位。 32 2012/04/14 32

33 結果與討論-均質區劃定(1/2) 利用集水區之概念，以地形分區為分析單元（均質區），因其已考量地形上之同質性，且藉由均質區之劃定，可將集水分區內之雜訊予以去除，提供較合理之代表資訊作為後續探討之用。 地形分區之個數將會影響後之分類準確， 33 2012/04/14 33

34 結果與討論-均質區劃定(2/2) 利用判別分析，求出不同地形分區之分類準確，表示過大之集水區因過渡資訊稀釋，導致分類準確度逐漸下降。
地形分區個數 分類準確度 斜率 輸入 實際 30 31 93.5 -0.65 40 41 85 -0.85 50 51 82.4 -0.26 150 59.3 -0.17 250 251 66.9 0.10 350 351 63 0.02 450 48.9 0.01 利用判別分析，求出不同地形分區之分類準確，表示過大之集水區因過渡資訊稀釋，導致分類準確度逐漸下降。 不同地形分區之數目下之各點斜率，40個斜率之絕對值為最高，表示該點具有最佳代表性及解釋力，因此本研究選用地形分區個數40為主要分析單元。 34 2012/04/14 34

35 結果與討論-崩塌地萃取(1/2) 利用影像相減法配合變遷門檻值進行崩塌地萃取，分析莫拉克風災前(2008/8/24)及風災發生後初期(2009/10/28)之SPOT衛星影像，將影像分類為崩塌地及非崩塌地 35 2012/04/14 35

36 結果與討論-崩塌地萃取(2/2) 整體精確度為84％，Kappa係數為0.68，係數小於0.4為差，0.4～0.7為好，大於0.7屬良好。本研究所萃取崩塌地精確度之等級為好。 由誤差矩陣中發現，誤授與漏授情況，分別為19及21個，發現產生原因多數落在崩塌地與植生交界之混合區塊所影響，另外還有受到衛星影像陰影影響等原因。 真實地表 分類 覆蓋 地表覆蓋 崩塌地 非崩塌地 合計 使用者精度 106 21 127 83.46% 19 104 123 84.55% 125 250 - 生產者精度 84.80% 83.20% 整體精確度 84.00% Kappa係數 0.68 36 2012/04/14 36

37 結果與討論- 植生復育率分析(1/1) 集水分區編號 集水分區面積(ha) 崩塌面積(ha) 植生復育率(%) 1 62.16 7.59 2 121.92 15.34 3 65.00 2.07 4 40.96 14.76 5 755.76 17.80 9.52 6 601.76 49.40 11.40 7 746.16 32.52 6.63 8 5.88 -7.50 9 823.52 33.80 16.69 10 292.92 19.12 5.75 11 442.16 23.80 12.64 12 44.56 0.92 13 197.00 4.33 14 975.12 27.08 3.59 15 314.04 20.88 6.19 16 107.52 -0.43 17 623.68 28.80 4.29 18 158.52 8.90 19 900.04 67.48 7.38 20 585.00 12.92 6.49 21 235.04 16.64 -9.09 22 659.88 165.16 6.03 23 99.52 4.82 24 946.72 201.28 7.08 25 647.08 22.36 8.42 26 70.20 8.93 27 903.16 30.32 11.90 28 718.16 123.44 4.84 29 133.44 4.60 30 219.76 4.30 31 773.84 100.88 3.14 32 169.08 1.96 33 31.56 6.16 6.86 34 817.84 98.64 5.96 35 671.96 77.36 13.25 36 461.84 199.64 16.73 37 195.52 6.82 38 83.16 9.61 39 54.12 11.49 40 720.16 49.36 25.32 合計 7.24 莫拉克風災後，旗山溪集水區崩塌面積約為 公頃，整體之植生復育率為7.24%，可見崩塌區位已有植被入侵，可能為崩塌初期，坡面尚未穩定 各區植生復育率探討，其中最好達25.34%，但是最差為-9.09%，多數集水區植生有逐漸恢復之情況，只有編號8、16及21呈現負值。 37 2012/05/19 37

