101年度研究年報-all(中文版)

Survey of Agricultural Ponds in Taoyuan Plateau ……….37.

2.2 Remote sensing interpretation of ponds
Remote sensing interpretation of irrigation ponds are more than identifying water bodies, because

there are many paddy fields filled with water during land preparation. In addition, the natural water
bodies are significantly different than the pure water bodies. Most natural water bodies contain a
variety of organic (e.g., phytoplankton) and inorganic (suspended minerals) constituents, physical
variation (e.g., sun glare), and even man-made facilities (e.g., floating devices, water pumps, etc).
When natural waters contain a mixture of these materials and facilities, it is difficult to interpret ponds
by traditional water interpretation method[4,5].

We have reviewed the agricultural ponds by satellite image and in air photos and find several
varieties of water bodies in the Taoyuan area. For example, dark black colour with smooth irregular
shape usually indicates clear water in ponds (figure 1); pond in greyish black sometimes with feeder
and air pump indicated pond used for fish farming (figure 2), bright white pattern with dark water
bodies usually indicates sun glare due to waves on water surface (figure 3 and 4);

.38. 一○一年度研究年報

2.3 In Situ Verification
The identified ponds from the aerial photographs were compared with the results of historical

survey. Any uncertain water body needs to be verified in the field. The time synchronized Global
Position System (GPS) tracking devices and photo cameras were used to record the scene and
surrounding conditions. The embankment situations, plant growth, water intake and outflow, pumping
stations, and constructions along the embankment were on the survey list. The results of GPS tracking
and photographs were processed by a map-based system (locr GPS photo) to put GPS coordinates into
photographs and demonstrate the survey track and in situ photographs simultaneously, as shown in
Figures 7 and 8.

The collected cadastral maps, street maps, aerial photographs from various years, delineated
polygons of water bodies from aerial photographs, and the results of the in situ survey were then
combined in a geographic information system (Quantum GIS) for further query and data management.
Figure 9 demonstrate the irrigation ponds with cadastral maps and a query of the associated land
owners in the cadastral maps. The benefit of using GIS to manage the irrigation ponds and related
information includes intuitive, easy to compare the surrounding condition, and easy to find access road
to the ponds.

Survey of Agricultural Ponds in Taoyuan Plateau ……….39.

3 RESULTS AND DISCUSSION

There are 607 aerial photographs with 1/2500 scale in the Taoyuan study area. Each of them was
examined and the ponds were identified and delineated from the aerial photograph with image
processing software, as shown in Figure 10. The survey results showed that there were 2,851 ponds in
Taoyuan county in 2011, among them the Yang-Mei township had the most ponds of 510, while the
least was in the Fu-Hsin township of 14. The ponds were then divided into five categories based on
their size, as shown in Table 2. According to Table 2, there are 151 ponds more than 5 hectare, 518
ponds more than 1 hectare in Taoyuan county. Compare the size and number of ponds in each of the
township, there are not strict relation among them, in other words, the township has more number of
ponds may not has more pond area. The large-sized ponds were located downstream of the irrigation
system, where irrigation water was relatively scare and tend to keep more water for irrigation.

The 2,851 ponds in this survey in 2011 was similar to the previous results (3,345 in 2003 and
2,836 in 2009) and much less than the number of 8,864 in the 1970s, that indicated the quantity of
pond is gradually stabilized. The reasons may due to the government and non-government
organizations advocate the importance of ponds in Taoyuan in recent years, and many activities and
landscaping are designed particularly for the ponds.

.40. 一○一年度研究年報

4 CONCLUSIONS

Ponds and the landscape created by the ponds are one of the most important treasures in Taoyuan
plateau. Based on this study, there are several conclusions and recommendations as follow:

1. The quantity of ponds (2,851) in Taoyuan plateau is gradually stabilized in recent years compared
to a significant decreasing in the 1970s. The government and local conservation groups realized
the importance of the ponds and worked together to keep the ponds from diminishing.

2. Since industries has replaced agriculture as the main economy of the region, most of the ponds
are not used for irrigation but for other use like fishing, in very few cases as a public space, or
simply abandoned. Being under the pressure of urbanization, some ponds are even filled-up for

Survey of Agricultural Ponds in Taoyuan Plateau ……….41.

gaining more land surface to develop. As a matter of fact, the revolution of the ponds and ditches
is a reflection of Taiwan s land, water, and agriculture policies.

3. This irrigation pond is not only a part of historical landscape but also have the potential of water
supply for new urbanization. It is forecasted that in 2021, the daily need of water in Taoyuan will
be 270,000 cubic meter more than nowadays. In fact, the total storing capacity of all the ponds is
54 million tons [7] which is more than quarter of the total capacity of Shihmen Reservoir.
Building a new dam gives absolutely a huge environmental impact while re-using the existing
ponds could offer an alternative solution for the area.

REFERENCES

1.Fang, W.-T., K. Douglas Loh, Hone-Jay Chu and Bai-You Cheng. (2011): Applying Artificial
Neural Network on Modelling Waterbird Diversity in Irrigation Ponds of Taoyuan, Taiwan.
Artificial Neural Networks. Rijeka, Croatia: InTech Press. NSC 98-2410-H-216-017 .

2.Fang, W.-T. (2011):Creating Pondscapes for Avian Communities: An Artificial Neural Network
Experience Beyond Urban Regions. In Hong, S.-K.; Wu, J.; Kim, J.-E.; Nakagoshi, N. (Eds.)
Landscape Ecology in Asian Cultures. New York, NY: Springer. pp.187-200. NSC
98-2410-H-216-017

3.Fang, W. (2008): Can island biogeographic concept be working in pondscape scale in Taoyuan,
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4.Jensen, J.R. (2005): Introductory Digital Image Processing-a Remote Sensing Perspective, Printice
Hall Series in Geographic Information Science, Pearson Education Inc.,

5.Jensen, J.R. (2009): Remote Sensing of the Environment-an Earth Resource Perspective, Printice
Hall Series in Geographic Information Science, Pearson Education Inc.

6. Lillesand, Thomas M. and Kiefer, Ralph W., (2000): Remote Sensing and Image Interpretation,
John Wiley & Sons, Inc.

7.Tan, C. H. and H. Y. Hsu, (2012) : Formosat II Satellite Imagery Assisted Investigation on the
Change of Irrigation Ponds in Taoyuan Tableland. Proceedings of the Sixteenth geographic
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8.Wei-Ta Fang, Honejay Chu, and Biyo Cheng. (2009):. Modelling waterbird diversity in irrigation
ponds of Taoyuan, Taiwan using an artificial neural network approach Paddy and Water
Environment 7,pp209-216 (SCIE)

.42. 一○一年度研究年報

.43.

