隨著近年來全球氣候變遷導致瞬間降雨量異常、極端氣候條件的促發,讓邊坡災害發生的機率已較過往更加頻繁。
「我們已經面臨極端氣候的挑戰與影響,」國立臺灣海洋大學副校長顧承宇說,從冰層融化、極端氣溫天數的變化,以及數百年來罕見的瞬間強降雨,都說明了我們的生活環境、家園安全已面臨前所未有的威脅,必須仰賴科技的協助,加速重組與強化現有的預防整備策略,才能因應未知的挑戰。
特別是臺灣位處亞熱帶,受梅雨季與颱風季影響,又因板塊運動頻繁地震,使邊坡土壤更易鬆動崩塌(參考圖1)。如今,導入 AI 智慧防災技術,可更有效應對極端天氣帶來的挑戰。
基隆市臺 2 線 70K 附近邊坡崩塌(資料來源:基隆市消防局)
彙整數十萬筆精準資訊,打造具全面性 AI 智慧防災模型
由於邊坡的穩定性與降雨有密切關連,過去經驗與資料顯示,坡地災害幾乎都發生在強降雨或颱風期間。顧承宇副校長說,在沒有人工智慧技術幫助的時候,科學家仰賴的多數是「經驗法則」(參考圖2),由於邊坡保護除了靠擋土牆與地錨等工程設計以及植生外,排水系統的暢通至關重要,因此每當颱風來襲前,政府就會協同專家學者藉由分析過去的資料比對,找出容易發生淹水的熱區進行預防整備,包括清理排水系統、發放沙包,甚至是提前撤離,確保人身安全。
「不過極端天氣的出現也讓事前預警準備更加困難,」在越加頻繁的強降雨情況下,顧承宇副校長說這都讓經驗法則難以發揮效益。因此號召AI與大數據專家等協同合作,將過去這數十萬筆歷史降雨量的資訊,連同坡地崩塌紀錄與地理資訊系統(GIS)、衛星遙測影像與 LiDAR 等,一同作為 AI 模型訓練的重要來源,逐步朝智慧防災的方向邁進,並透過 AI 與大數據訓練,結合感測器、無人機與 5G 通訊,打造更即時、精準的防災應變機制。
顧承宇副校長表示,精準資料是AI模型的決勝點,而過去長時間累積的紀錄正好能在人工智慧時代下發揮效用。他舉例,當氣象預報指出將有颱風來襲,團隊就能依照目前的預估數值調整參數,讓AI模型協助指出可能淹水的熱區,進行事前預防整備,避免邊坡崩塌。
他進一步指出,相比於人腦的極限與盲點,AI可以協助我們以更全面視角下判斷。如果過去我們只能透過經驗來判斷淹水熱區進行防護,而現在的AI則可同步參考衛星資料,透過全面分析指出哪些地點可能因為施工、植被等因素,成為颱風天淹水應注意的地區,靠AI協助讓災前預防的整備更完整,以有限的人力資源,創造最高的安全價值。
基隆市坡地災害潛勢與熱區圖 (資料來源:基隆市強韌臺灣大規模風災震災整備與協作計畫)
5G 通訊日益發達,未來將整合無人機助攻救災
AI 不僅能在事前提升邊坡安全預防,顧承宇副校長提到,隨著科技日新月異,包括感測器、監視器等設備增設,都能為邊坡安全防護盡一份心力,「影像收集除了在災害發生第一時間發出警訊,也能作為日後分析預警模型的資料提升未來精準度。」此外,顧承宇副校長也說,近年來 5G 網路普及對於防災也扮演重要角色,為民眾傳遞更即時的訊息,甚或是無人機在災害現場的應用,能協助救災人員抵達不易前往的場域,進行災害區域偵測、即時影像回傳,甚至執行簡單救援任務。
「科技的發展,特別是AI技術,讓我們能更精準預測極端天氣帶來的影響,提高防災決策的效率與準確度。最終目標是讓防災工作更具前瞻性,減少災害帶來的損失,真正守護人民安全。」顧承宇副校長期盼道。即便AI這項技術也絕非萬能,在數據不足的情況下也可能影響模型的準確度,但面對極端天氣事件,相信科技仍會是我們最重要的盾牌。
基隆市 AI 智慧防災模型 (資料來源:國科會計畫極端災害下之韌性城鄉與防災調適-極端災害下之韌性城鄉與防災調適 -基隆市)