地形地質均質區劃分與山崩因子探討

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林淑媛(Su-Yuan Lin) 查詢紙本館藏

畢業系所

應用地質研究所

論文名稱

地形地質均質區劃分與山崩因子探討
(Geomorphologic-Geologic Homogeneous Area Subdivision and Landslide Susceptibility Factor)

相關論文

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★ 運用羅吉斯迴歸法進行山崩潛感分析-以臺灣中部國姓地區為例	★ 台灣西南平原末次冰期以來之地層及構造運動
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摘要(中)

摘要
前人對於山崩特性之統計分析往往針對較大區域進行。由於臺灣處於褶皺造山帶上，地質狀況複雜，地形、岩性、氣候可能存在著區域性的差異，故在不同區域影響山崩之因子及其影響程度可能有所不同，所表現出來的山崩特性亦可能不同。本研究希望瞭解山崩特性是否具有區域內的均質性及區域間的變化性。若然，則未來在進行山崩潛感分析時可以考慮分區為之，以期能夠有效地評估及預測各分區之山崩危害度。
本研究首先透過主成份分析檢討劃分地形與地質均質區所需的因子，目的在於尋找可解釋較大變異量之因子，供進一步分類之用。接著，在ERDAS IMAGINE系統中將各因子圖層資料疊合，透過ISODATA分類法進行地形均質區之劃分，再以山崩特性將地形均質區予以歸類，得到本研究所謂之山崩因子特性均質區。
本研究由原21個因子經主成份分析篩選出山頂標高、全坡高、地形粗糙度、比高、坡度、總曲率及坡度粗糙度等7個因子，並利用ISODATA分類法進行均質區劃分。分區結果顯示已可反應地質及地形之特性。本研究之山崩因子特性均質區，共分為四區。第一區主要分布於車籠埔斷層以西的台中盆地區及新社河階。第二區位於車籠埔斷層以東至雙冬斷層以西之間，為地勢低緩之丘陵區。第三區主要分布於頭嵙山層火炎山相地區。第四區分布於雙冬斷層以東之山地。由各區之統計特性顯示，第二區之山崩多分布於河谷附近，第三區之山崩多發生於坡頂附近，第四區之山崩亦多發生於坡頂附近，但第四區之山崩高度較高，而第三區之山崩坡度則較陡。
研究結果顯示各均質區間具區域差異，且各均質區間山崩特性亦不同。同時各均質區內能區分山崩與非山崩特性之因子並不一致，顯示各均質區山崩因子重要性有不同。建議未來山崩潛感分析應分區考慮。

摘要(英)

Abstract
Statistical analyses on landslide susceptibility factors were usually performed over a broad region in the past. Taiwan is located at the folded mountain belt. Due to the complexity of the geological condition, regional differences may exist in geomorphologic characteristics, lithology, and climate. Therefore, factors affecting landslides and their extent of influence may be different among regions, and the characteristics of the landslides may also be different. This research attempts to test the hypothesis of the existence of homogeneity on landslide characteristics for a single region, as well as difference among regions. If our hypothesis is tested to be true, we suggest that zoning should be performed prior to the landslide susceptibility analysis in order to obtain better landslide hazard prediction in a region.
Geomorphologic-geologic factors that explain more variances were evaluated and selected using principle component analysis (PCA). These factor layers were stacked and classified using ISODATA algorithm in ERDAS IMAGINE software to obtain the geomorphologic-geologic homogeneous sub-zones. These sub-zones were merged into the so-called homogeneous areas of landslide characteristic according to the similarities in the statistics of landslides.
Seven from twenty one factors were selected by using PCA, they are elevation of crest, total slope height, standard deviation of elevation, relative height to riverbed, slope angle, total curvature, and standard deviation of slope angle. ISODATA classification was then used to obtain fifty homogenous sub-zones. Results show that these sub-zones can reflect the difference in geologic and geomorphologic characteristics. We further merged the fifty sub-zones into four homogenous areas for reflecting homogeneity in landslides characteristics. The first area is mainly located in the Taichung basin and the Hsinshe terraces. The second area is located in hilly region between the Chelungpu fault and the Shuantung fault, and mainly composed of Plio-Pleistocene sedimentary strata. Most of the third area falls on the Houyeushan member of the Tokoshan Formation. And most of the fourth area is located in mountainous area east of the Shuantung fault, and mainly composed of Oligo-Miocene sedimentary strata. Statistics shows that landslides in the second area tended to concentrate near the bottom of river valley, and landslides in the third and fourth area often close to the ridge crest. Meanwhile, elevation of the landslides in the fourth area is higher then other areas, and slope angle of landslides in the third area is usually steeper.
The results of this study show that regional variation in geomorphologic-geologic factors does exist among different homogenous areas, and characteristics of landslide in different homogenous area are also different. Meanwhile, factors that can distinguish landslide and non-landslide are different in each homogenous area, and the importance of landslide susceptibility factors is also different. We recommend that the concept of homogeneous area may be adopted in a future landslide susceptibility analysis.