Formosat II Satellite Imagery Assisted Investigation
on the Change of Irrigation Ponds in Taoyuan Tableland

Chih-Hung TAN Hsiang-Yi HSU

桃園地區早期先民為發展農田水利灌溉調節設施而開鑿出之數千口埤塘，於桃園台地
上星羅密布而形成極具特色的景觀，其數量、密度和面積都令人嘆為觀止，於全盛時期多
達 8,846 個，桃園縣因而有「千塘之鄉」的美稱。經 30 年之時代演變，地景變化甚為劇烈，
眾多埤塘在大環境之開發壓力下，正面臨著快速消失的危機，生態環境亦隨之受到嚴重衝
擊與破壞。依據本研究調查，目前桃園台地上大大小小的埤塘數量僅約 3,000 左右。

幸而近年來政府部門和民間單位已逐漸體認水田、圳路、埤塘等濕地環境之生態功能，
而埤塘之歷史文化與生態景觀價值尤為桃園當地最重要的資產。本研究利用遙感探測（RS）
技術與地理資訊系統（GIS），分析高解析度 FormosatⅡ衛星影像與航空照片，依據水體
於衛星影像之紅外光波段的特性，判釋桃園台地埤塘於 2004 至 2011 年之面積、大小、位
置變化，藉此掌握桃園台地埤塘現況並建置埤塘資料庫，據以推動埤塘保存與活化，以為
桃園台地埤塘新生利用之基石。

本研究透過遙測影像判釋並加以調查統計顯示，桃園縣埤塘約有 2851 口，楊梅鎮最多
510 口，復興鄉最少 14 口。2004 年至 2011 年期間，桃園台地變遷之埤塘可分為兩大類，
其一為新增之埤塘，其面積偏小，多為私人開挖之埤塘；其二為具變異之埤塘，此為 2004
年時已存在之埤塘，截至 2011 年止，產生變化之埤塘，變遷主要原因為埤塘填埋及面積改
變。

關鍵詞：埤塘調查、水體、RS、FormosatⅡ、GIS

本篇論文原刊載於「第十六屆台灣地理學術研討會論文集」，2012

.44.

Abstract

The thousands of irrigation ponds in the Taoyuan area were developed for farmland irrigation
adjustment by early inhabitants. Due to the large number, area and density of the water bodies, up to
8,846 at their most, the ponds created a characteristic landscape on the Taoyuan tableland, and earned
a name of “county of thousands ponds”. However, the ponds disappeared rapidly during the last 30
years because of many of the land use change to non-agriculture, and so impacted the eco-environment.
As the current investigation by satellite, the number of ponds is about 3,500.

The government and NGOs, fortunately, recognized the historic, social, and ecologic and
landscape values of the ponds, paddy fields, and canals gradually. The study utilized remote sensing
(RS) technologies and geographic information system (GIS) to analyze high resolution Formosat II
satellite imagery and air photography to identify the water bodies and irrigation ponds, and to compare
their change during 2004 to 2011. A Taoyuan county pond database was also created to better manage
and utilize the ponds and hopefully to create new life to the ponds in Taoyuan area.

The results showed that there were2851 ponds in Taoyuan based on satellite image identification,
where the most at the Yangmei city with 510 ponds, and the least at the Fushing township with 14.
During 2004 and 2011, there were two major change categories: disappear and area change. The
disappeared ponds were mainly private and small ponds and the area changed ponds were due to
functional change.
Keywords: Pond investigation, Water bodies, Remote sensing, Formosat II, Geography information

system

桃園地區早期先民為發展農田水利灌溉調節設施而開鑿出之數千口埤塘，全盛時期約
有八千多口埤塘，其於桃園台地上星羅密布而形成極具特色的景觀，其數量、密度和面積
都令人嘆為觀止，亦使桃園縣素有「千塘之鄉」的美名。

埤塘為桃園台地特有景觀及人工構築之地景嵌塊，最早埤塘距今已有 258 年的歷史，
根據清朝陳培桂編撰《淡水廳志》中記載，桃園台地可考的第一座大規模的埤塘為龍潭大
池，建於清乾隆 13 年。桃園台地上之埤塘乃是先民自清初一鑿一斧構築的人工景觀，具
有時代的創造意。然而，經時代演變，地景變化甚為劇烈，眾多埤塘在大環境之開發壓力
下，正面臨著快速消失的危機，生態環境亦隨之受到嚴重衝擊與破壞。自 1960 年之後桃
園埤塘大量消失，尤其以台地南部楊梅、新屋等地埤塘最明顯。桃園台地埤塘最盛的時候
佔桃園台地面積 11.8%，近來埤塘面積僅佔桃園台地面積 3.8%（范佐東，1991、方偉達，
2005）。

.45.

桃園台地的埤塘，除了自然的變遷外，亦會隨都市發展、供水需求、養殖、遊憩、風
水等功能性的改變，以及水質與水生植物的變化，而有面積的增減與不同的風貌呈現。在
埤塘調查過程中經常需比對不同年份的航照圖或衛星影像，以瞭解埤塘的歷史變遷，美國
大地衛星 Landsat 於 1972 年第一次完整的拍攝台灣桃園地區的埤塘，當時台地上大多為農
田及埤圳圖 1；而法國 SPOT 衛星於 1996 年拍攝衛星影像，顯示除埤塘外，周邊已有更多
農地與建築區塊的發展圖 2。

時至今日，除了因都市開發導致的埤塘消失危機外，原為農業灌溉用途的埤塘移用情
況亦相當嚴重，約有六成現有埤塘成為養殖魚池，是水質不佳的原因之一。此外，水利會
所管轄之渠道呈樹枝狀分布，各種污染質往往匯集於同一渠道系統中，最後匯流於埤池時
已是綜合性之污染，此種情形尤以灌排渠道兼用與迴歸利用地區最為明顯。

傳統農用埤塘所形成的水域環境同時也是許多水生動植物賴以維生的棲息地，然而由
於上述諸多過度開發、不當使用、水質污染乃至於圳路堤岸水泥化等因素，造成埤塘之生
態性漸趨低落，其所具備的功能與價值也逐漸遭受忽視，最後終於難逃遭受填埋消失之命
運。幸而近年來政府部門和民間單位已逐漸體認水田、圳路、埤塘等濕地環境之生態功能，
而埤塘之歷史文化與生態景觀價值尤為桃園當地最重要的資產。

本研究利用遙感探測（RS）技術與地理資訊系統（GIS），分析高解析度 FormosatⅡ
衛星影像與航空照片，依據水體於衛星影像之紅外光波段的特性，判釋桃園台地埤塘於
2004 至 2011 年之面積、大小、位置變化，藉此掌握桃園台地埤塘現況並建置埤塘資料庫，
據以推動埤塘保存與活化，以為桃園台地埤塘新生利用之基石。

圖 1 台灣地區於 1972 年第一次由美國 圖 2 法國 SPOT 衛星於 1996 年拍攝衛星影

Landsat 大地衛星完整的影像拍攝，顯示桃園 像，顯示除埤塘外，周邊已有更多農地與建築

台地已有星羅密布之埤塘分布 區塊的發展

.46.