38 結果與討論- 植生復育率優劣探討(1/10) 地文資訊相當繁多，探討地文因子與植生復育率之相關性並非易事，因此以多變量分析集水區地文因子與植生復育率之關係。 14項地文因子之個別平均數及標準差，從表中之X10(集水區平均坡度)得其平均值為65.53%可看出分析集水區大多屬六級坡(>55%)。 平均數 標準差 X1 X2 X3 4.5338 X4 4.8472 X5 8.354 7.2249 X6 8.2500 X7 X8 X9 4.1500 X10 X11 X12 .5383 .36161 X13 .8064 .86467 X14 2.9250 38 2012/05/19 38

39 結果與討論- 植生復育率優劣探討(2/10) 編號 集水區面積(km2)X1 集水區周長(km)X2 集水區長度(km)X3
32.17 35.32 8.1683 8.6075 17 2 29.12 5.0804 9.4145 23 3 20.68 4.7802 5.8722 9 4 18.4 4.1303 3.8665 6.6874 5 7.5576 15.8 2.7732 2.6112 2.6395 6 6.0176 13.16 3.7643 4.3907 4.4107 7 7.4616 21.08 4.1701 4.1465 6.1128 8 10.67 18.44 5.7406 6.8061 9.5221 8.2352 16.2 4.4019 4.8852 7.784 10 2.9292 9.44 2.0624 3.2823 3.3023 11 4.4216 12.4 2.5034 2.6595 2.6795 12 25.6 6.6542 8.8007 10.614 13 26.16 4.1217 5.6522 14 9.7512 18 4.7431 5.0983 5.1266 15 3.1404 11.48 1.9874 2.9037 2.9237 16 20.16 4.5411 5.7342 9.2656 6.2368 13.28 3.161 2.3229 2.3512 19.68 5.4913 4.6279 5.2155 19 9.0004 17.68 4.4084 4.0216 4.821 20 5.85 16.32 4.7451 3.2802 4.1548 21 2.3504 9.4 2.4518 1.4622 1.4822 22 6.5988 4.7887 1.9312 1.9512 20.44 3.4458 4.4493 6.4756 24 9.4672 18.8 4.9244 4.059 4.0872 25 6.4708 14.48 3.0806 3.2174 5.3204 26 10.774 20.32 5.7222 2.6257 2.6457 27 9.0316 17.96 2.8707 4.7149 5.068 28 7.1816 20.76 6.687 7.3274 7.7853 29 22.64 5.6134 5.608 9.3393 30 20.584 28.12 7.6784 10.689 44 31 7.7384 20.28 4.4902 3.5141 6.0233 32 22.12 5.7034 5.6928 8.6442 33 0.3156 3.68 1.0332 0.7325 0.7525 34 8.1784 16.44 3.6797 4.9755 7.0516 35 6.7196 15.4 4.5202 2.9354 4.3286 36 4.6184 15.84 3.732 2.7402 7.5931 37 26.04 6.5233 8.7518 51 38 5.3458 5.9549 6.4391 39 27.52 7.9752 8.4406 40 7.2016 15.96 3.6601 5.0832 39 2012/05/19 39

40 結果與討論- 植生復育率優劣探討(3/10) 編號 起伏量(m)X8 源頭數量X9 平均坡度(%)X10 集水區寬度(km)X11
2437 9 3.7374 0.4342 0.5284 3 2 1621 12 2.6166 0.2779 0.9337 1500 4 2.1238 0.3617 0.7216 1860 5 3.267 0.8449 0.7125 1202 2.8943 1.1084 0.1323 6 1292 1.3705 0.3121 0.1662 7 1418 1.7995 0.434 0.4021 8 1609 1.5677 0.2303 0.656 1420 1.6857 0.3451 1.0929 10 887 0.8924 0.2719 0.3414 11 892 1.6626 0.6252 0.2262 1763 1.8745 0.213 0.4849 13 1405 2.9809 0.5274 0.6529 14 1589 75.443 1.9126 0.3751 0.1026 15 1239 1.0815 0.3725 0.3184 16 1493 2.4267 0.4232 0.503 17 1383 2.6849 1.1558 0.1603 18 1155 2.5894 0.5595 0.2503 19 1576 2.238 0.5565 0.3333 20 1715 76.484 1.7834 0.5437 0.8547 21 1094 1.6075 1.0994 0.4255 22 1662 3.4169 1.7693 0.1515 23 1226 2.4814 0.5577 0.4529 24 1591 71.409 2.3324 0.5746 0.1056 25 862 2.0112 0.6251 0.7727 26 1657 4.1033 1.5627 0.0928 27 804 1.9156 0.4063 0.3322 28 1520 0.9801 0.1338 0.4177 29 1601 2.4021 0.4283 0.5196 30 1289 1.9257 0.1802 2.1376 31 1412 2.2021 0.6266 0.6461 32 1559 1.9063 0.3349 0.8293 33 471 0.4309 0.5882 3.1686 34 1138 1.6437 0.3304 0.6114 35 1291 60.819 2.2892 0.7798 1.0417 36 920 1.6854 0.6151 2.8148 37 721 1.5951 0.1823 3.6534 38 1311 1.7699 0.2972 0.2846 39 1199 1.603 0.1899 2.1433 40 490 1.4168 0.2787 2.0829 40 2012/05/19 40

