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近岸非接觸式(雷達)海床地形測量之應用水文技術組

  發刊期數:第0306期/ 發布日期:107/11/23

海堤前與河口之水域為海、陸、空三種截然不同環境系統交互作用之區域,也是溢淹預警與防治之關鍵,該區域除本身複雜之環境條件外,再加上受人工結構物或是河川水流之影響,更加重其禦潮防災工作之困難度。故掌握淺海區域之海底地形,除了有效減少船隻航行災害,更有助於掌握波浪以及海流等重要海洋外力之特徵,進而協助掌握海堤波浪溯升之可能性,強化海岸低窪地區禦潮防災之能量。

透過水中聲學技術進行現場量測作業,可取得極為精準的近岸海床地形資訊,惟海上現場作業必須面對複雜多變的海洋環境,增加了作業風險及人物力成本。而非接觸式觀測科技具有廣景覽要之優點,可透過岸邊架設的方式進行隔空探測,進而減緩直接出海作業之風險。於海堤前與河口之海床地形採用非接觸式觀測技術,能有效地掌握相關水域之水深地形特徵,進行海堤後方與河口附近低窪地區之溢淹預警與防治工作。

  • 圖1 X-band雷達觀測系統架構
  • 圖2 現場雷達作業情形

非接觸式海床地形測量之自主關鍵技術包括雷達硬體改裝技術、高速訊號取樣技術與影像分析技術,此一技術是利用X-band雷達所測得之海面回波影像為依據,導入線性波分散關係理論,從雷達影像之波紋特徵反演出觀測區域之水深資訊(系統架構及現場作業詳圖1、2)。為確認雷達解算結果之準確性,透過監測臺南鹽水溪河口海床地形之結果,並利用現場出海船測資料進行比對發現,雷達與現場船測資料的相關係數可達0.91(觀測結果與比對結果詳圖3、4)。

雖然雷達遙測水深技術的準確度與量測範圍不若聲納技術高,但雷達遙測水深技術其優勢為低成本、低風險、快速作業與在災害型天氣期間之作業可能性,能快速有效獲得大範圍空間海域之水深資訊。根據統計,臺灣環島現有海堤設施計約有390 km,這些海堤區域前方之淺水區水深地形監測若全仰賴現場船測,其所需花費之調查成本將十分可觀;此外,臺灣環海氣象條件複雜,夏、秋兩季恐受颱風侵襲,冬季則有東北季風之影響,限制了一般中小型船艦能出海進行水深量測之作業時間。而雷達觀測設備架設在岸邊就可持續進行作業,可免除搭船出海作業之成本、風險與時間;因此,可將本發展中之雷達技術定位為大範圍、低成本及粗略式之海岸地形觀測技術,目的在掌握大範圍海岸地形之變化趨勢,做為視需要在局部地區辦理傳統船測之重要參考(雷達與現場船測技術整合作業規劃流程詳圖5)。

  • 圖5 雷達與現場船測技術整合作業之規劃流程