(一).遙感探測(RS)影像判釋之理論基礎
遙 測 影 像 判 釋 有 一 貫 的 學 理 脈 絡 ， 在 影 像 判 釋 的 要 素 通 常 包 含 形 狀 (Shape) 、 大 小

(Size)、紋理(Pattern)、陰影(Shadow)、色彩色調(Tone or Color)、質地(Texture)、關聯
(Association)等，可有效率的判釋埤塘水體。埤塘由於建置年代、功能、水質、水生植物、
波浪、反光程度等不同，可能呈現不同的形狀、大小、色調與紋理特徵等。

當水體中如有藻類或懸浮粒子，如泥沙等存在，會影響水體光譜的反應。如圖 3 中所
示，水體中有藻類會使水體有輕微葉綠素反應，圖 4 中，水體中有不同濃度的懸浮泥沙，
也會使光譜吸收減少，而讓影像有較高的反射率。

圖 3 水體中藻類使水體有輕微葉綠素 圖 4 水中不同懸浮泥沙濃度的光譜反
反應 應，濃度愈高反射率愈高，而呈現較明亮

的顏色

埤塘主要為水體與部分岸邊水生植物所構成，在以電磁波波長與反射率構成的遙測影像
光譜上，純淨的水體在可見光波段相對於其他地表常見物質有極低的反射率，在近紅外波段
更是接近完全吸收。水體在遙測影像上的表現為低反射率或全吸收區，色澤無論在可見光影
像或近紅外光的合成色彩影像中，通常呈現深黑色或深藍色。不論是航拍影像或是衛星影
像，只要影像解析度足夠，水體的辨識通常都有極高的正確率。

(二).航拍影像中埤塘之多樣性
由於埤塘使用方式與演化程度的不同，水質狀況以及航照拍攝時飛行姿態與光影角

.47.

度、水面波浪有無等，在航空照片中並非如理論中之光譜全吸收狀況，反而會呈現相當大
的差異性。

茲以桃園縣大園鄉編號 9622-4-015 之航照影像為例(如圖 5)，影像中可清楚辨識地表
覆蓋，包括植生作物、裸露土壤、雜木林、道路、房舍、水體與其他等類型，其中埤塘為
水體地表，如黃色圈選處為埤塘所在位置。由照片中可知，埤塘之地表光譜反應非常多變，
非單純水體反應，於判釋時須特別加以注意。

埤塘辨釋過程中，需要注意埤塘狀況多樣性之變化，於圖 6 至圖 11 中顯示數種桃園
埤塘常見的航照影像。

圖 5 桃園縣大園鄉編號 9622-4-015 之航照影像，黃色圈選處為埤
塘所在位置

.48.

圖 6 純淨水體由於水對可見光 圖 7 水體因魚貝類養殖而有部分 圖 8 池塘水面因波浪及拍攝角
譜的 吸收，於航照影像應 不均 勻光譜反應，並常可見 度而產生之炫光反應
呈現黝黑色澤 到有飼料池與曝氣水車的存
在

圖 9 水面因波浪及拍攝角度而 圖 10 水體因優養化水面植物覆蓋, 圖 11 水體可能受化學性污染

產生之炫光反應 水體中亦有藻類生長呈現不 而呈現均一單調的不自

均勻色調 然顏色

桃園台地上星棋羅佈之埤塘為桃園縣重要之文化資產，早期埤塘之主要功能為農業灌
溉，時至今日，除傳統之灌溉功能外，亦衍生生態、景觀、休閒及防洪等附加功能。桃園
埤塘是桃園縣獨有之景觀特色，也因其具有生態等多樣性的功能而列選為「桃園埤圳國家
重要溼地」，並有「桃園縣埤塘水圳保存及獎勵新生利用自治條例」的保護。

本研究主要目的為判釋桃園台地埤塘於 2004 至 2011 年之面積、大小、位置變化，藉
此掌握桃園台地埤塘現況並建置埤塘資料庫，據以推動埤塘保存與活化，以為桃園台地埤
塘新生利用之基石。埤塘變遷調查材料與方法要述如下。

.49.

(一).材料

本調查研究範圍為桃園縣縣境內之埤塘，依據 93 年前人調查研究成果（計約 3345 口
埤塘），透過遙測影像資料（詳見表 1），以及 GIS 二手資料，進行資料判釋與統計分析，
重新確認桃園縣全縣埤塘之總口數、水域面積、規模。

本研究為補足闕漏之航空照片所無法提供之地表資訊，利用 FormosatⅡ衛星影像輔助
進行埤塘之判釋，FormosatⅡ衛星影像具高解析度，其多光譜彩色影像解析度可達 8 公尺；
單一波段黑白影像解析度更可達 2 公尺。為因應本研究埤塘判釋之需求，則以彩色融合之
FormosatⅡ影像（2 公尺×2 公尺）為埤塘判釋之資材。

表 1 本計畫參考之影像

影像類型 比例尺/空間解析度 涵蓋範圍 年份(民國)
FormosatⅡ衛星影像 100/4-5 月
2 公尺×2 公尺 桃園縣全縣
航空照片 98
航空照片 1/5000、1/10000 桃園縣 98
航空照片 93
1/2500 桃園縣

1/5000、1/10000 桃園縣全縣

(二).埤塘變遷調查方法
本計劃以鄉鎮為清查單位，利用 98 年與 100 年度遙測影像與 100 年地籍圖，逐一清查

93 年度調查之 3,345 口埤塘是否有變異。若有變異者，則需再進一步比對 93 年之航空照片，
判釋是否為 93 年後全填埋或部分填埋等情形，並至現地進行勘查，建立勘查紀錄。藉由上
述之埤塘變遷調查方法，據以建立桃園埤圳國家重要溼地資料庫。

桃園埤塘變遷調查，以鄉鎮為工作段落，採取三階段方式進行，其流程規劃如圖 12
所示。

1.埤塘內業判釋

內業判釋過程可分為兩大主軸，其一為 3,345 口埤塘的比對判釋；其二為新增埤塘的
的判釋與數化，藉以掌握桃園埤塘整體之變遷狀況。茲說明如下。

(1)原有埤塘之判釋比對

Ⅰ.以鄉鎮為清查單位，利用 98 年航空照片、100 年福衛二號衛星影像、100 年地籍
圖，逐一清查 3,345 口埤塘是否 有變異。

.50.
Ⅱ.與 93 年調查結果不相符合者（圖 13），則需再進一步比對 93 年之航空照片，判
釋是否為 93 年後全填埋或部分填埋等情形（圖 14），並至現地進行勘查，建立
勘查紀錄。

圖 12 埤塘變遷調查流程圖

.51.

圖 13 利用 GIS 系統清查 3345 口埤塘，圖中之埤 圖 14 有變異之埤塘比對 93 年之遙測影像，93 年

塘於 98 年遙測影像中有一道路橫貫而過。 時，此埤塘完整，未有道路開發從中橫貫而過。

(2)新增埤塘之判釋數化與比對

Ⅰ.以 ERDAS Imagine 軟體於 Viewer 視窗，開啟一張 1/5000 航照圖，並檢視其座標
位置及投影等資訊。

Ⅱ.開啟 AOI 工具列，對於單純水體之埤塘，以 AOI 工具列中之區域增長(region grow)
運算模組，投入一增長種子，即可依所設定的條件（面積、光譜歐幾里德距離等），
增長為涵蓋整體水域之向量格式，再將此向量檔轉為地理資訊系統檔案，並建立屬
性資料，圖 15 顯示 ERDAS Imagine AOI 工具列，條件設定與涵蓋整體水域之向量。
此模組之優點在於操作簡易、速度快捷，且可避免人為數化之誤差。

Ⅲ.對於非單純池面，例如有水波光影、水生植物、水面結構物等之池塘，除以區域
增長(Region Growing)運算模組外，另外加入人工輔助之邊界追蹤(Easy Tracing)功
能，以使池面在人工輔助下能正確判釋，再將此向量檔轉為地理資訊系統檔案，並
建立屬性資料。圖 16 顯示有水波光影之水面，以 ERDAS Imagine AOI 工具列，以
及邊界追蹤(Easy Tracing)功能，使池面在人工輔助下能正確判釋。

Ⅳ.以選取之 AOI 為水體訓練樣區，執行監督式分類(Supervised Classification)，以判
斷是否尚有未篩選之埤塘。

Ⅴ.將整張五千分之一航照圖判釋完成後，整合各池塘結果，轉存成地理資訊系統檔
案(Shape file)。

Ⅵ.如有池塘位於航照圖邊界，跨越二幅或二幅以上航照圖，需先以影像拼接模組
(Image Mosaic Module)將航照圖接合，再以前述步驟判釋。

Ⅶ.於 ArcGIS 軟體中開啟 1/5000 航照底圖、判釋池塘向量檔，以及地籍圖等圖層，選

.52.