41 結果與討論- 植生復育率優劣探討(4/10) 為14項地文因子標準化(平均值為0，標準差為1)所得之相關矩陣表。
為經主成份分析所得各主成份軸之特徵值，三個主成份軸之總變異佔原來總變異的83.79，表示該三個主成份軸可以解釋14地文因子變數83.79%之成份。 成份 初始特徵值 平方和負荷量萃取 總和 變異數的% 累積% 1 6.12 43.67 43.676 2 4.21 30.09 73.77 30.099 3 1.40 10.01 83.79 10.018 4 .923 6.59 90.38 5 .573 4.09 94.48 6 .268 1.91 96.39 7 .176 1.25 97.65 8 .143 1.02 98.67 9 .072 .517 99.19 10 .042 .301 99.49 11 .036 .256 99.74 12 .026 .183 99.93 13 .009 .065 99.99 14 .001 .004 100.0 因子 X8 X9 X10 X11 X12 X13 X14 X1 .577 .571 .238 .524 -.269 .024 .140 X2 .547 .629 .110 .461 -.318 .066 .143 X3 .562 .615 .125 .308 -.275 .122 -.116 X4 .303 .741 .037 .017 -.655 .232 .172 X5 .103 .939 -.198 .063 -.493 .550 .286 X6 -.088 .996 -.344 -.019 -.392 .706 .317 X7 .803 -.257 .818 .416 .120 -.593 -.363 1.00 -.033 .744 .602 -.499 -.398 -.309 .003 -.386 .684 .245 .270 .069 -.564 -.332 -.376 -.137 -.293 -.271 .326 因子 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 1.00 .917 .725 .796 .744 .549 .348 .850 .842 .783 .607 .204 .793 .687 .572 .154 .861 .722 .092 .934 -.106 -.299 1.000 X8 .577 .547 .562 .303 .103 -.088 .803 X9 .571 .629 .615 .741 .939 .996 -.257 X10 .238 .110 .125 .037 -.198 -.344 .818 X11 .524 .461 .308 .017 .063 -.019 .416 X12 -.269 -.318 -.275 -.655 -.493 -.392 .120 X13 .024 .066 .122 .232 .550 .706 -.593 X14 .140 .143 -.116 .172 .286 .317 -.363 41 2012/05/19 41

42 結果與討論- 植生復育率優劣探討(5/10) 為各主成份軸依序排列並與其相對應之特徵所構成之陡坡圖，圖中在第三個主成份軸後坡度線甚為平坦，因此選定前三主成份軸進行分析。 42 2012/05/19 42

43 結果與討論- 植生復育率優劣探討(6/10) 成份 1 2 3 X2 *.939 .152 .098 X5 *.921 -.300 -.141 X4 *.909 .034 -.340 X1 *.902 .240 .124 X3 *.862 .167 .037 X9 *.828 -.466 -.079 X6 *.806 -.514 -.088 X7 .133 *.888 .081 X10 .045 *.885 -.048 X8 .432 *.825 .246 X13 .298 -.787 -.186 X14 .156 -.484 -.145 X12 -.394 .078 *.878 X11 .319 .345 *.852 Pratsinis等(1988)認為凡特徵向量之絕對值大於0.7者。第一成份主要影響變數有集水區周長、河川總長度、河川主流長度、集水區面積、集水區長度、源頭數量、河川數量；第二成份主要影響變數有平均高程、平均坡度、起伏量；第三成份主要影響變數有形狀因子與集水區寬度。 43 2012/05/19 43

