策略剖析工具─以濁水溪綜合流域治理為例

（本篇刊載於2013臺灣災害管理研討會論文集）

楊政玹、劉晉瑋、翁琬晴、蔡孟涵、康仕仲 國立臺灣大學土木工程學系
傅金城、江申 國家災害防救科技中心

摘要

       現今的流域治理理論多以整體性的觀點來進行討論和規劃，希望達成上下游開發時的一致性。但現實上河川流域之不同區塊往往由不同的單位治理，在進行跨部會的策略分析任務時，常因切入觀點的不同或是資料理解的差異，造成溝通不易的狀況，導致難以進行決策判斷。過去在進行河川治理協調會議時，跨單位間缺乏適當的資訊交流方式，使得參與會議的決策幕僚難以掌握或理解會議中來自不同單位之資訊，以致於無法做出整體性的決策。因此，本研究提出一策略資料剖析工具，以資料剖析與視覺化互動操作的方法，幫助參與流域治理之幕僚人員對資訊的理解，進而改進會議的決策效率。本研究提出之「資料剖析方法」可以讓使用者從不同的資料切入點來探索資料（如治理策略或次集水區的切入點），並藉此強化使用者對於會議資料的理解程度。而透過「資訊覺化與互動操作」的方式，使用者可對資料加以比對及探索，可提升討論與決策效率。本研究為驗證策略資料剖析工具之可行性，將開發出之策略資料剖析工具實際應用在「濁水溪綜合流域治理」的案例上。結果顯示本研究所提出的策略資料剖析工具，可以提供使用者清楚易懂的資訊呈現，並容易使與會者理解及進行決策討論，可有效提升決策判斷之效率。

一、背景與動機

       綜合流域治理與規劃，需要跨單位的互相合作與資訊交流，才能進行整體性的政策配合，達到最佳的治理成效。然而，在流域治理的會議討論中，與會人員也必需對跨領域的資訊有基本的認知與掌握，才能夠比較出各種治理方案的可行性與優劣差異，進而討論出最適合的治理方案。一般來說，流域治理的會議開始前，會先由工程團隊依據現況與經驗，設計出幾種可行的治理方案，再到會議中向各相關部會的決策討論者進行提報，決策團隊再從中決定出最佳的方案。但在進行決策時，往往需在有限的時間內進行判斷及評估，故工程團隊準備的可行方案常是透過投影片的方式向決策者提報，使得決策團隊在有限的資料中，難以進行資料之探索及比對，對每個方案的影響範圍與效益差異理解有限，故造成決策不易之狀況產生。

       過去許多研究者提出了改善會議決策與討論的方式，蔡孟涵等人於2013年開發了一套防災決策支援系統，透過三種不同的視覺化資訊展示方式，讓使用者可以由淺入深地探索防災資訊，同時提昇資訊傳達的效率，讓決策者可以從大量的資料中找到需要的資訊，幫助進行決策。宋爾軒等人也於2013年提出一套互動資料呈現系統(Interactive Data Visualization System, IDVS)，透過視覺化與互動操作的方式，讓決策者可以直覺化地瀏覽資料，讓決策過程變得更有效率。

二、目的

       在綜合流域治理中，河川的地理資訊、各個集水區的基本資料、可行性的治理策略與方案等等，都是決策研擬時不可或缺的資訊。現今雖然有學者提出決策支援系統，但尚未有針對流域綜合治理之決策工具，故本研究將針對河川之綜合流域治理，利用(1)資料剖析方法與(2)視覺化互動操作方法，開發出一「策略剖析工具」。透過此工具的協助，使用者不但可以在短時間內獲得準確的決策資訊，還能從不同的檢視角度來進行資訊的探索與分析，並在地理資訊與策略資訊中交互比較，進而探討出最佳的治理方案。

三、研究方法

1. 資料剖析方法

       在流域治理會議的過程中，工程專業團隊往往會先準備決策需要用到的資料，提供給決策團隊做為決策的依據，這些資料包含了河川與各集水區的地理資訊，如面積、植被、都市發展情況與所在行政區等等，以及一些可行的治理策略，如洪水調節設施、人工湖、雨水佇留系統等等。由於同一個地區可能有不同的治理策略，或是同一個策略會影響到不同區域，故資料之間的關連及面向都需於匯整及決策時加以考慮，若沒有適當的方式來進行資料的呈現與查詢，很容易造成決策團隊的資訊理解障礙，甚至造成決策的困擾。

       故本研究提出一資料剖析方法，將流域治理資訊分成多種面相進行分析，以幫助使用者理解決策所需要的資料。為讓使用者可以從「治理策略」、「流域資訊」等不同的資料切入點來觀察資料，降低資料理解的門檻，甚至讓使用者可以更進一步進行「細部資料」的探索，本研究提出二種資料剖析的切入點：