取地籍圖中地目為「池」、「溜」、「養」、「水」之位置，如有差異紀錄其位置，
並於現地勘查時特別加以確認，並於屬性資料中更正與註記。
Ⅷ.重複以上步驟，直到每一幅航照圖辨識比對完畢，或完成區域辨識比對成果。

圖 15 ERDAS Imagine AOI 工具列，條件設定 圖 16 顯示有水波光影之埤塘水面，以 ERDAS
與涵蓋整體水域之 AOI 區域 Imagine AOI 工具列，以及邊界追蹤(Easy
Tracing)功能，使池面在人工輔助下能正
確判釋

2.埤塘外業勘查

Ⅰ.於內業過程完成一區域之判釋後，將進行外業勘查工作，以驗證內業判釋之精確度。

Ⅱ.外業將以二人為一組，攜帶勘查地區地圖、相機、全球定位系統 GPS、以及紀錄表格，
以汽車或機車為交通工具，到達有疑慮之池塘，比對判釋結果並對池塘現況拍照。

Ⅲ.本工作將採用 GT-31 GPS 軌跡導航記錄器、數位相機、locrGPS Photo 軟體等工具，記
錄現勘之埤塘位置與影像，其流程如圖 17 所示，主要包含軌跡記錄與數位相機對時，
座標確認、到達現場後確認埤塘座標位置、記錄水體、堤岸等現況資訊，並為埤塘拍
攝照片紀錄現況。

Ⅳ.埤塘現地勘察完成後，以 locrGPS Photo 軟體將 GT-31 座標加入照片中並以 Google Map
檢視結果。圖 18 至圖 19 顯示以 locrGPS Photo 軟體給予相片經緯度座標，並展示於
Google 地圖中，藉此可清楚的掌握埤塘現場之景觀現況。

Ⅴ.埤塘現勘之結果進一步彙整（如圖 20），以此作為下階段埤塘資料庫建置之重要資訊，
並利於桃園埤塘變遷脈絡之查詢與提供相關資訊（例如遊憩景觀訊息、埤塘變遷文化
資訊、澇旱災時期之蓄水防洪資訊提供等）。

.53.

圖 17 現地勘查流程圖

圖 18 100/07/08 現勘埤塘之軌跡紀錄展示於 圖 19 埤塘現勘位置與照片顯示於 Google Map

Google Map 中，藍色線段為現勘軌跡。 中，藉此可清楚的掌握埤塘現場之景觀現

況。

.54.

圖 20 桃園市 TY048 號埤塘清查成果（左圖為現場勘查之成果，右圖為地籍資料與
其他相關資訊清查之成果。）

(三).埤塘資料庫建立與應用
埤塘判釋與現地勘查成果需要有完整的紀錄與分析，方能有效率的提供相關資訊，並

進行埤塘之維護與保存。全縣埤塘資料庫於每一筆池塘判釋完成與現勘完成時，均會將結
果記錄於資料庫中。所有埤塘資料以 GIS 檔案通用之 Shape file (SHP)格式預設之資料庫格
式 DBF 格式貯存，此檔案格式可直接由 EXCEL 軟體讀取，內容如由外部程式修正後可直
接反映於 GIS 屬性，且未來將可輕易轉換為其他資料庫格式，圖 21 為資料庫建置的情形。

資料庫將以埤塘編號（pool_num）為主要識別碼，未來將可與各池塘生態調查結果產
生之生態資料庫、環境因子資料庫等作聯結，由地理資訊系統中查詢。

圖 21 埤塘資料庫建置示意圖

本研究利用遙感探測（RS）技術與地理資訊系統（GIS），分析高解析度 FormosatⅡ
衛星影像與航空照片，依據水體於衛星影像之紅外光波段的特性，判釋桃園台地埤塘於
2004 至 2011 年之面積、大小、位置變化，2011 年桃園台地埤塘總計 2,851 口，面積 2,599.73
公頃，分佈情形如圖 22 所示。

.55.

圖 22 桃園縣埤塘溼地分佈圖

(一).埤塘變遷調查成果

統計結果桃園縣埤塘總口數 2,851 口,楊梅鎮最多 510 口，復興鄉最少 14 口。利用埤塘
面積分為五級，藉以檢視埤塘大小分佈情形，以埤塘數量審視之，則規模較小之埤塘「面
積大於 0.1 公頃」埤塘計 1,945 口；根據桃園縣埤塘水圳保存及獎勵新生利用自治條例定義
之埤塘面積，「面積大於 0.3 公頃」埤塘則計 1,056 口（詳如表 2）；埤塘規模較大者「面
積大於 5 公頃以上」計 151 口。各鄉鎮之埤塘口數與其所佔總面積並無絕對關係(圖 23)，
埤塘口數多之鄉鎮，埤塘總面積並非較大。

表 2 桃園縣十三鄉鎮埤塘濕地數量一覽表 單位:口數

八大大中平桃復新楊龜蘆觀龍 總
計
德園溪壢鎮園興屋梅山竹音潭

市鄉鎮市市市鄉鄉鎮鄉鄉鄉鄉

埤塘總口數 243 182 255 226 241 57 14 203 510 145 319 155 301 2,851

面積小於 0.1 公頃 104 41 102 51 76 15 9 32 120 80 152 13 111 906

面積 0.1~0.3 公頃 58 61 86 53 82 26 5 54 154 48 88 33 141 889

面積 0.3~1 公頃 50 28 46 40 60 8 0 37 140 13 47 32 37 538

面積 1~5 公頃 31 29 20 61 23 5 0 38 92 4 18 35 11 367

大於 5 公頃以上 0 23 1 21 0 3 0 42 4 0 14 42 1 151

.56.

