防災資料視覺化之應用(中)

(本篇刊載於教育部103年校園災害防救實務暨理論研討會論文集)

蔡孟涵 國立臺灣大學氣候天氣災害研究中心
康仕仲 國立臺灣大學土木工程學系
賴進松 國立臺灣大學國立臺灣大學水工試驗所
譚義績 國立臺灣大學生物環境系統工程學系

三、災中預警及應變

       在災害來臨期間，各防災單位都進入緊急戒備狀態，要面臨瞬息萬變且來源複雜的災害資訊，故臺大天災中心在災中應變的階段，發展出各種淹水預警、分析研判等模組，可提供大氣、水利、坡地等不同決策單位使用。在本章節中，將介紹「防災資訊儀表板」及「防災決策支援系統」二套以水利為主的系統，並說明其應用於淹水警戒及水情資訊處理之效益。

1. 防災資訊儀表板    

       水災的預警須在短時間內分析大量且多維度的水情資料，以臺灣水利決策單位－水利署為例，其目前使用之雨量警戒值淹水預警系統，是利用經驗模式定出全台各鄉鎮市區之警戒值，當即時雨量超過警戒值即發佈淹水警戒，此系統已應用於近年各颱風豪雨事件之應變操作，結果顯示其在實務運作上能達到預警效果，但其對於觀測雨量、淹水警戒值以及地理資訊等不同來源資料之間並沒有做足適當的連結，導致水災應變人員仍浪費時間在水情資訊之間來回比對與查詢。故臺大天災中心研發一「防災資訊儀表板」，幫助應變人員提升判讀淹水警戒資訊的時間，提升其應變效率。詳細內容可參閱以下文章：宋爾軒、蔡孟涵、康仕仲、賴進松、譚義績 (2014)，「防災資訊儀表板開發研究」，災害防救科技與管理學刊，第3卷，第1期，69-94。

(1) 開發目的

       「防災資訊儀表板」利用資訊視覺化方法以及資料互動模組進行開發，讓水利署災害緊急應變小組的決策人員進行水情資訊的接收及比對，所提供之資料提示模組能縮短決策人員檢索防災資訊的時間，並降低判讀多維度資料的困難度，且可讓決策人員針對特定的屬性資料進行不同範圍的檢視，達到提升研判淹水警戒資訊效率之目的。

(2) 系統說明

       「防災資訊儀表板」的介面分成三個區塊，分別顯示：(i)全台各直轄、縣轄市中降雨量達淹水一級、二級警戒的鄉鎮市區。(ii)全台降雨量達一級、二級淹水警戒鄉鎮市區清單。(iii)各雨量站之時雨量組體圖，如圖7所示。在介面設計上，「防災資訊儀表板」使用三種資料互動模組：(i)資料提示、(ii) 資訊刷、(iii)動態查詢，使防災資訊儀表板具有視覺化呈現、動態探索、焦點呈現及直覺操作等優勢，讓使用者能在同一介面中瀏覽核心的資訊，並藉由與資訊互動，可進一步的探索、發掘資訊間之關聯性。在「防災資訊儀表板」的左半部，以地圖的方式提供全台灣各鄉鎮市區區域淹水的警戒資訊，右上半部呈現警戒鄉鎮市區列表，右下方設計一時雨量組體圖，以長條圖顯示目前時間與前三個小時之整點時雨量。

圖7、防災資訊儀表板的介面

(3) 視覺化應用

       當使用者以「防災資訊儀表板」查看淹水資訊時，將滑鼠游標移到目標物上方，即會顯示一視窗（如圖8所示），內含有淹水警戒時間、地點、警戒影響的村里、1、3、6、12、24小時累積雨量值以及其淹水警戒雨量值等，並用紅色粗體字顯示由何種降雨延時（例如：降雨延時12小時）造成淹水警戒。

圖8、資料提示模組的應用

       就雨量分級而言，「防災資訊儀表板」設計之時間拉桿（如圖9所示），其間隔為1毫米小時，讓使用者藉由變換雨量值查詢達到不同雨量標準（如：豪雨、大豪雨）的鄉鎮市區，其中，以橙色表示鄉鎮市區之24小時累積雨量超過或剛好等於所設定之雨量標準；以藍色表示鄉鎮市區之24小時累積雨量未超過所設定之雨量標準。 

圖9、動態查詢模組

       以潭美颱風（民國102年8月）為例，如圖10所示，民國102年8月21日下午5點10分，在淹水二級警戒的鄉鎮市區中，降雨量達到大豪雨標準的鄉鎮市區有新竹縣五峰鄉、尖石鄉以及橫山鄉，還有台中市西屯區以及新北市新店區；到了下午7點10分，降雨量達到大豪雨標準的鄉鎮市區為新竹縣尖石鄉以及關西鄉，還有苗栗縣銅鑼鄉以及新北市新店區。而在這期間，所有鄉鎮市區之降雨量皆未達超大豪雨標準。             

