作者

潘國樑

摘要

「地工技術」的每期專題係由編輯委員會的委員們集思廣義、預為規劃而後確定下來的。記得在民國82年9月我自鄭文隆博士的手中接下總編輯的棒子時，鄭博士交給我的是總共55期專輯的題目名稱，為了湊成偶數，乃有56期即本期的專輯。當時我鑑於「地工技術」尚未出版過有關地理資訊系統(GIS)的專輯，因此即以此為專題，而且限制在地工方面的應用。這就是本期專輯的由來。
地理資訊系統係由圖形資料庫及屬性資料庫兩大部份所組成，特別適用於儲存及展示地球表面及淺層的相關資訊，因此應用在地理、地質、土木、資源、環境等方面非常的適切。國內從事地理資訊系統研發的專家學者甚多，但無法請他們一一貢獻專稿，因此頗有滄海遺珠之憾。由於這期以地工地理資訊系統為主題，所以就以國內的重要公共工程為對象，特別是捷運工程與高速公路工程。前者以台北市捷運局的大地工程監測系統與管理系統為代表，特別商請黃南輝博士等五位先生介紹其IDEAL系統，以饗地工界朋友﹔後者則以國道新建工程局的GIS系統應用於道路選線為代表，特別商請宋治青及邱士生兩位先生加以述說。路線工程由於要通過多種不同的地形與地質，所以在選線階段即須仰賴正確的“地理”，資訊﹔此期即有兩篇專文非常適用於此，一篇是顏君揚、胡國興及潘國樑三位先生所撰寫的台灣省山坡地環境地質資料庫，另一篇是賴俊良等五位先生所撰述的環境敏感地之劃設。棄士是大部份工程於施工期間所遭遇的頭疼問題，鄭明淵、李咸亨及陳惠民三位先生建議政府要成立棄土管制中心，運用GIS及GPS技術加以解決。GIS與遙測、DTM(數值地形模型)等己合併發展，此項技術對數值地形資訊的處理與解析已到了出神入化的地步，李錫堤教授不吝以其自行發展的技術貢獻給各位讀者。隨著GIS技術的進步，各單位紛紛自行建置其系統，不但規格不同，而且精確度也不同，資料的重複建檔更不用說，所以亟需建立資料典的管理系統﹔若能與標準制度緊密結合，則資訊共享的目標方有可能達成﹔林峰田教授特別提出其設計理念。對以上各位專論作者特別致上衷心的謝忱。
本期專欄有了新的面貌，尤其讀者回嚮專欄是第一次與各位讀者見面，其內容有報導、有感觀、也有建議，都非常寶貴。其中對於「地工技術」的建議，我們會虛心接受與改進﹔對於國內地工技術發展的建議，我們會反映給地工技術研究發展基金會，請其加以考慮與推動。在此要感謝吳淵洵、陳江淮及黃俊鴻等三位先生。陳俶季教授特別將85年度各大學的大地工程博、碩士論文題目、研究生及指導教授蒐集列表，可供學術界及工程界參考﹔蔡錦松教授再以輕鬆的筆調介紹一本有關基盤地震工程的新書。在此一併誌謝。
洪如江教授以其地工攝影的高超造詣再度發表了崖錐與斷層的美麗照片，比身臨其境還使人獲得更多的知識。我們非常感謝洪教授對於本土性工程地質教材的蒐集所作的貢獻。
作為本期的專輯主編，我特別要感謝環保署署長蔡勳雄博士，因為他答應為本期撰寫贈言。蔡署長貢獻於國家經濟建設的規畫凡20年以上，他的腦海裡其實就有一個全國地理資訊系統。我們祝福他，希望他在經濟建設與環境保護之間找到平衡點。