44 結果與討論- 植生復育率優劣探討(7/10) 分析數據所得第一主成份變數，集水區周長呈顯著之相關(0.939)，代表探討植生復育率中集水區之大小具有極重要之參考比重。由相關矩陣得知集水區面積、集水區長度、河川主流長度、河川總長度等與集水區周長有密切關係。 另兩項地文因子源頭數量與河川數量也在第一主成份中呈現顯著之相關(0.828)、(0.806)，由於植物生長與水源之多寡具有相當重要之影響，假設本研究以足夠雨量之前題下，變數中源頭數量與河川數量之多寡，影響到植物生長效率及拓展面積；故本研究依據Gardiner(1978)地文因子分類方法，將第一主成份歸類為尺度類成份軸。 44 2012/05/19 44

45 結果與討論- 植生復育率優劣探討(8/10) 第二主成份主要顯著之變數為平均高程、平均坡度、起伏量，高程愈高，氣溫愈低，不利於植物生長；平均坡度與起伏量，呈現地形是否陡峭，影響雨量降至地表後到集水區出口之間的流動時間，流動時間愈長，表示水份留於集水區內之時間也越長，影響植物吸收水分之時間，將第二主成份歸類為梯度類成份軸。 第三成份變數有形狀因子與集水區寬度兩項特徵向量，推算集水區形狀因子係數介於0.196~0.446之間，依據林昭遠等(2000)提出土石流危險溪流之形狀因子係數介於0.109~0.297，係數範圍內之區域容易發生土石流，無法提供良好植物立地空間，本研究將第三主成份歸類為形狀類成份軸。 45 2012/05/19 45

46 結果與討論- 植生復育率優劣探討(9/10) 瞭解集水區植生復育率與集水區地文因子之關係，藉其結果篩選出：
集水區周長 源頭數量 河川數量 平均高程 平均坡度 起伏量 集水區寬度 形狀 8項地文因子，對於植生復育率皆有較有顯著之影響。 46 2012/05/19 46

47 結果與討論- 植生復育率優劣探討(10/10) 利用K平均數群集將集水區植生復育率分為優、普通、差等三類，各群集中心分別為25.32、4.30及-9.09， 利用較顯著地文因子進行判別分析取得Fisher’s線性判別函數，植生復育率分類準確可達70％。 各集群中心 1(優) 2(普通) 3 (差) 植生復育率 25.32 4.30 -9.09 類別 Fisher’s線性判別函數 優 F1= *X *X *X9-.006*X7-.024*X *X *X *X12 普通 F2= *X *X *X9-.010*X7-.021*X *X *X *X12 差 F3= *X *X *X9-009*X7-.018*X *X *X *X12 47 2012/05/19 47

48 結論(1/2) 莫拉克風災造成旗山溪集水區多處崩塌，雖然地形地貌受到改變，但經過1年多後，崩塌地植生已經有逐漸復原之情況，集水區植生復育率達7.24%。 藉由主成份分析14項集水區地文因子，篩選出集水區周長、源頭數量、河川數量、平均高程、平均坡度、起伏量、集水區寬度及形狀等8項地文因子對於植生復育率皆具有較顯著之影響，可大致歸類為尺度類、梯度類及形狀類等三個主成份軸，由三個主成份軸約可萃取83.79%之成份。 48 2012/05/19 48

49 結論(2/2) 以群集分析將植生復育率分為優、普通、差等三類，利用判別分析探討植生復育率之影響因子，可得三組之Fisher’s線性判別函數，其分類準確可達70％，藉由集水區地形因子能有效的判釋崩塌地植生復育之良窳。 本研究所發展之模式能對於崩塌地變監測、規劃治理及植生復育成效推估，提供相關單位參考。 49 2012/05/19 49

50 報告完畢 敬請指教 50 2007/05/28 50