圖 23 桃園縣埤塘口數與其面積對照圖

(二) 2004 年至 2011 年桃園台地變遷之埤塘
本研究透過遙測影像判釋並加以調查統計顯示，2004 年至 2011 年期間，桃園台地變

遷之埤塘可分為兩大類，其一為新增之埤塘，其面積偏小，多為私人開挖之埤塘；其二為
具變異之埤塘，此為 2004 年時已存在之埤塘，截至 2011 年止，產生變化之埤塘，原因有
埤塘掩埋或面積改變等，埤塘變遷情形簡要說明如下。

1.新增之埤塘
本研究透過遙測影像判釋，桃園台地新增埤塘共計有 503 口，面積總計為 86.64 公頃。

各鄉鎮中以八德市新增埤塘最多，新增口數 76 口，面積總計 9.52 公頃。各鄉鎮之新增埤
塘以「面積小於 0.1 公頃」之數量最多，共計 295 口，其次為「面積 0.1~0.3 公頃」，共計
145 口，而新增埤塘「面積大於 5 公頃以上」則無（圖 24）。

2.具變異之埤塘
埤塘變遷之原因有「埤塘已填埋」、「面積改變」、「埤塘合併」、「未蓄水」、「分

割為二或三個」五大原因，各鄉鎮具變異之埤塘口數總計 551 口，變異口數最多之鄉鎮為
中壢市，計 82 口，面積 39.12 公頃。各鄉鎮中以觀音鄉埤塘「已填埋」面積總量最高，合
計 16.77 公頃；中壢市與平鎮市埤塘「已填埋」口數最多，皆為 52 口，請參見表 3 與圖 25。

無論以埤塘之口數或面積檢視埤塘發生變異之原因，皆以「埤塘已填埋」、「埤塘面
積改變」為首要原因，兩者合計 143.20 公頃，共 481 口。桃園台地具變異之埤塘口數與其

.57.

面積對照則如圖 26 所示。

圖 24 2011 年各鄉鎮新增埤塘統計－埤塘口數

圖 25 各鄉鎮具變異埤塘之原因統計圖

.58.

圖 26 桃園台地具變異埤塘口數與其面積對照圖

(一).結論
1.本年度與過往調查之方式不相同，主要以航照圖與衛星影像之水體光譜特質，判釋土
地覆蓋物（Land Cover）為水體之對象，藉此降低埤塘清查過程中將水稻田誤判為埤
塘之機率。與 2004 年之調查結果比較，計有 496 口新增埤塘，已填埋之埤塘則有 551
口，本年度清查之 2,851 口埤塘，每口埤塘之位置與面積與過去（2003 年之 3345 口及
2009 年之 2836 口）不完全相同，因此，本年度之 2851 口埤塘總數雖比 2009 年之 2836
口多 15 口，但並不能以此推論埤塘增加 15 口。
2.本研究透過遙測影像判釋並加以調查統計顯示，2004 年至 2011 年期間，桃園台地變
遷之埤塘可分為兩大類，其一為新增之埤塘，其面積偏小，多為私人開挖之埤塘；其
二為具變異之埤塘，此為 2004 年時已存在之埤塘，截至 2011 年止，產生變化之埤塘，
埤塘變遷之原因有「埤塘已填埋」、「面積改變」、「埤塘合併」、「未蓄水」、「分
割為二或三個」五大原因，各鄉鎮具變異之埤塘口數總計 551 口。
3.無論以埤塘之口數或面積檢視埤塘發生變異之原因，皆以「埤塘已填埋」、「埤塘面
積改變」為首要原因，兩者合計 143.20 公頃，共 481 口。

(二).建議
溼地為國家重要生態資產，屬於公共財，政府為使具有生態價值之區域永續發展，因

而訂定法律加以保護並限制其土地開發。桃園縣埤塘屬於點狀之溼地類型，而劃入國家重
要溼地範圍之埤塘所屬之土地將會被限制開發，所有權人對其土地行使處分之權利將受到

.59.

莫大的限制，因此，桃園縣重要溼地範圍的劃設，需深入考量埤塘之生態價值與功能（諸
如：埤塘面積、規模、環境生態保育、景觀、灌溉功能等）。據此，可保存具有高度生態
價值與功能的埤塘，利其與永續發展，且可維護人民之權力。

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- .63.

Point Wetland Interpretation by Aerial Photography A Case Study of
Taoyuan Pond Wetlands

Chih-Hung TAN Hsiang-Yi HSU

RS GIS
2004 2011

2851

510 14 2004 2011

2004

2011

本篇論文原刊載於「農業工研討會論文集」，2012 10 月

.64.

:

Abstract

Wetlands are one of the most productive land cover among many eco-systems. Their
diversified fauna and flora becomes the bank for many important gene. Wetlands also have
economic and ecologic values, including functions of production, flood prevention, water
purification, coastline stabilization, tourism and education. In the past years, many people
considered wetlands useless, such resulting wetlands abandoned and diminished. However, the
government and NGOs graduate realized the importance of wetlands and tried to preserve
significant wetlands.

Wetlands, based on their shape, can be divided into major categories: area wetland such as the
Kaomei wetlands and point wetland such as the Taoyuan wetlands. The study utilized remote
sensing (RS) technologies and geographic information system (GIS) to analyze high resolution
Formosat II satellite imagery and air photography to identify the water bodies and irrigation ponds,
and to compare their change during 2004 to 2011. A Taoyuan county pond database was also
created to better manage and utilize the ponds and hopefully to create new life to the onds in
Taoyuan area.

The results showed that there were2851 ponds in Taoyuan based on satellite image
identification, where the most at the Yangmei city with 510 ponds, and the least at the Fushing
township with 14. During 2004 and 2011, there were two major change categories: disappear and
area change. The disappeared ponds were mainly private and small ponds and the area changed
ponds were due to functional change.

Keyword: Point wetland Water bodies RS GIS

- .65.

258

13 3.8% 1960
11.8% 1991

2005

Landsat 1972 1996
1 SPOT
2

RS GIS Formosat

2004 2011

.66.

1 1972 2 SPOT 1996
Landsat

(一).遙感探測(RS)影像判釋之理論基礎

遙 測 影 像 判 釋 有 一 貫 的 學 理 脈 絡 ， 在 影 像 判 釋 的 要 素 通 常 包 含 形 狀 (Shape) 、 大 小
(Size)、紋理(Pattern)、陰影(Shadow)、色彩色調(Tone or Color)、質地(Texture)、關聯
(Association)等，可有效率的判釋埤塘水體。埤塘由於建置年代、功能、水質、水生植物、
波浪、反光程度等不同，可能呈現不同的形狀、大小、色調與紋理特徵等。

當水體中如有藻類或懸浮粒子，如泥沙等存在，會影響水體光譜的反應。如圖 3 中所
示，水體中有藻類會使水體有輕微葉綠素反應，圖 4 中，水體中有不同濃度的懸浮泥沙，
也會使光譜吸收減少，而讓影像有較高的反射率。

- .67.

