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土石流即時預警守護你我身家安全

大數據 改善生活2〉逢甲大學地理資訊系統研究中心
文 / 邱莉燕    
2012-12-27
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土石流即時預警守護你我身家安全
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2012年「醉颱」蘇拉兩度襲台,花蓮縣秀林鄉的和中社區發生土石流,民宅毀損,但居民早已全部撤離,只是如果再慢一點,小林村滅村的慘劇有可能重演。

這一次有能力判斷何時撤離,保住居民生命安全,海量資料的預測分析,起了很大的作用。

由於事先知道蘇拉颱風將從花蓮登陸,逢甲大學地理資訊系統研究中心的觀測人員,在颱風前夕,將重達35公斤的箱子,背到和中社區一條溪流的上游。

放下由中心自行研發、價值1萬美元,被稱為「行動觀測站」的箱子後,人員逕行離開。箱中的雨量計、地聲檢知器、土壤含水量計、資訊處理模組等,會自動開始蒐集雨情、土壤現況,以及土石滾動的聲音,不斷將資料傳回。

當數據到達土石流警戒基準值,便即刻再傳送到政府防災應變中心,發布紅色警戒,農委會水土保持局便會建議疏散民眾,並以手機簡訊及電子郵件通知村幹事及鄉民。

土石流監測資料量龐大 攸關全民安全

土石流即時預警,對每年皆難以避免強颱豪雨的台灣,至關重要。在令人膽戰心驚的破壞中,海量資料技術是可靠的臂膀之一。

「土石流監測,是台灣產生海量資料最大的地方之一,」逢甲大學地理資訊系統研究中心研發部經理衷嵐焜說。受政府委託,逢甲大學地理資訊系統研究中心用三種方式蒐集資料。第一是在全台灣建立了23個固定式土石流觀測站,這種堅固的建築位在河川下游,進行重點區域長期監測。

其次是研發了四台土石流觀測車開赴山區道路可及之處觀測,車上加掛監測雨量和土壤等設備及攝影機。中心人員坐在車廂內,將資料傳回。

第三種是靈活機動、背了就上的行動觀測站,就是像放在花蓮和中社區的箱子,能往更上游部署。

三者蒐集的資料量,龐大到令人難以想像。以地聲檢知器為例,是監測地表和地底有沒有微小的震動,這種土石流所產生低頻的震動聲音,人耳聽不到。每一具每秒能產生1500筆資料,一天資料量就達13GB。同一時間,這樣的儀器要出動上百個。

其他的海量資料來源,還包括福爾摩沙衛星2號拍攝的照片,目前已累積90TB。衛星照片協助監測的是災害前期,專家能從中看出,哪些河川的上游已經崩塌。若再逢大雨,必然危險。

為了彌補衛星照片會被雲朵遮住的缺陷,還派遣無人直升機,飛往拍攝較微觀、解析度較高的航空照片。「這些無人直升機都是我們拿遙控飛機改裝、找材料開模的,最長的有1.8公尺,」逢甲大學地理資訊系統研究中心主任周天穎說。

致力於本土防災研究超過18年的周天穎指出,災害過後,災區往往道路中斷,無人直升機卻通行無阻,可完成蒐證任務。

整合爬梳海量資料後,中心架構了土石流監測預報系統,得知颱風即將來臨,中心拿出歷史資料,比對跟以前那個颱風的路徑相似,推敲最容易發生土石流的地點。正式登陸後,於第一時間協助政府取得災區即時數據。風雨過去了,災害前與災害後的照片比對,更可供日後復原重建的研究。

土石流監測系統,全由中心自主研發,曾連續3年榮獲美國環境系統研究學院(ESRI)頒發GIS特殊成就獎。

「累積夠多的資料,找出土石流的模型,」衷嵐焜說,「猜」台灣哪些山坡地勢崩塌的高潛勢,是下一步的海量資料應用。假使以1平方公尺為單位,將台灣切割為400億「格」,蒐集了每一格的雨量、坡度、高度、距離河川長度等資料,再套入土石流的發生模型,「便可知台灣70%的山坡地會發生土石流的機率,」衷嵐焜說。

如此一來,土石流預警機制更加完善,要不要遷村就有了依據,公路局也可依據山地道路的危險程度分級養護。這套系統一旦完成,台灣面對土石流這個強大威脅,將減少更多人命與財產的損失。 逢甲GIS中心啟用大數據

時間∕2008年起,開始逐步建置

至今總花費∕1億2000萬元

用途∕監控土石流

全套系統∕固定式土石流觀測站、土石流觀測車、行動觀測站、福衛2號衛星照片、無人直升機

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