台灣地震損失評估系統提升政府救災應變
近幾年來全球地震災害事件頻傳，光是今年1~3月份就在紐西蘭基督城、中國雲南、日本宮城外海…等地區出現芮氏地震規模6.0以上的大地震，不僅造成大量的人命損傷，其在經濟上的損失更是難以計數。而台灣身處環太平洋地震帶，不僅活動斷層遍佈於全島，自1736年以來，平均每20年就會發生一次超過百人傷亡的地震，再加上現在台灣社會工業化與都市化程度的日益增加，人口分布日趨於密集的結果，一旦不幸發生大規模地震，其後果預料將會十分嚴重。

國家地震工程研究中心震災模擬組長葉錦勳表示，與颱風、洪水及土石流…等其他種類的天然災害相比較，地震發生的時間、地點和規模均有極大的不確定性，其有效預警時間通常僅有短短的數秒至數十秒鐘，一旦發生就有可能立時造成嚴重損失，難以在第一時間進行預防與規避。「這唯有透過諸如早期預警、耐震補強、防災規劃/教育/演練、災後應變計畫、地震保險…等工程/非工程手段，才能有效於震後加以應變與復原重建，並將原先可能造成的損失降至最低。」而這往往需要以震災境況模擬與其風險評估為基礎才可有效實行。「由此可見開發台灣地震損失評估系統實有其迫切的需要。」

台灣地震損失評估系統的發展背景
有鑑於此，國家科學委員會與經濟部於民國87年時，便委託美國RMS公司開發第一版的地震損失評估系統─HAZ Taiwan，並由國家科學委員會防災辦公室與國家地震工程研究中心提供相關本土資料庫與分析模式以協助其運作。不過由於此一版本系統仍延用美國HAZUS 97分析模式，無法隨著台灣本地資料庫日益完備提高其評估精確度。舉例來說，在HAZ-Taiwan中預設斷層線均為連續，但根據921大地震實際調查結果，台灣地表斷層線常有許多分支出現；另一方面，以本土資料為基礎，所制定的新地表震動衰減律與場址效應修正模式，也無法僅靠改變係數的方式在系統內進行修正，這使得HAZ Taiwan所評估的結果與實際狀況產生很大的落差。

除此之外，HAZ-Taiwan還使用了許多如CodeBase、Crystal Report、Spread Sheet、DynaZip、Ultimate Toolbox…等商業用的程式庫或工具軟體，不僅造成系統維護人員的工作量加重，其工具與程式庫之間也常因此產生衝突而無法順暢運作。為一次解決上述問題，國家地震工程研究中心重新發展新一代的TELES，同時僅採用Visual C++與MapInfo的MapBasic兩套程式語言做為其開發工具，讓整體系統更加結構、模組與物件化。葉錦勳認為：「TELES提供給國內相關分析及決策單位一套統一的區域性或全國性地震災害損失評估方法，可避免因為個別研究單位評估結果所採用的標準不一致，彼此之間產生難以比較的問題。」

系統架構與其應用方式

▲ TELES分析流程與架構。

TELES的分析流程與架構如圖1所示，共可分為地震災害潛勢分析、工程結構物損害評估、地震引致的二次災害評估、直接社會經濟損失與問接經濟損失…等4~5個模組。而每一項模組依其所評估對象的不同，又可再細分為數個次功能，如地震災害潛勢分析模組可運用地表運動及地層破壞功能，推估地震發生時的破壞力與災害形勢；而工程結構物損害模組則可依地震災害潛勢分析的結果，透過對一般建築物、交通系統、重要設施、民生系統…等項目的震損評估模型，分別計算出其所可能造成的結構物損壞狀況。

