Delineation of utilization classification in response to slopeland disasters

For effective management of agriculture utilization on the slopeland, the competent authority of soil and water conservation had worked out the slopeland utilization classification (SUC). The criteria of SUC including slope, effective soil depth, erosion degree and parent-rock are used to delineate the spatial distribution of optimal utilization for agricultural, animal husbandry, forestry and strengthened conservation lands. According to SUC regulation, the interpretation of SUC should follow the results of field investigation. However, the constraints of field investigation occur frequently due to labor and time consuming in the current SUC work. Fortunately, the techniques of the remote sensing and huge big data become advantage and popular. How to select the optimal data for SUC criteria extraction is important. The original purpose of SUC was promulgated for agricultural production. However, under the changes of land use, policy and climate, the main works of soil and water conservation should be adjusted from agricultural production to environmental conservation and/or disaster prevention. Therefore, the adjustments of SUC are one of the crucial issues. Besides, the slope calculation was based on cadaster unit so the area of steep slope in a cadaster unit with heterogeneous slope was easy to be flatted which caused insufficient delineation of conservation land and will result in potential of soil and water loss on the slopeland. In addition, the frequent cases of cadaster mergence and segmentation increase the difficulty of management. In response to slopeland disasters prevention thinking (DPT), the cadaster unit on slopeland management should be replaced. Under consideration of current regulation and SUC work, this study proposed two stages of advance research. In the first stage, the current SUC criteria were extracted by big data for the purpose of labor reduction on field investigation. Slope was calculated by digital elevation model (DEM); effective soil depth was estimated by soil map, land use map and soil depth index; erosion degree and parent-rock were interpreted by land use map. The interpretation results of four criteria were verified with investigated cadaster provided by Soil and Water Conservation Bureau (SWCB) from 2011 to 2016. The suitability of SUC derived from multiscale big data was discussed. In the second stage, the cadaster unit will be replaced under consideration of Spatial Planning Act and effective management slopeland. In response to DPT, slope derived from topographic homogeneous unit and factors of buffer zone and/or landslide sites were considered to replace the current criteria for establishing SUC with DPT. The results interpreted