D-Watch 防災資料視覺化展示系統

(本篇刊載於臺灣災害管理學會電子報 第十四期)

康仕仲、楊政玹、吳宗翰 國立臺灣大學土木系
蔡孟涵、楊哲玟、賴進松 國立臺灣大學氣候天氣災害研究中心

一、前言

       臺灣位於東亞沿岸地區，島上的氣候深受大陸型氣候及海洋型氣候的影響，冬季時，東北季風使得北臺灣陰雨綿綿；夏季時，西南氣流常導致豪雨的發生，除此之外，颱風的侵襲也常為臺灣帶來龐大的雨量，由於這些因素導致臺灣時常會有淹水的情況發生。因此，為了讓決策者能在颱風或是豪雨來臨時，迅速地從龐大的雨量資料中找出可能淹水的縣市，協助決策者進行決策分析以降低災損，本研究團隊開發出一視覺化的資料展示系統（Disaster-Watch, D-Watch），該系統能將大量由中央氣象局所預估的雨量數據利用視覺化的方式呈現，以協助決策者快速且精確地作出預先防範之決策。

二、 系統目的

       在颱風或是大雨侵襲時，臺灣從中央到地方都會成立相關的應變中心。在應變中心開設之後，相關的人員便會將中央氣象局預估出的雨量資料整理、評估，最後將預估雨量達到淹水警戒的縣市鄉鎮列舉出來以供相關長官做出適當的決策。然而，處理這些預估雨量資料往往會花費掉相關人員許多的時間，而且龐大的資料量也讓錯誤出現的頻率相對提升。此外，現在中央氣象局的預估雨量資料雖已能從網路上輕易的取得，但是對沒有專業背景的民眾來說這些資料雖易取得卻難以理解，更別提從中判斷哪些縣市在未來可能會有淹水的危險。
       綜合上述的問題，本研究團隊希望開發出一個可以有效縮短資料處理時間、並減少錯誤的系統，並將複雜的預估雨量資料以視覺化的方式呈現，讓一般的民眾也能透過此系統得知哪些地方的降雨量在未來可能會達到淹水警戒，並能依此做出適當的預防措施。

三、 系統介紹

1. 資料來源：
       本系統從中央氣象局劇烈天氣預測系統（QPESUMS）中取得資料，會先將資料過濾後再存入資料庫，且每隔一段時間就重新擷取最新資料，當使用者使用D-Watch時，D-Watch便會透過網站從資料庫搜尋資料，將搜尋結果利用視覺化的方式呈現於介面上（如圖1）。

圖1  從QPESUMS過濾出有效資料並透過視覺化方式呈現於介面上

2. 介面設計:
       本系統目前建立於iOS系統上，且以iPad作為主要的使用裝置。並採用水利署防災資訊服務網中使用之黃色（二級警戒）作為本系統介面上二級淹水警戒之顏色。此外，依照Chang et. al(2009)及Chen et. al(2013)提出之顏色評估及選擇方法，本系統介面之淹水警戒之地區以橘色表示，此二色系依顏色深淺可展現淹水之不同嚴重性。
       如圖2所示。本介面可分為四個部分：（1）臺灣縣市地圖；（2）雨量站資訊；（3）一小時、三小時淹水警戒的切換；（4）各縣市鄉鎮地圖。

(1)  臺灣縣市地圖：在大雨或是颱風侵臺時，決策者可以從臺灣縣市地圖 中看到哪些縣市已達淹水警戒。

(2)  雨量站資訊：系統會將已達淹水警戒的雨量站列舉出來，並顯示該雨量站的預測雨量。

(3)  一小時、三小時淹水警戒的切換：使用者可以在此切換一小時淹水警 戒或是三小時淹水警戒，瞭解雨量站的預估雨量是否達到警戒值。

(4)  各縣市鄉鎮地圖：當使用者選擇任一縣市後，使用者畫面的右側會顯示出該縣市的鄉鎮地圖，並將預估雨量已達一級淹水警戒、二級淹水警戒分別以橘色、黃色，顯示在地圖上。