作者

蔡勳雄

摘要

隨著資訊科技的蓬勃發展，地理資訊系統(Geographical Information Systems•GIS)已逐漸成為各級政府部門用來掌握空間資訊以協助業務推廣的一項利器。而環境保護的目的乃為確保及改善環境品質，因此需要充分掌握自然資源與人口的分布，並瞭解其相互間的作用，進而尋找發現可能對環境產生危害的因素，並建立環境基準予以保護。此等工作能否有效進行，則有賴GIS的建立。
GIS在環境保護方面的應用簡要說明如次：
一、環境基準(Environmental Baseline)的建立：
運用GIS的運算分析以及圖形展示的功能，結合各項環境因子及背景資料，可以將整體環境的負荷度建立基準，並由電腦加以達到視覺化(Visualization)的效果，如此對於環境保護與國土開發的平衡性，可以提供策略性的參考。
二、環境影響評估(EIA)的前置評估：環境影響評估是對各項開發行為的重要把關工作，運用GIS的功能可以針對開發行為的各項影響進行前置性的評估及探討其衝擊效應，例如：經由空間方位的套疊可判定開發區域是否與各種保護區衝突﹔又若適當的結合人文、社經等資料亦可評析其對社會、文化的影響等，對環境影響評估工作而言，可作為一項重要的輔助工具。
三、環境的監測與判釋：
舉例來說，近年來有部分工程之進行未能顧及相關水土保持與生態環境維護的問題，針對這種環境監測的需要，可以運用GIS的疊圖分析等功能加以協助。其次，可以協助環保機關篩選列管污染源。以列管之水污染源為例，採用鄉鎮別、行業別、排水量(CMD)、有無污染防治設備等條件來篩選列管污染源。更可進一步由該污染源與河段、大排水路之距離，分析其可能造成之污染。
四、環境設施的選址：
利用GIS中對圖形資料及空間方位的套疊分析將各項基準的與相關的資料與模式等結合運算，對於各項環境設施如焚化爐、垃圾掩埋場等的選址過程中，提供客觀的資訊。
環保署自八十年度起著手發展地理資訊系統，針對環境保護業務的需求，廣泛蒐集資料並積極開發應用系統，目前是應用空間資料最多的政府單位之一。除了傳統圖形資料與屬性資料的運用外，更結合衛星遙測影像資料及衛星定位系統等技術，期能快速旦有效地掌握環境的現況與變遷，進而使地理資訊系統成為環保業務的策略性工具。
環保署運用地理資訊系統來協助環境保護業務的現況可以從下面二方面說起：
一、資料庫的建置：
傳統上在運用GIS時，將資料概分為圖形資料與屬性資料(attribute data)﹔在資料庫架構上宜將二者分開規劃建置。屬性資料目前大都以關連式資料庫為架構，技術面與應用面都已相當成熟﹔而圖形資料庫為了因應環保業務的需求，又可分為下列三類：
（一）、向量化資料
與環境相關之資訊，大部分具有空間分布與地理位置特性，如地形、地質、土壤、集水區、流域範圍等自然環境基本資料，而各種保護區、保留區、管制區等位置、面積資料，污染源分布及其他相關資料等，亦為環境管理人員相當重視的資訊。
（二）、衛星資料
衛星遙測影像資料，具有廣域涵蓋及多時攝像特色，有不同的時段可選擇，經過衛星影像處理、分析工作，可提供大區域面積土地利用覆蓋分類情形，以彌補環境基本資料建檔所需耗費大量人力、時間之缺憾，為環境開發及保護工作之重要輔助資訊。
（三）、全球衛星定位系統資料
衛星定位測量係以衛星接收儀在任何時間、任何天候及任何對空通視良好之地點，接收全球定位之衛星訊息，並計算接收儀所在位置座標，屬於一種快速測量方法。可應用於各種環境保護重要地物(工廠、工業區、災害區、取水口等)的空間定位。
二、資料的整合
一般而言，GIS的系統都具有整合不同資料的作用。針對已建檔的地理資料如經由數化之各種向量圖層、由全球定位系統所建立之工廠位置及重要地形地物檔案、衛星遙測所得到之數值影像及經過處理後之影像等，可透過GIS軟體進行資料的整合。整合過之資料，可同時取用不同的主題圖，來輔助各項環保工作的分析與策略的研訂。
結合資訊科技與網路技術來協助環保業務的推展已經是世界性的趨勢。GIS近年來不論在技術上或是應用上都有長足的進步。環保署未來除了持續的推展GIS的應用外，將考量結合網路技術，特別是網際網路(Internet)及全球資訊網(WWW)等優勢的科技，讓全國的環保單位都能透由網路來分享GIS的資料與應用，相信可以為環保開創一番新的風貌。