by current criteria showed that the well fitness of slope was calculated by 5-meter DEM; effective soil depth can be indirectly estimated by soil depth index even though the soil map in Taiwan was incomplete; erosion degree and parent-rock was dynamic change with disaster events so the disaster map was recommanded to interpret the land of strengthened conservation. Results of SUC with DPT shows that: (1) SUC map in Taiwan should be established without cadaster and then can be added value by cadaster to avoid the interference of cadaster change; (2) the criteria of knickpoint and buffer zone were added for disaster prevention; (3) under consideration of functional zone in Spatial Planning Act, suitable land for forestry defined by topographic homogeneous unit can be a reference to delineate the environmental conservation zones.山坡地土地可利用限度分類乃水土保持主管機關為管理坡地農業使用而訂定，將山坡地依坡度、土壤有效深度、土壤沖蝕程度、母岩性質等查定基準，分為宜農牧地、宜林地以及加強保育地。依山坡地土地可利用限度查定工作要點之規定，山坡地土地可利用限度分類之判定須以現場勘查結果為依據，然查定人力不足致使工作耗時費工，幸得大數據建置及遙測技術已逐趨成熟，如何善用大數據萃取查定基準有其需要。山坡地土地可利用限度分類制定之初係以農業生產考量，然隨著土地利用、政策及氣候之變遷，水土保持工作方向漸由農業生產轉為保育防災，因此山坡地土地可利用限度分類基準有修正之必要。此外；現況之坡度係以地籍為分析單元，在地形非均勻坡時；地籍單元內之陡峭區位易被平緩，造成保育地劃定不足，增加坡地水土流失之虞，加上地籍合併分割易造成查定更新之困難，因此在防災思維下，山坡地管理宜跳脫地籍框架。 在現行法令及查定工作之考量下，本研究提出兩階段精進之研究，第一階段考量為精簡野外調查人力，利用大數據萃取現有查定基準，以數值高程模型計算坡度；土壤有效深度採用土壤圖、土地利用圖及土壤深度指標進行推估；土壤沖蝕程度及母岩性質則以土地利用圖加以判定，四項基準判定結果以水土保持局提供之2011~2016年全臺查定成果之地籍進行驗證，探討多尺度大數據圖資運用於山坡地土地可利用限度分類之適宜性。第二階段考量國土計畫法之施行；以及山坡地有效之管理，特跳脫地籍框架，在防災思維下，四項查定基準除保留地形均質區為坡度單元，另增加緩衝帶及崩塌區位等因子取代既有查定基準，建置具防災思維之山坡地土地可利用限度分類。 善用大數據依循原有查定基準之分析結果，顯示不同數值地形模型坡度之計算，以5m x 5m解析度在實際運用上較適宜；因台灣土壤圖未建置完整，土壤有效深度可由土壤深度指標間接推估；土壤沖蝕程度及母岩性質係隨災害事件動態變化，宜以災害地圖作為加強保育地之判定依據。打破現有查定基準之分析結果，顯示(1)跳脫地籍框架，事先產出全台山坡地土地可利用限度分類圖資，再利用地籍圖作加值利用，可避免查定工作受地籍變動影響；(2)加入遷急線及河道緩衝等查定基準，可增加自主防災確保山坡地災害管理之落實；(3)考量國土計畫法之功能分區，地形均質區判定之宜林地區位，可作為國土保育地區劃定之參考。摘要 i ABSTRACT iii 目次 v 表目次 viii 圖目次 xii 第一章 前言 1 第一節 研究動機 1 第二節 研究目的 2 第三節 研究架構 2 第二章 文獻回顧 4 第一節 山坡地土地可利用限度查定工作之歷程 4 一、 日治時代查定工作 4 二、 奠基時代查定工作 5 三、 示範及推廣階段 5 四、 水土保持法制階段 7 第二節 現行查定工作檢討 8 一、 他國農業使用之分級標準 8 二、 現行查定基準執行之困難與分析方法之回顧 15 第三節 山坡地範圍劃定之檢討 24 第四節 國土計畫法之分區劃定 26 一、 國土計畫法立法背景、精神及目的 26 二、 國土計畫法之功能分區 27 三、 環境敏感區相關法規回顧 30 四、 「山坡地土地可利用限度分類標準」之定位及應用層面檢討 31 第五節 山坡地開發之退縮距離 36 一、 地形均質區緩衝帶之相關回顧 37 二、 河道緩衝帶之相關回顧 38 三、 坡度遷急線退縮距離之相關回顧 39 第三章 材料與方法 41 第一節 研究樣區 41 第二節 研究材料 43 一、 數值高程模型 44 二、 土壤圖 46 三、 土地利用圖 48 第三節 研究方法 48 一、 大數據於現行山坡地可利用限度分類之分析方法 48 二、 山坡地範圍劃定方法 63 三、 防災思維下山坡地土地可利用限度分類之劃定方法 66 四、 符合度分析 69 五、 小結 72 第四章 結果與討論 73 第一節 大數據於現行山坡地土地可利用限度分類之結果 73 一、 坡度分類結果 73 二、 土壤有效深度分類結果 88 三、 土壤沖蝕程度分類結果 99 四、 母岩性質分類結果 102 第二節 山坡地範圍劃定結果 104 一、 海拔100 m以上之平坦區位 107 二、 堤外養殖場之土堤 108 三、 海岸或河岸防風林 109 四、 砂石場與人工池塘 112 五、 高速公路路堤 113 六、 小結 113 第三節 防災思維之山坡地土地可利用限度分類結果 115 一、 分類結果 115 二、 分類案例說明 121 第四節 大數據應用之可行性探討及實務操作建議 123 一、 查定基準對分類結果之影響程度 123 二、 可行性探討 124 三、 實務查定操作建議 125 第五章 結論與建議 128 第一節 結論 128 第二節 建議 129 參考文獻 13