圖2  D-Watch主要由四個部分組成

四、 使用流程

       D-Watch是從中央氣象局的QPESUMS取得有效的雨量資料，並將結果用視覺化的方式展示，以下將介紹如何使用D-Watch查看一小時以及三小時達淹水警戒的縣市鄉鎮。以下分別說明如何查看一小時及三小時達淹水警戒縣市鄉鎮之流程。

（1） 查看一小時達淹水警戒之縣市鄉鎮
       進入D-Watch後點擊位於左下角的「1小時」，臺灣地圖就會顯示出 已達警戒標準之縣市。此外，颱風侵襲臺灣時常會帶來大量的雨量，容易使得大半個臺灣達到淹水警戒，為了要讓使用者能在第一眼就看出哪些縣市已達淹水警戒，本介面除了在地圖上亮顯（Highlighting）達淹水警戒的縣市之外，地圖的周遭也會將這些縣市列舉出來。
       使用者點擊已達淹水警戒的縣市後，畫面左下方便會列出該縣市達警戒標準的雨量站及其預測雨量，畫面右方則顯示該縣市的鄉鎮地圖，並將已達警戒標準之鄉鎮亮顯出來。以圖3為例，新竹縣已達警戒標準之鄉鎮有竹北市、新埔鎮、關西鎮、竹東鎮、尖石鄉等八個鄉鎮。此外，利用橘色代表一級警戒、黃色代表二級警戒，使用者便能迅速的了解該縣市哪些鄉鎮已達淹水警戒，且可以透過顏色來辨別該警戒為一級警戒或是二級警戒。

圖3  除地圖亮顯外亦會將縣市名稱列舉出來

（2） 查看三小時達淹水警戒之縣市鄉鎮
       查看一小時內達淹水警戒之縣市鄉鎮後，點擊位於左下角的「3小時」，畫面便會顯示在三小時內達警戒標準的縣市鄉鎮。如圖4，苗栗縣在三小時內已達警戒標準。

圖4  查看三小時內達淹水警戒之縣市鄉鎮

（3） 即時的資料更新
       若使用者想要更新資料，可以點擊畫面左上角的「更新時間」，系統便會從資料庫中重新擷取資料。

五、 結論

       本研究提出之視覺化的資料展示系統D-Watch能縮短探索雨量資料的時間，並幫助防災人員能更迅速的知道哪些縣市鄉鎮可能會淹水，以便作出有效的相關策略。並且利用了視覺化的呈現方式，讓防災人員也能迅速的判斷出已經達到淹水警戒之鄉鎮資訊，相較於過去使用大量雨量數據作為判讀依據，可減少查詢及判斷時間。目前D-Watch只能運行在iOS的系統上，且主要功能為輔助防災人員進行資料的研判。未來D-Watch會開發在更多的系統上，如：Windows、Android等，並將使用對象拓展到一般民眾，讓全臺民眾在豪雨來襲時，可在個人的行動裝置上獲取臺灣地區淹水的相關資訊。

參考文獻

1. 經濟部水利署防災資訊服務網 （http://fhy2.wra.gov.tw/Pub_Web_2011/Default.aspx）
2. 中央氣象局劇烈天氣監測系統QPESUMS (http://qpesums.cwb.gov.tw/taiwan-html/)
3. Y. H. Chen, M. H. Tsai, S. C. Kang and C. W. Liu, "Selection and Evaluation of Color Scheme for 4D Construction Models," Journal of Information Technology in Construction, vol. 18, pp. 1-19, 2013.
4. H. S. Chang, S. C. Kang and P. H. Chen, "Systematic Procedure of Determining an Ideal Color Scheme on 4D Models," Advanced Engineering Informatics, vol. 23(4), pp. 463-473, 2009.