圖 3 水體中藻類使水體有輕微葉綠素 圖 4 水中不同懸浮泥沙濃度的光譜反
反應 應，濃度愈高反射率愈高，而呈現較明亮

的顏色

埤塘主要為水體與部分岸邊水生植物所構成，在以電磁波波長與反射率構成的遙測影像
光譜上，純淨的水體在可見光波段相對於其他地表常見物質有極低的反射率，在近紅外波段
更是接近完全吸收。水體在遙測影像上的表現為低反射率或全吸收區，色澤無論在可見光影
像或近紅外光的合成色彩影像中，通常呈現深黑色或深藍色。不論是航拍影像或是衛星影
像，只要影像解析度足夠，水體的辨識通常都有極高的正確率。

(二).航拍影像中埤塘之多樣性

由於埤塘使用方式與演化程度的不同，水質狀況以及航照拍攝時飛行姿態與光影角
度、水面波浪有無等，在航空照片中並非如理論中之光譜全吸收狀況，反而會呈現相當大
的差異性。

茲以桃園縣大園鄉編號 9622-4-015 之航照影像為例(如圖 5)，影像中可清楚辨識地表
覆蓋，包括植生作物、裸露土壤、雜木林、道路、房舍、水體與其他等類型，其中埤塘為
水體地表，如黃色圈選處為埤塘所在位置。由照片中可知，埤塘之地表光譜反應非常多變，
非單純水體反應，於判釋時須特別加以注意。

埤塘辨釋過程中，需要注意埤塘狀況多樣性之變化，於圖 6 至圖 11 中顯示數種桃園
埤塘常見的航照影像。

.68.

圖 5 桃園縣大園鄉編號 9622-4-015 之航照影像，黃色圈選處為埤
塘所在位置

圖 6 純淨水體由於水對可見光 圖 7 水體因魚貝類養殖而有部分 圖 8 池塘水面因波浪及拍攝角
譜的 吸收，於航照影像應 不均 勻光譜反應，並常可見 度而產生之炫光反應
呈現黝黑色澤 到有飼料池與曝氣水車的存
在

- .69.

圖 9 水面因波浪及拍攝角度而 圖 10 水體因優養化水面植物覆蓋, 圖 11 水體可能受化學性污染

產生之炫光反應 水體中亦有藻類生長呈現不 而呈現均一單調的不自

均勻色調 然顏色

桃園台地上星棋羅佈之埤塘為桃園縣重要之文化資產，早期埤塘之主要功能為農業灌
溉，時至今日，除傳統之灌溉功能外，亦衍生生態、景觀、休閒及防洪等附加功能。桃園
埤塘是桃園縣獨有之景觀特色，也因其具有生態等多樣性的功能而列選為「桃園埤圳國家
重要溼地」，並有「桃園縣埤塘水圳保存及獎勵新生利用自治條例」的保護。

本研究主要目的為判釋桃園台地埤塘於 2004 至 2011 年之面積、大小、位置變化，藉
此掌握桃園台地埤塘現況並建置埤塘資料庫，據以推動埤塘保存與活化，以為桃園台地埤
塘新生利用之基石。埤塘變遷調查材料與方法要述如下。

(一).材料

本調查研究範圍為桃園縣縣境內之埤塘，依據 93 年前人調查研究成果（計約 3345 口
埤塘），透過遙測影像資料（詳見表 1），以及 GIS 二手資料，進行資料判釋與統計分析，
重新確認桃園縣全縣埤塘之總口數、水域面積、規模。

本研究為補足闕漏之航空照片所無法提供之地表資訊，利用 Formosat 衛星影像輔助
進行埤塘之判釋，Formosat 衛星影像具高解析度，其多光譜彩色影像解析度可達 8 公尺；
單一波段黑白影像解析度更可達 2 公尺。為因應本研究埤塘判釋之需求，則以彩色融合之
Formosat 影像（2 公尺×2 公尺）為埤塘判釋之資材。

.70.

表 1 本計畫參考之影像

影像類型 比例尺/空間解析度 涵蓋範圍 年份(民國)
Formosat 衛星影像 100/4-5 月
2 公尺×2 公尺 桃園縣全縣
航空照片 98
航空照片 1/5000、1/10000 桃園縣 98
航空照片 93
1/2500 桃園縣

1/5000、1/10000 桃園縣全縣

(二).埤塘變遷調查方法
本計劃以鄉鎮為清查單位，利用 98 年與 100 年度遙測影像與 100 年地籍圖，逐一清查

93 年度調查之 3,345 口埤塘是否有變異。若有變異者，則需再進一步比對 93 年之航空照片，
判釋是否為 93 年後全填埋或部分填埋等情形，並至現地進行勘查，建立勘查紀錄。藉由上
述之埤塘變遷調查方法，據以建立桃園埤圳國家重要溼地資料庫。

桃園埤塘變遷調查，以鄉鎮為工作段落，採取三階段方式進行，其流程規劃如圖 12
所示。

1.埤塘內業判釋

內業判釋過程可分為兩大主軸，其一為 3,345 口埤塘的比對判釋；其二為新增埤塘的
的判釋與數化，藉以掌握桃園埤塘整體之變遷狀況。茲說明如下。

(1)原有埤塘之判釋比對

Ⅰ.以鄉鎮為清查單位，利用 98 年航空照片、100 年福衛二號衛星影像、100 年地籍
圖，逐一清查 3,345 口埤塘是否 有變異。

Ⅱ.與 93 年調查結果不相符合者（圖 13），則需再進一步比對 93 年之航空照片，判
釋是否為 93 年後全填埋或部分填埋等情形（圖 14），並至現地進行勘查，建立
勘查紀錄。

- .71.
圖 12 埤塘變遷調查流程圖

.72.

圖 13 利用 GIS 系統清查 3345 口埤塘，圖中之埤 圖 14 有變異之埤塘比對 93 年之遙測影像，93 年

塘於 98 年遙測影像中有一道路橫貫而過。 時，此埤塘完整，未有道路開發從中橫貫而過。

(2)新增埤塘之判釋數化與比對

Ⅰ.以 ERDAS Imagine 軟體於 Viewer 視窗，開啟一張 1/5000 航照圖，並檢視其座標
位置及投影等資訊。

Ⅱ.開啟 AOI 工具列，對於單純水體之埤塘，以 AOI 工具列中之區域增長(region grow)
運算模組，投入一增長種子，即可依所設定的條件（面積、光譜歐幾里德距離等），
增長為涵蓋整體水域之向量格式，再將此向量檔轉為地理資訊系統檔案，並建立屬
性資料，圖 15 顯示 ERDAS Imagine AOI 工具列，條件設定與涵蓋整體水域之向量。
此模組之優點在於操作簡易、速度快捷，且可避免人為數化之誤差。

Ⅲ.對於非單純池面，例如有水波光影、水生植物、水面結構物等之池塘，除以區域
增長(Region Growing)運算模組外，另外加入人工輔助之邊界追蹤(Easy Tracing)功
能，以使池面在人工輔助下能正確判釋，再將此向量檔轉為地理資訊系統檔案，並
建立屬性資料。圖 16 顯示有水波光影之水面，以 ERDAS Imagine AOI 工具列，以
及邊界追蹤(Easy Tracing)功能，使池面在人工輔助下能正確判釋。

Ⅳ.以選取之 AOI 為水體訓練樣區，執行監督式分類(Supervised Classification)，以判
斷是否尚有未篩選之埤塘。

Ⅴ.將整張五千分之一航照圖判釋完成後，整合各池塘結果，轉存成地理資訊系統檔
案(Shape file)。

Ⅵ.如有池塘位於航照圖邊界，跨越二幅或二幅以上航照圖，需先以影像拼接模組
(Image Mosaic Module)將航照圖接合，再以前述步驟判釋。

Ⅶ.於 ArcGIS 軟體中開啟 1/5000 航照底圖、判釋池塘向量檔，以及地籍圖等圖層，選

- .73.

