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【智在家鄉】APP即時查看回報災害 雷達、光達技術守護回家之路
【智在家鄉】APP即時查看回報災害  雷達、光達技術守護回家之路

▲第四屆聯發科技「智在家鄉」參賽團隊「跨時空災害防衛隊」、「LiDAR監測e起來」皆提出利用雷達技術觀測災害資訊,盼降低誤判,並可留有更多預判時間。

▲第四屆聯發科技「智在家鄉」參賽團隊「跨時空災害防衛隊」、「LiDAR監測e起來」皆提出利用雷達技術觀測災害資訊,盼降低誤判,並可留有更多預判時間。

匯流新聞網記者王佐銘、李映萱、胡照鑫、徐以琳、許哲綱、劉宇軒、李盛雯/新竹報導

2009年莫拉克風災導致小林村滅村後,政府開始重視大規模崩塌災害議題,利用高精度光達儀器量測地形,已在全台判視出五千餘處潛在大規模坍塌地。但在中央機關嚴格防堵災害發生的同時,仍出現台鐵北迴線太魯閣號出軌的人為意外,以及蘇迪樂風災導致烏來一夕山林變色等事件,使得原災害監測系統常被認為沒發揮應有作用。本屆聯發科技智在家鄉數位社會創新競賽中2組團隊「跨時空災害防衛隊」、「LiDAR監測e起來」皆提出利用雷達技術觀測災害資訊,盼降低誤判,並可留有更多預判時間,帶給台人更安全的生活。

「跨時空災害防衛隊」團隊成員橫跨產、官、學,長期執行政府機關計畫監測坡地災害,累積了豐富經驗,為優化過往系統不足,本次計畫透過整合「雷達衛星對地觀測系統」,以及開發「災害觀測物聯網」與「災害觀測APP」三項系統,串連災害知識與資訊,進行線上即時發佈,以填補災害資訊落差,可讓當地居民立即知道居處山坡潛勢災害出現的位置與型態、主動投入在地觀測,共同守護家鄉安全。

團隊表示,團員中鄰近烏來的政大教授,在某次教學時利用烏來的坡地災害作為案例,學生舉手反映表示,自己就住在烏來,卻完全不知道有這些災害監測正不斷進行。此外,烏來的豪雨常來得很臨時,公部門即使有做監測,但資料卻來不及揭露,導致居民可能錯失最佳撤離時機。為達到預防性避災目標、不再發生2015年蘇迪樂颱風造成三千多人受困烏來地區的狀況,故選擇率先落地該處實測,盼未來可替居民爭取更多避難的黃金時間。

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▲災害觀測通報APP將顯示地區歷史災害目錄,若民眾發現潛在環境威脅,可立即拍攝、分享定位資訊。

團隊說,他們深知環境災害的監測要能真正發揮效用、永續發展,絕對需要在地居民加入。團隊中就有任職於烏來區公所的原住民成員,發現原住民百年來的文化早有防災與避災等知識,只是缺乏跟現代科技橋接。「跨時空災害防衛隊」期盼在政府資源有限的情況下,透過科技、在地知識與原鄉住民共同努力,將許多專業知識轉譯給原住民部落,同時預判潛在災害並建立完善的治災機制,達成自主防災的目標、降低天災事件安全危害與部落的社會經濟衝擊。

團隊整合「雷達衛星對地觀測系統」,於雷達回波不佳的重點邊坡設立雷達衛星角反射器,長時間、大規模監測烏來區的地表變動;同時邀請居民隨時隨處將發現的可能災害徵兆,拍攝影像與分享位置,上傳至「災害觀測APP」,彌補未設立雷達的不足;再透過「災害觀測物聯網」,整合上述結果回傳雲端,用Google街景圖呈現遠端與在地端的災害資訊,讓民眾一目瞭然;最後藉由開發中的災害資訊平台整合所有資訊,除了固定每月提供報表,居民靠手機就能掌握環境變異的整合資訊,提早得知家鄉邊坡與土砂災害的前兆,平台還會在災害發生時即時推送警報,讓民眾有充分時間逃生。

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▲當災害觀測物聯網整合完雷達監測及居民的災害觀測回報資訊,將會透過APP讓民眾了解即刻災害潛勢。

團隊「LiDAR監測e起來」則是著眼近年舊有、新建公共工程變位破壞與軌道建設因異物入侵釀成的慘劇,使用光達(Light Detection And Ranging, LiDAR)做為防災科技的應用,藉此即時、全面性掃描需要監測的環境,24小時守護著臺灣交通軌道與山坡地居家安全。