1. 以「治理策略」做為資料切入點：目前的決策擬定中，所耗費之成本及其所能發揮之效益是評斷該策略優劣與否的最重要資訊，因此在此方案中，使用者可直接看到各種策略的「整體效益」與「整體成本」的比較，其次才考量其他要素。換言之，使用者若將「治理策略」做為資料的切入點，可以快速理解策略的成本差異，並進行整體效益的優劣比較。
2. 以「流域資訊」做為資料切入點：使用者可看到每個次集水區域的基本地理資訊，以及任一個區域所要進行的治理策略有哪些，提供決策團隊以地理位置或都市開發狀況做為策略實行的考量。換言之，使用者以「流域資訊」做為資料的切入點，可以快速地掌握策略的位置資訊，來判斷策略的涵蓋範圍是否恰當。

       當使用者從不同的切入點進行資料探索後，可以選擇繼續探索更詳細的資料，舉例來說，若以「治理策略」做為資料切入點時，使用者可以進行每個策略資料的詳細檢視，如策略的項目、成本、評估指標或民眾滿意度等等。而若是以「流域資訊」做為資料的切入點時，使用者可以檢視每個區域的詳細資料，如地理環境、社會人文資訊等等。這樣逐步探索的資料剖析方式，可讓使用者利用不同的資料切入點，選擇從不同的面相進行資料的探索與分析，並可以選擇是否要更進一步的查看詳細的資料。透過這樣的方式來呈現複雜交互的流域治理資訊，可以確保使用者對於資料的理解程度到哪裡，且避免使用者在短時間內接受過多複雜的訊息，改善使用者對於資料探究的效率。

2.視覺化互動操作

       本研究進行策略資料剖析工具之資訊視覺化介面開發，將原本是表格化的工程專業資料，如策略項目、成本、評估指標或民眾滿意度等資料，轉換成圖形的方式來表達，讓使用者可以更容易地了解資料間的關聯性與差異性，並藉由視覺化的幫助，從資料中發掘出新的理解與觀點。當使用者要面對大量且具有關連性的資料時，資料的視覺化技術可以幫助使用者找到想要的資料，且加強使用者對於資料的理解，甚至是從中發掘出新的概念。（Korde et al. 2005; Russell et al. 2009）

       在互動操作方面，本研究之介面設計，可讓畫面中的所有圖形都能夠有提示訊息，當滑鼠游標靠近時，螢幕會顯示必要的資訊讓使用者進行操作的判斷。除此之外，大部分的圖形都可以透過滑鼠點擊的方式來操作，讓使用者可以簡單地進行資料的切入分析與切入點的轉換。

四、工具開發

        為了驗證本研究所提出的方法，讓決策人員能藉資料剖析及視覺化互動完整的掌握既有的資訊，並迅速的做出精確的決策，本研究以濁水溪流域為例，利用Tableau Public 8.0配合API的開發，進行策略剖析工具之開發，設計一將決策資訊整體性地進行呈現，並可協助各單位溝通的展示平台。本研究開發之策略剖析工具將介面分為三個部分（圖1），分別展示：1.策略比較圖、2.流域地圖、3.策略詳細資料。

圖1. 策略剖析工具介面區塊

1.策略比較圖

       目前的決策擬定，最重要的參考資訊就是該策略的成本以及其所能發揮的效益，因此，本研究以各策略組合所需的總成本為圖表之X軸、該策略在流量削減所能達到的效益為Y軸，繪製成一張能迅速比較各種策略組合的成本和效益的圖表。此外，此策略比較圖亦以民眾滿意度、環境指標等其他相關重要資訊為半徑，將原本圖表中的點位化為大小不一的圓形，藉由這樣的視覺化展示方式，協助決策者除了在成本和效益間比較外，還能將其他的資訊列入比較。

       如圖2所示，在以民眾滿意度為半徑時，引水設施雖能以最低的成本達到最高的效益，但若需將民眾的滿意度列入考量時，從圖中可以看出引水設施在全部的策略組合當中半徑最小，也就是民眾滿意度相對較低，則該策略組合就不是最佳的策略，而需另外探討其他策略組合的可能性。

圖2. 策略比較圖

2.流域地圖

       臺灣大多數的河川流域面積寬廣，為了能有效的管理，往往將流域分成數個次集水區管理。如圖3，以濁水溪為例，行政單位將其流域從上游、中游到下游分成：龍神橋上游集水區、陳有蘭溪郡坑溪合流前上游集水區、陳有蘭溪匯流口上游集水區、濁水溪主流（永興橋至集集橋）上游集水區等。

