中華民國內政部建築研究所中華民國內政部建築研究所

壹、計畫緣起
在土地的過度開發與不當利用、水土保持設施年久失修老化，加上極端降雨與地震事件的影響下，坡地上的潛在風險日益增高，經常造成山崩落石、邊坡滑動、土石流及地基淘刷等嚴重災害。然這些潛在災害的肇因並非一日而生，且既有的監測方案中尚且缺少長時間尺度的地表位移觀測機制，以做到更早的趨勢因應與大面積監控，致使需要導入衛星導航系統(Global Navigation Satellite System，GNSS)來加強坡地安全監控的活用性。
貳、方法與過程
為了提升坡地安全長時間尺度的全域監控能力，本計畫使用國內已研發的低成本GNSS-IoT自動化監測設備，實際於坡地社區試行系統化的即時監測作業，其工作內容包含GNSS定位解算技術研析、示範場域GNSS監測測試、時序監測數據分析與驗證，以及即時運算服務系統之建置四項，透過時序資料分析、觀測數據驗證，以及即時監控展示等內容來完善技術整合之成果。
本(111)年度研究計畫具體目標如下：
一、GNSS定位解算技術研析：回顧GNSS定位解算技術，蒐集相關技術監測之文獻，以確保國內自主研發的低成本雙頻多星系GNSS設備符合坡地監測應用需求。
二、示範場域GNSS監測測試：實際安裝GNSS-IoT自動化監測於合適的坡地社區地基，並完成至少2站的實地設備安裝與至少三個月的觀測數據採集。
三、時序監測數據分析與驗證：比較不同解算策略之差異，產出時序觀測數據與常見的位移監測指標，並進一步比較現地既有的觀測數據，交叉驗證實證區潛在位移之趨勢。
四、即時運算服務系統之建置：完成靜態與即時運算開發，並部署自動化GNSS即時監測服務，透過API送出數據，並併同長時間尺度的位移監測指標展示於Web網頁中，並與本所山坡地建築管理履歷資料庫平台整合。
五、研議本技術落實應用於坡地社區防減災之作為與機制：在設備可用的觀測精度下，定義觀測期間若發現超過注意值標準範圍，則建議進行相關專業調查及現場勘驗，以利盡早執行防範處置。
參、重要成果
一、GNSS定位解算技術研析方面
運用低成本GNSS設備與先進解算技術，能夠提升坡地社區落地接受度，本計畫執行期間確實完成一處位於新北市的坡地社區示範性監測，未來可望成為坡地社區安全的長時間監控手段之一，與其他既有的邊坡監測技術搭配使用，達到有效減災之目的。
二、示範場域GNSS監測測試方面
GNSS設備係透過衛星訊號進行坐標解算，電力、通訊與環境透空度都是影響資料傳輸、解算品質的重要因素，因此本計畫透過設計社區專業評估量表，搭配既有的坡地社區地質災害盤查報告，可提供監管單位進行監測建站評估，並加速社區用戶安裝之溝通。
三、時序監測數據分析與驗證方面
本計畫使用消費型GNSS晶片，能支援雙頻多星系定位，其設備搭配RTK進行解算，長達6個月的連續監測，確實驗證了資料的可用性，具備公分級的觀測能力，適合應用於長時間的地表變形監測工作，用以監控坡地社區內潛在的自然邊坡、人工邊坡或建物結構破損。
四、即時運算服務系統之建置方面
本計畫透過「建研所人工邊坡智慧監控系統」，能近即時地提供GNSS位移量測結果，除了提供監管單位進行安全性評估，同時也應提供社區用戶定期查閱。透過監測數據除了可以強化防災資訊之溝通，亦可作為法律議題探討之依據。
五、研議本技術落實應用於坡地社區防減災之作為與機制方面
本計畫參考國內、外邊坡監測之實際案例，注意值、警戒值與行動值目前尚未能有統一標準原則，當中涉及更縝密的邊坡調查與長時間監測，因此目前僅以GNSS設備的基本量測精度(水平2公分、鉛直4公分)為注意值，提醒使用者監測達門檻應安排進一步檢測，確認是否存在危險徵兆。除此之外，也完成兩場專家座談會之辦理，針對社區監測落地化方案、設備安裝評估原則、資料分析案例探討與管理政策研析…等多個議題，提出多個面向、跨領域的參考建議，預期作為未來坡地社區安全監控之具體方案。
肆、主要建議事項
建議一
雷達衛星及GNSS資料整合之廣域地表變形監測：立即可行建議
主辦機關：內政部建築研究所
協辦機關：直轄市、縣(市)政府
包含本計畫GNSS設備在內，現行許多現地型的邊坡監測技術，多半屬於單點或多點的量測手段，往往受到場域內的諸多限制而無法有效發揮設備整合觀測的效益。此時若運用雷達衛星遙測的地表變形分析技術，可望補足大範圍邊坡監測之需求。
建議二
山坡地社區智慧防災行動與管理政策研析：中長期建議
主辦機關：內政部建築研究所
協辦機關：直轄市、縣(市)政府
山坡地社區邊坡即時監測，除了保障社區鄰近住戶的居住安全，更希望運用低成本GNSS設備，提升廣布監測的可能性，從邊坡滑動或其破壞機制進行掌控，進一步發掘危險警戒值，了解各項行動基準值，方能有效降低潛在危機。
臺灣山坡地範圍約佔國土面積的73％，面對大量的坡地社區安全監測需求，建議可透過相關管理政策的調整，來加速GNSS設備的廣佈監測應用，並透過長期驗證及確保品質之監測資料，在特定的執照審議過程，納入作為輔助依據資料，並建議從政府管理及民眾思考之角度，使用不同程度階段之強制或獎勵的手段，加深申請者自主監測之約束或意願。

Under the over-exploitation and improper use of land, long-term disrepair and aging of water and soil conservation facilities, coupled with the influence of extreme rainfall and earthquake events, the potential risks on slopes are increasing, often causing landslides, sliding slopes, soil and rock flows and foundation scrubbing And other serious disasters. However, the causes of these potential disasters do not occur in a day, and the existing monitoring plan still lacks a long-term surface displacement observation mechanism to achieve earlier trend response and large-area monitoring, which necessitates the introduction of satellite navigation systems. (Global Navigation Satellite System, GNSS) to enhance the flexibility of slope safety monitoring.
In order to improve the long-term global monitoring capabilities for slope safety, this plan uses the low-cost GNSS-IoT automated monitoring equipment to actually pilot systematic real-time monitoring operations in the slope community. Through time series data analysis, observation data verification, and real-time monitoring display, the results of technical integration are improved.
The expected results in this project are listed as below:
(1) Review and collect GNSS monitoring documents to ensure that the low-cost  equipment meets the application requirements of slope monitoring.
(2) Complete at least 2 stations of field equipment installation and at least three months of observational data collection.
(3) Compare the differences of different calculation strategies, produce time series observation data and common indicators, comparing the existing observation data to cross-validate the trend of potential displacement in the empirical area.
(4) Complete static and real-time computing development, and deploy automated GNSS real-time monitoring services, and display on the Web.
(5) Develop GNSS real-time monitoring services and integrate various current observation results, construct a long-term-scale slope safety monitoring mechanism, providing complete potential displacement trend. Achieve the high-precision low-cost GNSS-IoT monitoring of slope safety monitoring applications.