英文篇名

GEOTECHNICAL ENGINEERING INFORMATION SYSTEM FOR DEEP EXCAVATIONS

作者

黃南輝、王暉文、丘先聲、李俊璋、金全鑫

關鍵字

資料庫、監測系統、資訊系統

摘要

順應自動化之潮流並因應重大工程之需求，亞新工程顧問股份有限公司大地資料中心，自民國八十四年底至八十五年中，完成大地工程資訊系統。此一系統包括：(1)監測資料管理及預警系統、(2)土壤資料管理系統、(3)施工資料管理系統、(4)分析資料管理系統、(5)圖檔管理系統以及(6)文件管理系統。整套系統利用 Lotus Notes、Delphi、AutoCAD..等整合而成，以 Lotus Notes 來管理文件、動畫、聲音、影像、錄影..等資料，日後並可與地理資訊系統(ＧＩＳ)相結合，達到資料共享的目的。

英文摘要

In response to the demand for automation, Moh and Associates Geotechnical Information Center (MAGIC) has developed a powerful software package, IDEAL (Integrated Databases and Engineering Applications Library) for compiling data related to designs and constructions of civil works. It basically contains six database management systems：(1) instrumentation and alert, (2) soils, (3) construction, (4) analyses, (5) graphics and (6) documents. This software is a WINDOWS application using Delphi for database management, Lotus Notes for file manipulation and AutoCAD for graphic displays. It also has the capability of managing animations, pre-recorded movies and sounds, scanned photos, and has the provision of sharing databases with other GIS systems.

英文篇名

GIS AND THE EARLY PLANNING STAGE OF EXPRESSWAYS

作者

宋治青、邱士生

關鍵字

公路規劃、格網分析、地理資訊系統

摘要

為整合高速公路初期規劃階段龐雜的地理資料蒐集與彙整，並進一步發展電腦化的公路路線研選功能，國工局積極研究引用能夠處理龐大地理資料的地理資訊系統(GIS)，運用電腦技術將道路選線考慮因素、研選方法、評估指標與作業成果等迅速呈現，俾利決策參考及與地方民眾說明與溝通。未來期能運用GIS進行路線規劃，使自動化作業的理念進一步落實，同時配合國內正積極推動的國土資訊系統(NGIS)，達成地理資料共享的目標。

英文摘要

For integrating the ample and diversified geographic information gathered during the early planning stages of a number of expressways, and for developing computerized route selection functions, the Taiwan Area National Expressway Engineering Bureau (TANEEB) is currently actively engaged in establishing a Geographic Information System (GIS) that would effectively process the enormous data collection, and through a computer, rapidly retrieve and display the various factors pertinent to route selection, study methodology, evaluation indices, and the results having been achieved. It is expected that the necessary materials for policy making and communication with the public be available immediately through the use of GIS. It is also anticipated that the route selection be achieved through GIS；thus the ideal of automated operation be fulfilled. In addition, when integrated into the National Geographic Information System, the goal of sharing GIS with all the concerned professionals will also be realized.

