地理資訊系統–為魚造屋選址
94/07/06
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劉春成｜
臺灣海洋大學環境生物與漁業科學學系
陳衍光｜
臺灣基隆海事職業學校漁業科
林志遠｜
行政院農業委員會水產試驗所企劃資訊組
鍾宜玲｜
臺灣海洋大學環境生物與漁業科學學系
人工棲所
人工棲所（artificial habitat）在早期又稱為人工魚礁（artificial reef），是指把天然或人造的物體投入海中，藉著這些物體的特殊複雜結構，提供海洋生物一個棲息、避敵及索餌的場所。最早是許多漁民利用魚群會群聚在這些物體附近的特性，把一些天然的物體，例如椰子樹幹和捆紮木等等，投入海中，用來吸引魚群、蝦類和貝類，以提高漁獲量。
自1950年起，日本與美國陸續實施設置人工魚礁的大型計畫。1960年以後，法國及澳洲也開始推動。我國最早於光復初期，在屏東林邊一帶沿海，投放358個空心水泥礁。民國59年沿著苗栗後龍一帶沿海，投置少量的魚礁。至於真正開始有計畫地投放人工魚礁，是在民國62年，持續迄今也有三十多年了。投放人工魚礁的效果，可以由許多魚礁投放後的效益調查報告得到證實。在1988年第4屆國際人工魚礁會議中，也因為肯定人工魚礁的效益，而正式把它更名為人工棲所。
然而，人工棲所的位置不是可以隨意選擇的，必須考慮非常多的因素，例如魚群的種類、經濟效益、水文環境等。因此，在哪裡及如何施放適當的人工棲所，都需要好好地事先評估。
近年來，由於漁具漁法的進步，臺灣沿岸海域的水產資源已日漸減少，海洋資源棲地如何復育已經成為漁業政策中不可忽視的重點之一。而人工棲所除了能改善海洋環境、提供海洋生物棲息、索餌、避敵的場所外，還可以間接防止拖網船侵入沿岸海域作業，保障沿、近海的漁業資源，也兼具資源培育和保護的功能，所以設置人工棲所可以說是一舉數得。
地理資訊系統
根據內政部資訊中心在1993年的定義，地理資訊系統（geographical information system, GIS）是一套可以幫助我們處理地理資料和協助空間決策的電腦系統，具備地理資料的輸入、處理、管理、分析及輸出等功能。由於是一套架構在電腦下的操作系統，所以它的發展與電腦技術的演進有相當大的關聯。
自從IBM在1960年代推出第二代電腦以後，地理資訊系統的技術也隨之萌芽。1963年世界第一套地理資訊系統–加拿大地理資訊系統開始運作，主要應用在土地的利用和自然資源分布的調查上。
在1970年代，個人電腦問世，GIS資料處理的能力大增，同時繪圖技術的進步，也逐漸取代了傳統的人工繪圖方式。在1980年代，dBase、Oracle等關聯性資料庫的發展，為當時的GIS提供了良好的屬性資料處理工具。1985年以後，許多GIS的軟體也逐漸轉移到個人電腦平臺，使得GIS的操作簡便許多。到了1990年代，GIS已經是集電腦繪圖、遙感探測、電腦輔助設計和資料庫管理等4門領域的學問。這時，GIS的應用領域漸廣，技術也日趨成熟。
至於我國GIS的發展，則在1975年就已開始萌芽。1980年內政部成立「國土資訊系統推動小組」後，就開始大力發展。1990年後隨著內政部「國土資訊系統」計畫的推動和電腦的進步，發展更迅速，到今天已經展現諸多成果。
資料處理流程
在GIS的建置過程中，最耗時、費力的工作就是資料的收集和匯入。所收集的資料型態可以區分成空間資料（spatial data）和屬性資料（attribute data）兩類。在空間資料的輸入方面，在這裡介紹的主要是採用紙圖數化的方式。所謂數化，是指把一般紙圖及文字資料轉化成電腦數值檔案的步驟。對於紙圖，一般使用「數化板點圖數化」和「螢幕數化」兩種方式。至於文字資料，則多採用鍵盤鍵入的方式。而在紙圖數化前，除了紙圖清繪工作以外，投影、座標系統和控制點的選定也相當重要。
空間資料和屬性資料數化建檔完成以後，就可以開始進行圖層的疊合和查詢的工作。所謂疊合是指把至少2張以上的圖層加以套疊，並進行分析處理的程序，但在疊合處理前需要先確認想要疊合的圖層的比例尺、座標系統和解析度等是否一致，以免影響所得到的套疊圖層的精確度。