團隊表示,台灣位處板塊交界帶,地震頻繁,同時亦處在季風氣候帶,常受豪雨、颱風侵襲,自然邊坡易受降雨、地震或人為開挖影響發生破壞。此外,隨著建築年代鐵路周邊防護設施以及電氣線路資產日益老化,全島鐵路鄰近邊坡巡勘與線路的巡視工作較難以達到即時偵測,較無法立即避免與預防突發性的災害。為防止災情擴大及提供災害預警,團隊認為針對可能發生變位的地點進行監測並提出預警是防災重要的一環。

團隊指出,目前政府等相關機構的監測採取單點及移動式測量,不但難以呈現整體資訊,也會出現誤差較大的問題,且累積的巨量資料因為缺乏系統性整理,分析成果獲取緩慢,導致整體辨別成效不彰。對此,團隊特別使用光達掃描設備(LiDAR)進行變位監測,並納入人工智慧物聯網(AIoT)技術,除了能夠以三圍掃描立體呈現資訊,再加上定點式測量控制誤差,最後將巨量資料進行簡化,即時上傳雲端伺服器,一旦監測到異常變動,可透過團隊開發的AI異物入侵演算法自動分析,以達到即時監測並發布預警的效益。

團隊解釋,光達掃描儀可分為發射器與接收器端,待光達發射的雷射脈衝自發射器端發射出去回到接收器端的飛行時間,配合光速與時間的轉換公式,即可判斷感測器與物體的距離。也因為光達有這樣的特性,成為本計畫最不可或缺的技術,只要將機台固定好位置後即可開始進行全天候即時變位監測與分析,進而獲知待測物位移的情形。

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▲光達掃描加值應用包括建立完整3D地圖建構、距離監測、區域警報以及智慧預測等。

「LiDAR監測e起來」團隊在光達監測上分為「小變位位移」及「大變位異物入侵」兩部分。小變位位移偵測目標為道路、擋土牆等,又或是掃描視距範圍內的邊坡或工程基地;大變位位移則是針對整個防範區進行異物闖入偵測,例如輕軌列車行經路口時,是否出現車輛及人員入侵軌道。此次計畫開發的「智能LiDAR變位預警監測與即時告警系統」以高雄輕軌及新店達觀社區作為系統開發案例,分別針對大變位異物入侵及小變位位移進行技術開發驗證。

團隊選定驗證地點之一的高雄輕軌,為台灣少數與公路共構的軌道系統,由於路口不會設置遮斷桿,若有行為不當的汽機車駕駛常會造成車輛與輕軌列車的擦撞,除了使駕駛員承受莫大壓力,乘客也有安全上的疑慮。與高雄捷運局合作後,於高雄市輕軌系統C13、C14區域(近駁二特區),進行了大變位光達異物入侵偵測系統配置,能即時通知輕軌駕駛員路口狀況,並蒐集路口車況數據以便後台大數據分析。團隊利用這些資料來增強訊息發布的能力,以利駕駛員於事故發生前能預先感知,提升道路安全。

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▲系統透過兩支光達固定機站持續掃瞄、覆蓋偵測路口,整合輕軌列車到達訊息、突發事件統計資訊、現場即時影像畫面、障礙物偵測即時顯示訊息,可即時告警列車駕駛員。

小變位位移監測方面,鑒於102年新北市新店達觀鎮 A2 社區曾發生邊坡防護的擋土牆崩塌,基於山坡地變位監測與保障住戶安全為目標,團隊於今年訪視後,隨即設置並啟用儀器,除了可以即時清楚了解變位值是否超出系統所設定的警戒值,長期觀測也能提供使用者作為潛變監測分析,並將警訊以物聯網的方式傳達到待測物或可警示民眾的行動裝置,達到預警的效果。

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▲團隊於新店達觀鎮A2社區2013年曾發生破壞的擋土牆坡前之中庭進行監測,現仍發現有錨頭滲水與微裂隙等情況。

團隊表示,此次所開發的「智能LiDAR變位預警監測與即時告警系統」目前共有五大功能,包括每小時即時變位量、累積變位量、歷史累積變位量瀏覽、歷史變位資料下載以及變位警戒值等,希望藉由光達廣域、即時偵測的特性,配合人工智能演算提供即時性、可檢視性以及未來可預測性,兼顧突發狀況即時告警,以及大規模災害預測的雙重面向,維護台灣居安與路安。待範例場域完成訓練與系統開發後,未來將無償推廣至台灣山區列管具有結構安全疑慮的區位,還有易發生異物入侵軌道與建築等地點,透過LINE即時推播異常告警訊息,藉此提升交通系統與居住安全性。

新聞照來源:CNEWS資料照

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