英文篇名

APPLICATION OF GIS/GPS IN RESIDUAL SOIL CONTROL AND INFORMATION EXCHANGE CENTER

作者

鄭明淵、李咸亨、陳惠民

關鍵字

地理資訊系統、營建廢土、最佳路徑、 網路分析、 全球衛星定位系統

摘要

本文提出成立「棄土管制中心」之建議，研擬「棄土管制中心」之主要作業原則，針對現行工程廢棄土方的處理問題提供解決之道，並配合各項主要作業項目建立「營建廢土管理系統」。
本研究之成果可提供者都會區重大工程廢土即時調整管制之用，並為未來廢土資源的處理建立一完善的規劃模式。本研究具體成果，主要計有：(1)廢土資源之再生考慮和廢土分配系統的規劃，以減少填置於廢土場之廢土數量，進而達到延長廢土場壽命的目的。(2)最佳化廢土運輸路線之規劃，以縮短廢土載運車在都會區之載運距離，節省成本，降低對交通所造成之衝擊。(3)運用GPS即時掌控棄土卡車動向，除可確認棄土方案實際執行成果外，並可改善傳統守株待兔的取締亂倒方式。(4) 建議「棄土管制中心」之作業流程，並輔以電腦軟體，提高作業效率。(5) 結合先前大地工程資料庫(GEDBS）研究之成果，建立基地產出土質數量分析並建議廢土再利用模式。

英文摘要

This paper proposes an operating system, Residual Soil Control and Information Exchange Center, for solving the spill soil problem generated by construction projects. To coordinate with the operation of the center, the operating principles as well as the construction spill soil management system are developed in this study.
The primary features of this study are as follows: (1) based on the application of Geotechnical Engineering DataBase System (GEDBS）,the soil characteristics and amount generated from the construction sites are analyzed and calculated, (2) considering the reutilization of the spill soil to decrease the amount of waste dumped in the dumping sites, a soil information management system, ArcSoil, is developed, (3) ArcSoil identifies the optimal route for transporting soil in metropolitan aeas to reduce the traffic impact and transportation cost, (4) with the application of GIS combining with GPS, the movement of the trucks can be monitored in a real time basis, and (5) applying the system, Residual Soil Control and Information Exchange Center is proposed to improve the operation efficiency.

英文篇名

ENVIRONMENTAL GEOLOGIC DATABASE OF SLOPELAND IN TAIWAN

作者

顏君揚、胡國興、潘國樑

關鍵字

環境地質、土地利用、資訊系統

摘要

近十餘年來，我國經濟發展持續地刺激了社會對於都市、工業或者休憩用土地之強烈需求，而在平地之可用空間極為有限的情況下，山坡地早已成為土地開發之替代目標。山坡地開發會破壞土地之自然平衡狀態，因而會導致崩塌、侵蝕、堆積等地質作用之加速進行，甚至對人類環境造成危害。
環境地質學之研究為減輕地質災害之衝擊，提供了一項有效的工具。台灣省政府建設廳委託工研院能資所執行「全省重要都會區環境地質資料庫」之建立計畫，11年來已完成環境地質調查和評估的山坡地土地面積超過260,000公頃，有關資料庫之研究及應用將於文章內探討。

英文摘要

The economic development of the last decade in Taiwan has urged strong demand of land space for urban , industrial and leisure uses . Because most plain areas are designated for agricultural use , development of slopeland near the urban area becomes an alternative target consequently .Grading or excavation of slopeland will inevitably change its metastable status and accelerate the rate of erosion and sedimention. All might result in severe geologic hazards to the human environment .
Study of environmental geology provides an effective tool to reduce or to mitigate impacts of geologic hazards . Under the project of “Establishment of environmental geology database ” awarded by the Construction Department of Taiwan Provicial Government , the Energy and Resources Laboratories has accomplished investigation and evaluation of environmental geology for more than 260,000 hectares of slopeland in past eleven years . The methodology of study and application of the database will be discussed in the paper.