以西南部的人工棲所分布位置為例，臺灣西南海域人工棲所的設置地點，主要集中在高雄、屏東沿岸一帶，還有一些零星礁區分布在臺南及嘉義沿岸。在查詢方面，除了一般簡單的查詢，例如人工棲所設置的數量和設置地點外，還可以利用結構化查詢語言（structure query language, SQL）進行空間和屬性資料的查詢統計，並用來檢驗它們中間的連結是否正確。例如可以利用SQL選取歷年投放在高雄縣沿岸的人工棲所，並進行投放數量的累加計算及輸出。
另外，也採用克立金法針對臺灣西南部海域水深、底質等參數進行推估，將網格解析度訂為0.01度，並把所得結果匯入GIS資料庫中。至此，相關GIS資料已大致建構完成，可開始進行人工棲所選址模組的研發工作。
人工棲所選址評估模組
人工棲所選址的評估程序，可以分為「階層篩選」和「多評準決策」兩方面。
階層篩選主要是依照人工棲所設置地點的可行性進行評估，先去除部分固定的因子，例如離岸3海里外、工業區和垃圾場等因子影響的範圍、河川出海口和其他如廢彈棄置區、航道等範圍。主要採用的篩選去除條件，可以區分成法規因子–離岸3海里外的範圍，人為的環境因子，自然的環境因子，以及其他因子–特定區域等。
多評準決策採用層級分析法進行人工棲所選址模組第二階段的研發工作。分析法的處理程序是建立層級關係、建立成對比較矩陣、求得各層級所屬的權重值、以及計算各因子的權重值。所得到的總權重值，就是人工棲所設置地點的適合度指數，數值越高表示越適合設置人工棲所。
進行階層篩選時，把海底電纜區、保護礁區、廢彈棄置區和禁止拋錨區等，依據各種不同因素進行不同範圍的環框處理。再把這些區域的環框範圍，從階層結果的圖層中加以濾除，就可以得到人工棲所區位選址模組中候選海域的圖層。
再把海底底質、水深和海底坡度等圖層經過統整處理以後，將層級分析法計算所得的權重值以SQL分別賦予這些因子，並計算各自所得的總權重值，這數值就是人工棲所設置的適合度指數。
如果把所得總權重值分成「最適合投放」（權重值介於0.266～0.41之間）、「適合投放」（0.132～0.265）、「尚可投放」（0.067～0.131）和「不適合投放」（0.051～0.066）等4個等級後，即可進行適合度主題圖的繪製。
人工棲所的設置情形
把歷年人工棲所分布的GIS圖層和行政區界圖層疊合以後，可以看出歷年來在研究區域設置人工棲所的情形，礁區分布較密集的有臺南市、高雄縣和屏東縣北端沿岸一帶。
至於在設置資料查詢方面，除了對人工棲所礁區經緯度、設置數量的一般查詢之外，還可使用SQL進行查詢和運算的工作。例如，如果想要查詢86年度在高雄縣彌陀魚礁區所設置的人工棲所資料，可以用礁區名稱和設置年度做為複合查詢的條件，配合SQL與GIS的互動查詢介面，從GIS資料庫中選取符合的資料，並把結果標示在空間展示圖上。如果，還想更進一步查詢它的屬性資料，可以直接點選圖上的標示，便可以得知它的經緯度、設置水深、礁型及數量等基本資料。
把歷年人工棲所分布位置圖層和人工棲所設置適合度主題圖相疊合後，可以發現歷年所投放的人工棲所絕大多數落在候選海域內，而且投放的效益和適合度指數相當一致。只有布袋、王爺港汕、漁福村、枋寮、枋寮第三及花矸嶼等魚礁區，落在不適合投放的海域內。
其中，枋寮第三魚礁區主要是因為垃圾場和保護礁等因子的影響，而花矸嶼則主要是保護礁的影響，其餘都是因為礁區位置超過沿岸3海里。尤其屏東漁福村魚礁區最為明顯，因為它離小琉球約6～7海里，而且投放的水域太深，對漁民日後的作業和事後人工棲所投放效益的調查來說，都非常不方便。日後應該避免投放在這一類的海域，或者在設立礁區時，應該縮短離岸距離，以避免這些缺點。
綜合來說，GIS應用在人工棲所區位選址上，的確有它的可行性，這可以由得到的分析結果和過去設置的資料相吻合而得到證實。以後，如果能配合GIS資料的更新和其他選址條件的鍵入，並視情形調整篩選環框的大小和權重值的分配，相信未來選址模組可以更加完善方便，達到支援決策與提升人工棲所選址效益的目的。