圖3.  濁水溪流域地圖（以十大集水區作為劃分）

       工程人員在做綜合流域治理時，便會依循集水區的劃分去做規劃。因此，決策者在擬定決策時就會需要該流域的地圖來了解各策略組合利用了哪些地區做了工程或非工程手段以達流量削減之目的。此外，本研究亦利用了顏色深淺的視覺化展示方式，將策略組合在各集水區所達到之流量削減量以深淺的方式展示於地圖上，讓使用者能清楚且迅速的判斷出該策略組合對此流域內各集水區的流量削減之多寡。

3.策略詳細資料

        為了讓使用者迅速的理解現有資訊所表達的意義且有效的降低資訊理解的門檻，本研究以大量視覺化的展示方式取代了以往大量詳細數據的呈現。然而，從專業人員的角度來看，在某些時候他們會需要詳細的資訊來協助判斷，因此，在策略剖析工具的介面中，有一個部份就是用來展示個策略組合的詳細資訊（圖4），如：所耗總成本的實際數字、削減量的總值、各策略組合所包含的工程與非工程手段等。

圖4. 策略詳細資料

五、使用方式與流程

       在進入「策略剖析工具」之介面後，畫面會先以策略比較圖將工程人員規劃出的策略組合資訊以及該流域之集水區地圖展示出來，此時，隨著滑鼠移動至策略組合圓或是流域地圖的上方，較為精簡的資訊便會在游標旁顯示出來，讓決策者能先以總覽的方式進行各面相的探討比較（圖5）。在初步的看過現有的資訊後，使用者可以決定要從策略資訊或是地理資訊做為資料剖析的切入點。

圖5. 策略剖析工具之介面

1. 以策略資訊做為資料剖析切入點

       藉策略比較圖探索策略與策略間的差異、比較其間的關係，並透過輔助資訊的切換（半徑），讓使用者能從更多不同的面相去探索策略組合的資訊（圖6）。

圖6. 以策略資訊做為資料剖析切入點

       此外，點擊策略組合項目後，側欄部分就會將該策略組合詳細的資訊展示出來，流域地圖也會利用顏色深淺的方式顯示該策略在此流域各集水區的削減量多寡。如圖7，滑鼠點擊「排水設施工程」後，右方顯示該策略的基本資料，及其所使用之工程與非工程手段列表，且流域地圖亦展示出此策略對各集水區的影響程度。

圖7. 點擊策略組合可以查看策略的詳細資料

2.以地理資訊做為資料剖析的切入點

       在策略剖析工具中，使用者亦能從地理資訊去探索各集水區與策略間的關聯性（圖8）。而在使用者點選欲了解的集水區之後，策略比較圖便會將可能影響到此集水區的策略組合以亮顯方式展示出來，並將可能作用於此的工程於非工程手段列出（圖9）。經過策略資訊以及地理資訊的交互探索，使用者便能迅速的掌握原本因過於大量而難以理解探究的資訊，並從中找出最適合該流域的策略組以達有效的流量削減。

圖8. 以地理資訊做為資料剖析的切入點

圖9. 點擊區域可查看有作用在該區的策略與項目

六、結論

       本研究利用資訊剖析方法與視覺化互動操作方法開發一策略剖析工具，讓參與綜合流域治理的工程專業團隊與決策團隊，都可以此工具進行資料之探索及比對，提供決策團隊對河川基本資訊及不同決策方案之理解，提升決策判斷之效率。本研究以濁水溪流域為例，經過實際的導入測試後，發現使用者能藉由策略剖析工具從不同面相去分析及比對現有資訊，且可有效縮短使用者探索資訊的時間，亦由於以視覺化方式呈現專業之內容，非工程背景之人員也能利用此工具獲得需要的資訊。因此，本研究開發之策略剖析工具，初步證實可協助綜合流域治理的人員提昇作業的效率與品質，未來將進行實地之測試，進一步的進行策略剖析工具之驗證及導入，期望本研究能縮短決策人員作業的時間，並協助做出更加全面的決策。

七、參考文獻

Korde, T., Wang, Y. and Russell, A., 2005. Visualization of construction data, Proceedings of 6th Construction Specialty Conference, Toronto, Ontario, Canada. June 2-4.

Russell, A.D., Chiu, C.Y. and Korde, T., 2009. Visual representation of construction management data, Automation in Construction, 18(8), 1045-1062.

宋爾軒、蔡孟涵、康仕仲、賴進松，2013。防災決策資訊視覺化介面之研究-以水災應變為例，2013電子計算機於土木水利工程應用研討會。

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。（2013年8月27日已接受）。