英文篇名

DELINEATION OF ENVIRONMENTAL SENSITIVE AREAS

作者

賴俊良、黃莉芬、廖文弘、張瓊文、邱穀

關鍵字

環境敏感地、地理資訊系統、疊圖分析

摘要

環境敏感地為一集合名詞，泛指對人類具有特殊價值或具潛在天然災害之地區，極易因人類不當之開發活動而導致環境負效果，這些地區在開發利用上有其限制，必須謹慎考慮各項因素後，採取較為相容之土地使用，以避免造成環境的危害。本文首先介紹環境敏感地之由來、定義、功能及其劃設的方式，並以台灣中部區域為研究範圍，透過環境敏感地劃設準則之訂定、地理資訊系統運算及疊圖分析之輔助，劃設出各類環境敏感地，並提出結論與建議。

英文摘要

Environmental sensitive areas are termed to include areas that have significant value to human societies, or areas with characteristics of potential natural hazard, which are likely to result in adverse environmental effects due to inadequate development activities. In this paper, the definitions and functions of environmental sensitive areas are described firstly. Based on the definition, by use of GIS and mapping techniques, the environmental sensitive areas of central region of Taiwan are delineated.

英文篇名

COLOR SHADING OF A DIGITAL TERRAIN MODEL AND ITS APPLICATION

作者

李錫堤

關鍵字

明暗圖、彩繪明暗圖、數值地形模型

摘要

規則網格數值地形模型基本上具有與影像圖類似的資料結構，只要將高程值轉換成灰度值，就可以產生一幅影像檔，並可以在一般的影像軟體下，顯示地形的高低起伏。若再考慮日照明暗度的效果，則可進一步加強影像的立體感與真實感。類似這樣的具有明暗效果的影像圖一般稱之為明暗圖。若在做高程值對灰度值轉換時，採用三原色對應關係及彩色影像格式，則成圖即為彩色，而這樣的影像圖則稱之為彩繪明暗圖。一張彩繪明暗圖一般為一張平面圖，若加以透視投影，也可以是一張三維的透視圖。
本文介紹數值地形模型的資料結構，彩繪明暗圖的製圖原理，並舉例說明彩繪明暗圖在地質判釋上的應用。由於電腦處理技術可以透過不同的日照方向、不同的觀看方向、不同的顏色值給予以及不同的高度值垂直誇張倍率等選擇，以突顯地形的特徵，可以提高地質判釋的正確性，所以是一種值得推薦的方法。

英文摘要

A regular grid digital terrain model(DTM) has similar data structure as a raster image. Only a simple transformation from elevation value to gray value is needed to produce an image file which may be shown by an image viewer software. If we further add the effect of shade, then we may enhance the stereographic effect of the image and represent the topography in a more realistic way. An image map of this kind is called a shading map. If color values are considered in the elevation to color transformation, then a color shading map may be got. A color shaded DTM may also be shown as a perspective projection, if a projection technique is used.
This paper firstly describes the data structure of a DTM, then color shading method, and finally some examples to demonstrate the application of a color shaded DTM in geological investigation. Because the use of a digital computer is easy to change the selection of sun position, eye position, vertical exaggeration of elevation height and various assignment of colors, so, interested features can be emphasized according to proper selection of the parameters. It is helpful for us to make geological interpretation from an enhanced image. Accordingly, DTM color shading technique is useful and is worth being recommended for use.

英文篇名

A DESIGN OF NATIONAL GIS DATA DICTIONARY

作者

林峰田

關鍵字

資料典、詮釋資料、國土資訊系統

摘要

隨著資訊技術的進步與普及，各單位紛紛自行建置或者從各方廣泛蒐集各種資料之際，大家都開始對於資料典的管理系統有了迫切性的需求。這個情形在國土資訊系統的推動過程中，亦不例外。然而，目前各個資料庫分組之間的做法並不完全一致。吾人認為，資料典之設計應與標準制度緊密結合。本文除了介紹國土資訊系統資料典宜有之設計理念外，並以其中的區域及都市計畫資料庫為例，闡述其建置方式。

英文摘要

隨著資訊技術的進步與普及，各單位紛紛自行建置或者從各方廣泛蒐集各種資料之際，大家都開始對於資料典的管理系統有了迫切性的需求。這個情形在國土資訊系統的推動過程中，亦不例外。然而，目前各個資料庫分組之間的做法並不完全一致。吾人認為，資料典之設計應與標準制度緊密結合。本文除了介紹國土資訊系統資料典宜有之設計理念外，並以其中的區域及都市計畫資料庫為例，闡述其建置方式。