圖10、動態查詢模組應用於降雨量標準的查詢

2、防災決策支援系統

       現有的體制中，當災害來臨時，決策者及決策幕僚首先面對從各地回報的大量資料，必須人工彙整不同的網路、資料庫等外部資訊，再定時向上層單位報告，分析組在收到報告資訊後，利用水利相關系統做水情分析，最後上報給決策者。從以上過程可看出，決策者收到的報告與分析結果往往不具即時性，主要是由於在處理大量災情資料上特別耗費時間，同時也須投入大量人力，且決策者與決策幕僚所握有的情報資訊性質亦不同，影響了上下傳達資訊的效率。故臺大天災中心開發一「防災決策支援系統」，解決防災資訊一致化的問題，並提升情資訊處理之效率。詳細內容可參閱以下文章：蔡孟涵、黃詩閔、康仕仲、賴進松 (2013)，「防災決策支援系統」，災害防救科技與管理學刊，第2卷，第2期，21-33。

(1) 開發目的

       「防災決策支援系統」將防災應變的資料整合及作業過程標準化，用以提升防災應變作業效率，並藉由資料的定義、分類及記錄，讓防災資訊依照定義之模式管理，且建立不同防災資訊間之串聯及互動關係，達成資訊自動化，同時提升資料的正確性，可有效減少時間及人力成本。「防災決策支援系統」並以視覺化方式呈現不同領域之整合資訊，藉由標準圖資化及分層顯示，決策者可即時掌握重點資訊，並可選擇觀看希望深入了解的資訊，使決策者能快速於大量資料中確實找到所需要的資訊，提升整體災害緊急應變作業之效率。

(2) 系統說明

       「防災決策支援系統」定義三種互動展示方式：(i) G-View (Global View)：示大尺度、概念性的資料，包含大量的圖形及少量的文字，無操作性，提供各項災情資料的導覽，使決策者在短時間內掌握關鍵資訊名目。(ii) D-View (Detail View)：顯示中尺度資料、完整的圖形、基本的文字或數字，底圖顯示範圍為全國各縣市，提供簡易的滑鼠移入（Mouse Over）操作，並考慮顏色對人類判斷之影響，可幫助決策者快速比對更多維度資料。(iii) I-View (Interactive View)：顯示小尺度資料、詳細的文字或數字，底圖顯示範圍為縣市、鄉鎮市，提供使用者透過滑鼠點選來探索及查詢更深入的資訊。此三種層級之介接之資訊及分類如表1所示。

表1、DISS介接資訊分類表

(3) 視覺化應用

       「防災決策支援系統」採用國立臺灣大學氣候天氣災害研究中心所客製化之地圖，其地圖為互動式多階層向量底圖，可依介面需求縮放，並具地圖位置與文字可雙向連結功能。在配色部份，以人為中心的設計考慮顏色對人類判斷之影響，進行配色設計，讓決策者能快速比對及探索多維度的資訊。

       另外，為使決策者在使用本系統時，能有效閱讀資訊，我們在各個層級的操作介面上，亦使用人為中心設計的方式進行資訊排列，如圖11所示。G-View以導覽方式呈現大尺度資料，讓使用者可瀏覽關鍵資訊項目，在短時間內掌握關鍵訊息；D-View則以G-View資訊項目為主題，提供基本的災情資訊，使決策者能對各項資訊有基本的了解以提供判斷基準，操作上設計由決策者以滑鼠移入G-View中相關主題，便自動顯示基本資料；I-View為互動式設計，當決策者認為D-View提供的資訊仍然不足，可再點選該資訊項目，以獲取更深入的情報，包含詳細的文字敘述及數據統計。在使用上，決策人員亦可依照不同需求，將DISS進行雙螢幕或多螢幕之排列，以利比對及監看警示訊息（圖12）。
  

圖11、G-View、D-View及I-View之間的關係

圖12、多螢幕之模擬示意圖（康仕仲等，2010）

3、小結

       臺大天災中心開發之「防災資訊儀表板」及「防災決策支援系統」，是為了解決災害期間資訊複雜及一致性之問題，可供防災人員於災中進行即時且有效之應變。「防災資訊儀表板」針對水情資訊為主，提供防災第一線人員進行水情資料搜尋及比對，讓防災人員減少檢索及判斷防災資訊之時間，以達提升淹水警戒研判效率之目的。而「防災決策支援系統」藉由資料的定義、分類及記錄，讓防災資訊依照定義之模式管理，並建立不同防災資訊間之串聯及互動關係，達成資訊一致化及自動化，同時提升資料的正確性，可有效減少時間及人力成本，進而提升情資訊處理之效率。