關鍵字(中)

★ 地形地質均質區
★ 主成份分析
★ ISODATA分類法
★ 對應分析

關鍵字(英)

★ correspondence analysis
★ Isodata
★ principle component analysis
★ geomorphologic-geologic homogeneous area

論文目次

目　　錄
頁數
中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
誌謝 Ⅳ
目錄 Ⅴ
圖目 Ⅷ
表目 V
第一章緒論
1.1 研究動機與目的 1
1.2 前人研究 1
1.2.1 山崩類型 1
1.2.2 山崩潛感因子 3
1.2.3 地形地質均質區劃分 11
1.3 研究方法 13
1.3.1 主成份分析 13
1.3.2 ISODATA分類法 16
1.3.2 對應分析 18
1.4 研究步驟及流程 21
第二章研究區域概述
2.1 研究區域地形與地理概述 24
2.2 研究區域地層概述 30
2.3 區域地質構造概述 35
第三章資料蒐集與處理
3.1 資料蒐集 37
3.1.1 SPOT衛星影像 37
3.1.2 數值地形 38
3.1.3 集集地震強震資料 38
3.2 資料處理 39
3.2.1 崩塌地判釋及堆積區去除 39
3.2.2 座標轉換 39
3.2.3 因子萃取 42
第四章均質區處理及各區山崩因子特性
4.1 主成份分析 59
4.1.1 主成份分析之因子篩選 59
4.1.2 主成份分析 63
4.2 ISODATA分類法 69
4.3 均質區山崩因子特性 85
第五章討論
5.1 資料蒐集與處理 101
5.2 分析方法 101
5.2.1 主成份分析法 101
5.2.2 ISODATA分類法 102
5.3 分析成果 107
5.3.1 因子統計特性 107
5.3.2 各均質區特性 110
第六章結論與建議
6.1 結論 115
6.2 建議 116
參考文獻 117
附錄A 因子之值域分佈圖 124
附錄B 各因子與岩層之列聯表 133
圖目
頁數
圖1.1 安全係數隨時間變化示意圖 5
圖1.2 地震規模與從山崩距震央之最大距離關係圖 10
圖1.3 主成份分析示意圖 14
圖1.4 ISODATA分類法之第一次分類結果示意圖 18
圖1.5 ISODATA分類法之第二次分類結果示意圖 18
圖1.6 對應分析流程圖 19
圖1.7 研究流程圖 23
圖2.1 研究區域範圍圖 25
圖2.2 研究區域明暗透視圖 26
圖2.3 林朝棨之台灣地形分區圖 27
圖2.4 徐鐵良之台灣地形分區圖 29
圖2.5 研究區域地質圖 31
圖3.1 (a)以衛星影像進行山崩判釋 40
(b)以五千分之一相片基本圖輔助判釋堆積區 40
圖3.2 研究區域山崩分布圖 41
圖3.3 (a)3×3網格資料格式平面示意圖 44
(b)3×3網格資料格式立體示意圖 44
圖3.4 坡向之x及y向量示意圖 46
圖3.5 圓形視窗之網格示意圖 47
圖3.6 自然邊坡之各參數示意圖 55
圖3.7 變異曲線法量測碎形維度示意圖 57
圖3.8 以趨勢面分析法建構之車籠埔斷層破裂面幾何形貌 58
圖4.1 500公尺視究直徑之距平均高度差值、距平均高度離差及高度百分位數之個數分布長條圖 61
圖4.2 集水面積及地形濕度指數個數分布長條圖 61
圖4.3 不同視窗直徑的水系密度個數分布長條圖 62
圖4.4 加入岩性因子之主成份陡坡圖 65
圖4.5 本研究進行ISODATA分類的流程示意圖 70
圖4.6 各因子組合以ISODATA分類為30類之地形地質均質區 71
圖4.7 以山頂標高、全坡高、地形粗糙度、比高、坡度、總曲率、度粗糙度及岩性分類為30類之地形地質均質區 72
圖4.8 (a)山頂標高與地層之對應分析圖 74
圖4.8 (b)山頂標高分級圖 74
圖4.9 (a)全坡高與地層之對應分析圖 75
圖4.9 (b)全坡高分級圖 75
圖4.10 (a)地形粗糙度與地層之對應分析圖 76
圖4.10 (b)地形粗糙度分級圖 76
圖4.11 (a)比高與地層之對應分析圖 77
圖4.11 (b)比高分級圖 77
圖4.12 (a)坡度與地層之對應分析圖 78
圖4.12 (b)坡度分級圖 78
圖4.13 (a)總曲率與地層之對應分析圖 79
圖4.13 (b)總曲率分級圖 79
圖4.14 (a)坡度粗糙度與地層之對應分析圖 80
圖4.14 (b)坡度粗糙度分級圖 80
圖4.15 以山頂標高、全坡高、地形粗糙度、比高、坡度、總曲率及坡度粗糙度分類為50類之地形地質均質區 82
圖4.16 山崩因子特性均質區 83
圖4.17 山崩因子特性均質區劃分回饋至主成份 84
圖4.18 各均質區之因子統計圖 91
圖4.19 各均質區之岩性因子統計圖 99
圖4.20 各均質區之岩層統計圖 100
圖5.1 以山頂標高、全坡高、地形粗糙度、比高、坡度、總曲率及坡度糙度之50類地形地質均質區及主要地質構造 104
圖5.2 本研究之地形均質區與林朝棨(1957)之地形分區對比圖 105
圖5.3 本研究之地形均質區與徐鐵良(1993)之地形分區對比圖 106
圖5.4 山崩因子均質區與人為開發之影響 111
圖5.5 山崩因子特性均質區與地質圖套疊 114
表目
頁數
表1.1 Varnes山崩的分類表 2
表1.2 Varnes山崩因子檢核表 4
表2.1 研究區域地層對比表 32
表3.1 研究區之岩性評分表 54
表4.1 距平均高度差值、距平均高度離差與高度百分位數相關係
數表 60
表4.2 加入岩性因子之主成份組成矩陣 64
表4.3 加入岩性之主成份因子變異量分配表 66
表4.4 不加入岩性因子之主成份組成矩陣 67
表4.5 不加入岩性之主成份之因子變異量分配表 68
表5.1 各因子之區分能力分級表 108

參考文獻

參考文獻
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指導教授

李錫堤(Chyi-Tyi Lee)

審核日期

2003-7-20

推文