取地籍圖中地目為「池」、「溜」、「養」、「水」之位置，如有差異紀錄其位置，
並於現地勘查時特別加以確認，並於屬性資料中更正與註記。
Ⅷ.重複以上步驟，直到每一幅航照圖辨識比對完畢，或完成區域辨識比對成果。

圖 15 ERDAS Imagine AOI 工具列，條件設定 圖 16 顯示有水波光影之埤塘水面，以 ERDAS
與涵蓋整體水域之 AOI 區域 Imagine AOI 工具列，以及邊界追蹤(Easy
Tracing)功能，使池面在人工輔助下能正
確判釋

2.埤塘外業勘查

Ⅰ.於內業過程完成一區域之判釋後，將進行外業勘查工作，以驗證內業判釋之精確度。

Ⅱ.外業將以二人為一組，攜帶勘查地區地圖、相機、全球定位系統 GPS、以及紀錄表格，
以汽車或機車為交通工具，到達有疑慮之池塘，比對判釋結果並對池塘現況拍照。

Ⅲ.本工作將採用 GT-31 GPS 軌跡導航記錄器、數位相機、locrGPS Photo 軟體等工具，記
錄現勘之埤塘位置與影像，其流程如圖 17 所示，主要包含軌跡記錄與數位相機對時，
座標確認、到達現場後確認埤塘座標位置、記錄水體、堤岸等現況資訊，並為埤塘拍
攝照片紀錄現況。

Ⅳ.埤塘現地勘察完成後，以 locrGPS Photo 軟體將 GT-31 座標加入照片中並以 Google Map
檢視結果。圖 18 至圖 19 顯示以 locrGPS Photo 軟體給予相片經緯度座標，並展示於
Google 地圖中，藉此可清楚的掌握埤塘現場之景觀現況。

Ⅴ.埤塘現勘之結果進一步彙整（如圖 20），以此作為下階段埤塘資料庫建置之重要資訊，
並利於桃園埤塘變遷脈絡之查詢與提供相關資訊（例如遊憩景觀訊息、埤塘變遷文化
資訊、澇旱災時期之蓄水防洪資訊提供等）。

.74.

圖 17 現地勘查流程圖

圖 18 100/07/08 現勘埤塘之軌跡紀錄展示於 圖 19 埤塘現勘位置與照片顯示於 Google Map

Google Map 中，藍色線段為現勘軌跡。 中，藉此可清楚的掌握埤塘現場之景觀現

況。

圖 20 桃園市 TY048 號埤塘清查成果（左圖為現場勘查之成果，右圖為地籍資料與
其他相關資訊清查之成果。）

- .75.

(三).埤塘資料庫建立與應用
埤塘判釋與現地勘查成果需要有完整的紀錄與分析，方能有效率的提供相關資訊，並

進行埤塘之維護與保存。全縣埤塘資料庫於每一筆池塘判釋完成與現勘完成時，均會將結
果記錄於資料庫中。所有埤塘資料以 GIS 檔案通用之 Shape file (SHP)格式預設之資料庫格
式 DBF 格式貯存，此檔案格式可直接由 EXCEL 軟體讀取，內容如由外部程式修正後可直
接反映於 GIS 屬性，且未來將可輕易轉換為其他資料庫格式，圖 21 為資料庫建置的情形。

資料庫將以埤塘編號（pool_num）為主要識別碼，未來將可與各池塘生態調查結果產
生之生態資料庫、環境因子資料庫等作聯結，由地理資訊系統中查詢。

圖 21 埤塘資料庫建置示意圖

本研究利用遙感探測（RS）技術與地理資訊系統（GIS），分析高解析度 Formosat
衛星影像與航空照片，依據水體於衛星影像之紅外光波段的特性，判釋桃園台地埤塘於
2004 至 2011 年之面積、大小、位置變化，2011 年桃園台地埤塘總計 2,851 口，面積 2,599.73
公頃，分佈情形如圖 22 所示。

.76.

圖 22 桃園縣埤塘溼地分佈圖

(一).埤塘變遷調查成果

統計結果桃園縣埤塘總口數 2,851 口,楊梅鎮最多 510 口，復興鄉最少 14 口。利用埤塘
面積分為五級，藉以檢視埤塘大小分佈情形，以埤塘數量審視之，則規模較小之埤塘「面
積大於 0.1 公頃」埤塘計 1,945 口；根據桃園縣埤塘水圳保存及獎勵新生利用自治條例定義
之埤塘面積，「面積大於 0.3 公頃」埤塘則計 1,056 口（詳如表 2）；埤塘規模較大者「面
積大於 5 公頃以上」計 151 口。各鄉鎮之埤塘口數與其所佔總面積並無絕對關係(圖 23)，
埤塘口數多之鄉鎮，埤塘總面積並非較大。

表 2 桃園縣十三鄉鎮埤塘濕地數量一覽表 單位:口數

八大大中平桃復新楊龜蘆觀龍 總
計
德園溪壢鎮園興屋梅山竹音潭

市鄉鎮市市市鄉鄉鎮鄉鄉鄉鄉

埤塘總口數 243 182 255 226 241 57 14 203 510 145 319 155 301 2,851

面積小於 0.1 公頃 104 41 102 51 76 15 9 32 120 80 152 13 111 906

面積 0.1~0.3 公頃 58 61 86 53 82 26 5 54 154 48 88 33 141 889

面積 0.3~1 公頃 50 28 46 40 60 8 0 37 140 13 47 32 37 538

面積 1~5 公頃 31 29 20 61 23 5 0 38 92 4 18 35 11 367

大於 5 公頃以上 0 23 1 21 0 3 0 42 4 0 14 42 1 151

- .77.

圖 23 桃園縣埤塘口數與其面積對照圖

(二) 2004 年至 2011 年桃園台地變遷之埤塘
本研究透過遙測影像判釋並加以調查統計顯示，2004 年至 2011 年期間，桃園台地變

遷之埤塘可分為兩大類，其一為新增之埤塘，其面積偏小，多為私人開挖之埤塘；其二為
具變異之埤塘，此為 2004 年時已存在之埤塘，截至 2011 年止，產生變化之埤塘，原因有
埤塘掩埋或面積改變等，埤塘變遷情形簡要說明如下。

1.新增之埤塘
本研究透過遙測影像判釋，桃園台地新增埤塘共計有 503 口，面積總計為 86.64 公頃。

各鄉鎮中以八德市新增埤塘最多，新增口數 76 口，面積總計 9.52 公頃。各鄉鎮之新增埤
塘以「面積小於 0.1 公頃」之數量最多，共計 295 口，其次為「面積 0.1~0.3 公頃」，共計
145 口，而新增埤塘「面積大於 5 公頃以上」則無（圖 24）。

2.具變異之埤塘
埤塘變遷之原因有「埤塘已填埋」、「面積改變」、「埤塘合併」、「未蓄水」、「分

割為二或三個」五大原因，各鄉鎮具變異之埤塘口數總計 551 口，變異口數最多之鄉鎮為
中壢市，計 82 口，面積 39.12 公頃。各鄉鎮中以觀音鄉埤塘「已填埋」面積總量最高，合
計 16.77 公頃；中壢市與平鎮市埤塘「已填埋」口數最多，皆為 52 口，請參見表 3 與圖 25。

無論以埤塘之口數或面積檢視埤塘發生變異之原因，皆以「埤塘已填埋」、「埤塘面
積改變」為首要原因，兩者合計 143.20 公頃，共 481 口。桃園台地具變異之埤塘口數與其

.78.
面積對照則如圖 26 所示。

圖 24 2011 年各鄉鎮新增埤塘統計－埤塘口數

圖 25 各鄉鎮具變異埤塘之原因統計圖

- .79.