葉錦勳表示，為了TELES的評估結果具有可信度與實用性，該系統已事先收集好的大量的人文與工程結構物資料庫(包括行政區域畫分、不同時段的人口動態分佈、各村里工商企業經濟活動、各類工程結構物、重要設施、交通系統與民生系統…等項目的種類、數量、成本與與結合GIS的分佈狀況)、震災潛勢資料庫(像是歷史性地震事件震央位置、震源深度與規模、活動斷層空間分佈、走向與活動機制、數位化地質圖…等) ，以及進行震災潛勢分析、工程結構物損害評估、人員傷亡與經濟損失評估…等所需的模式與參數值。「無論是使用者僅輸入極少量參數，或是再自行提供品質更詳細的地區性資料，甚至是配合其它更為精確的分析模式，TELES都可進行處理。」

以震災早期評估為例子，葉錦勳說，經常見到在強震發生之後，受災地區因為電力或通訊系統受到破壞，使得該地區災情狀況無法在第一時間回報到中央，造成災害應變中心難以即時掌握有效災情規模與分佈資訊，以便做出正確的救災處理。為了解決此項問題，TELES已經與中央氣象局的地震速報系統進行串接，在接到該局提供的地測報資料後便會自動啟動，並依據其所發佈的地震規模、震源深度與震央位置…等資訊，先概估出PGA(Peak Ground Acceleration)超過80gal的區域(約略等於震度5級)做為可能受災範圍，並計算其強地動參數。葉錦勳說：「由於各分區的建物數量及人口動態分佈…等資料已事先建置在資料庫內，因此我們可以根據其強地動的推估結果，進行可能的一般建物損害與人員傷亡評估，並將此評估資訊透過簡訊或其他方式提供災害應變中心參考。」一般而言，為符合緊急應變需求，此計算時間通常都會在10分鐘內完成。


▲ 只需在TELES的操作介面上輸入相關的參數後，系統就會自動產生預測的震災結果。

除了上述應用之外，TELES還具備震災境況模擬與震災風險評估的功能。葉錦勳表示：「與震災早期評估的做法很類似，但震災境況模擬與震災風險評估所使用的是地震的歷史參數，以機率理論..等方式推估某一地區可能發生的各種地震狀況與建物承受風險，讓縣市政府在規畫人員、機具、醫療設施、臨時避難所與民生必需品…等救災資源分佈與數量，以及交通、電力、自來水…等地下管線系統的搶修策略時，都能夠達到最佳化的目標，並進而擬訂合理的風險管理分散機制。」而這些事先大量模擬出的結果，又可做為執行震災早期評估功能的重要參考項目，以減少因中央氣象局地震參數有誤而產生評估偏差的結果。


▲ 結合地理資訊，TELES能顯示出房屋倒塌的數目。

未來發展方向
TELES將各種本土人文與自然…等資料數位化，並與GIS（Geographic Information System，地理資訊系統）整合建置於其資料庫內，除可供使用者快速查詢外，後續更可利用災害損失評估電腦運算的方式，對其進行地震風險與損失評估的計算、比較、評估與推測。「以往這些工作都需要以人工進行整理、判斷，不過在導入TELES之後，上述工作項目即可即時自動化處理，以減少人力成本與縮短分析時間。」這不僅讓各級政府有關單位在地震發生時即可了解災害可能造成的損失及分佈範圍，亦可同時達到防震減災的目標。

未來國家地震工程研究中心將會再持續收集整理、更新維護各項基本資料計劃，並與產、官、學界…等單位共同合作，以研發更新、更為精確的震災境況模擬暨風險評估模型。「下一步TELES會與經建會和內政部主導的國土資訊系統結合，以及強化在重要設施、交通與民生系統…等方面的系統分析功能，讓損害與修復成本、時間、人力、材料、機具…等項目之間的關係更為明確，以確保其所依據的分析參考資料都可維持在最新的狀況，提高地震災害損失評估的準確度與實用性。」而除此之外，「我們還打算整合不同領域研發成果，依照使用者的需求，開發適合其使用的地震風險評估應用軟體。」葉錦勳表示，像本土化的公路系統地震風險評估軟體就其可能發展的選項之一。