圖 26 桃園台地具變異埤塘口數與其面積對照圖

(一).結論
1.本年度與過往調查之方式不相同，主要以航照圖與衛星影像之水體光譜特質，判釋土
地覆蓋物（Land Cover）為水體之對象，藉此降低埤塘清查過程中將水稻田誤判為埤
塘之機率。與 2004 年之調查結果比較，計有 496 口新增埤塘，已填埋之埤塘則有 551
口，本年度清查之 2,851 口埤塘，每口埤塘之位置與面積與過去（2003 年之 3345 口及
2009 年之 2836 口）不完全相同，因此，本年度之 2851 口埤塘總數雖比 2009 年之 2836
口多 15 口，但並不能以此推論埤塘增加 15 口。
2.本研究透過遙測影像判釋並加以調查統計顯示，2004 年至 2011 年期間，桃園台地變
遷之埤塘可分為兩大類，其一為新增之埤塘，其面積偏小，多為私人開挖之埤塘；其
二為具變異之埤塘，此為 2004 年時已存在之埤塘，截至 2011 年止，產生變化之埤塘，
埤塘變遷之原因有「埤塘已填埋」、「面積改變」、「埤塘合併」、「未蓄水」、「分
割為二或三個」五大原因，各鄉鎮具變異之埤塘口數總計 551 口。
3.無論以埤塘之口數或面積檢視埤塘發生變異之原因，皆以「埤塘已填埋」、「埤塘面
積改變」為首要原因，兩者合計 143.20 公頃，共 481 口。

(二).建議
溼地為國家重要生態資產，屬於公共財，政府為使具有生態價值之區域永續發展，因

而訂定法律加以保護並限制其土地開發。桃園縣埤塘屬於點狀之溼地類型，而劃入國家重
要溼地範圍之埤塘所屬之土地將會被限制開發，所有權人對其土地行使處分之權利將受到

.80.

莫大的限制，因此，桃園縣重要溼地範圍的劃設，需深入考量埤塘之生態價值與功能（諸
如：埤塘面積、規模、環境生態保育、景觀、灌溉功能等）。據此，可保存具有高度生態
價值與功能的埤塘，利其與永續發展，且可維護人民之權力。

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Modeling Irrigation Return Flow for the Return Flow Reuse System in Paddy Fields .85.

Modeling Irrigation Return Flow for the Return
Flow Reuse System in Paddy Fields

Agricultural Engineering Agricultural Engineering
Research Center Research Center

Chuan-Pin Chien Wen-Tsun Fang

Abstract

This research is to construct a water balance model to estimate the amount of return flow in an
irrigation system. A simple computation framework for the model was established to include various
irrigation applications in cropping seasons. The model was able to estimate evapotranspiration, deep
percolation into groundwater aquifer, and return flow. Return flow can be split into two parts, which
are surface and subsurface return flows. The water balance model was then applied at the irrigation
system (Rotational block No. 11-2 of five paddy field units) which is operated by the Taoyuan
Irrigation Association in Taiwan as an example. Two study cases were simulated, in which one was
for using return flow and the other one was for using no return flow. The study period for the model
simulations is the first rice cropping term in 2010 which was from February 16 to July 10. As a
result, return flows calculated by the model were 27%, 27%, 34% and 39% of outflows for sandy loam,
sandy clay, clay loam, and light clay soil, respectively. Irrigation water at the downstream field unit
with use of return flow was supplemented by the upstream field units, and the amount is 5%~8% of
irrigation water for using no return flow. Furthermore, it can be seen from the simulations that
increases in irrigation water provide increases of return flow. Increases of irrigation water result in
slight increases of subsurface return flow, while increases of irrigation water cause nearly none of
change in deep percolation.

Keywords Paddy fields．Return flow．Water balance model．Irrigation return flow reuse
system

Introduction

Taiwan is located between Japan and the Philippines in the Western Pacific with a total area of
36,000km2. The demand of water resources is increasing at a very rapid pace. However,
development of water resources would normally cause some environmental impacts, in addition,

本篇論文原刊載於「Paddy and Water Environment，Vol.10(3)」，2012 年 9 月。

.86. 一○一年度研究年報

difficulty of land acquisition and poor benefit to cost ratio of development projects have resulted in
pursuing water saving, conjunctive use of regional water resources, and reasonable water resources
allocation. In order to obtain sufficient water under such situation, it is necessary to adopt all
possible measures of water conservation and manage available water efficiently. In Taiwan
agricultural water use makes up for 78% of total water consumption. Therefore, effective water
conservation in irrigation may save and provide more water to domestic and industrial users. One of
the effective ways is to use return flow in farmlands. The return flow, i.e., portion of applied water that
returns to canals or ditches from surface and subsurface flow, is significant and users may demand
more water supply by claiming credit for return flows in water exchanges (Wheeler 1987; Gronning
1989). Oad & DiSpigno (1997) and Oad et al. (1997) used infiltrometer to conduct experiments.
Relationship curves of water applied and return flow were thus established according to the
observation data. As can be seen in field studies of percolation, it is well known that vertical
infiltration through a muddy layer can be observed using devices, such as infiltrometer and lysimeter.
On the other hand, there are few techniques for directly observing horizontal flow into bunds.
Horizontal flow from one field usually is considered as an input from the neighboring field, such that
the system shows no net loss. However, water balance does not exist if evapotranspiration, surface
drainage and percolation through the plow layer are taken to be the only sources of loss (Walker &
Rushton 1984, Bouman et al. 1994, Tuong et al. 1994, Huang HC et al. 2003). Return flow occurs
not only in farmlands but also in many other different lands. Return flow analysis of a flood irrigated
alluvial aquifer in Wyoming by Wetstein et al. (1989) shows that in an average year overland return
flow accounts for 42% and underground return flow accounts for 33% of the total quantity of return
flow. In this research water applied to the farmlands includes irrigation water, precipitation and
return flow from upstream paddy fields.

Rice is a crop that requires a certain depth of water in the paddy field during growing seasons.
According to the field data, more rice production may be achieved by keeping the paddy field as a
pool constantly or intermittently with water on the surface. Hardpan at a soil depth of about 30 cm
below ground is largely the result of the common practice of puddling. Particle size distribution of
the hardpan covers spheres of silt and fine clay. Its low hydraulic conductivity, which allows for the
saving of irrigation water, reduces the vertical flow of the rice paddy field and increases horizontal
flow to produce a return flow. If the farmers can make full use of the return flow from upstream
paddy fields, the amount of irrigation water which is diverted or withdrawn from water resources, say
reservoirs, can be largely reduced. As a result, agricultural water demand can be reduced and thus an
excess of water is able to provide to other users. Therefore, irrigation return flow may play a very
critical role in a rice cultivation area such as Taiwan. This research focuses estimating of the quantity