即時影像監視器於防救災之應用

前言

災害總是在一瞬間發生，同時也會帶來許多重大損害，即時預警是面對這類災害時，減少生命和財產損失的最有效手段。即時影像監視器建置，更是最關鍵的部份。過去許多政府單位為了業務需求，例如：國道ETC利用車牌辨識進行收費、公路總局與各地方交通局於重要道路架設監視器進行車流管制、警察局在許多路口與巷弄內架設了監視器進行犯罪防治、水土保持局與水利署利用影像辨識技術進行坡地災害監測與水位及淹水監測。除了政府單位，在民間企業乃至於一般家庭也會架設監視器，例如大街小巷的各個便利商店幾乎都有設置監視器。而各種監視器影像的應用也因應各種目的快速發展中，例如家中裝設監視器可透過手機監控家中狀況，同時還可以防盜，而商家的監視器除了防止顧客偷竊行為外，也能有督促員工的效果，甚至現在幾乎每人車上都會安裝行車記錄器，除了記錄行車狀況外，也為許多突發狀況提供了有效的證據。
本文將就科技部自然科學與永續研究發展司於2015.10 ~ 2016.12期間規劃推動的「中央與地方防救災情資整合研究先期計畫」與2017年規劃推動的「中央與地方防救災情資整合研究試辦計畫」時，蒐整臺灣各縣市應用在當災害發生時提供即時影像進行災害監看的即時影像監視器（Close Circuit television，CCTV），亦綜整計畫期間所遭遇到的各類問題。

即時影像監視設備的演進

1. 第一代即時影像監視設備：類比式攝影機+錄影帶儲存模式

傳統的監視系統為類比式閉路電視CCTV＋VCR（Video Cassette Recorder）的影像儲存方式，主要是以類比攝影機進行影像錄製，影像訊號借由同軸纜線傳輸到監視主機，再將監視螢幕接到監視主機上，就可以看到並透過錄影帶錄製影像。由於是錄影帶錄製時間受到限制，因此需定時更換錄影帶，加上錄影帶保存不易，非常容易受到溫度及濕度的影響，往往在長時間使用後，因內部磁帶、磁頭重複使用容易磨損，所錄製影像便會失真。

在災害發生後的回放時，常因畫面有雜訊、斑點，導致看不清楚目標物。在記錄事件發生當下的情況，增加辨識上的困擾。

不僅影像內容容易受錄影帶保存方式影響。還有傳輸線材佈線環境、或者導線裸露、設備干擾等，在影像拍攝上也都會影響最終錄製的畫質。

在系統建置上，DVR（Digital Video Recorder）也需大量的布置纜線、跳台器、信號放大器等，無法隨需求輕鬆任意增減攝影機數量、更動擺放地點，也是類比監視系統封閉式架構上的缺點。

2. 第二代即時影像監視設備：類比式攝影機+磁碟儲存模式

第二代監視系統演進至類比式CCTV+DVR（Digital Video Recorder），將原本存放影像的方式從錄影帶改進成硬碟儲存，不需要再定時更換錄影帶，一旦硬碟儲存空間已滿，新錄製的影像會自動覆蓋過去，在影像保存方式上，這一代監視系統的使用比錄影帶的儲存方式還要容易，且穩定得多。但是由於前端的攝影機及傳輸模式還是類比訊號，因此影像的畫質還是受到一定的限制，類比式的攝影機需搭配影像擷取卡，才能將類比式畫面轉為數位視訊檔，在錄製影像上除了解析不足外，也容易產生色偏。

而第二代的監視系統，均為各廠商所推出的封閉式架構產品，在擴充及整合上有一定的難度，因此只能做為固定的監控功能使用。

3. 第三代即時影像監視設備：網路數位攝影機+磁碟、NAS儲存模式

從1998年後網路攝影機推出後，開始陸續有系統整合商進入網路監控市場，NVR（Network Video Recorders）與DVR最顯著之差別為，整個監控系統為IP化網路架構，以網路線替代傳統纜線，而且每支攝影機都演進成一套網路設備，以自動配發IP位址的方式，與後端監控主機與儲存設備建立傳輸。與類比監控系統比較下，NVR架構建置容易，只需網路線及電源線，省去傳統纜線及相關設備，如訊號放大器、選台器等的龐大支出。

除建置上的改變外，現行NVR周邊製造商，從前端攝影機到後端儲存系統，均採開放式架構，以符合ONVIF（Open Network Video Interface Forum）及PSIA（Physical Security Interoperability Alliance)的統一標準規範。在不同廠牌間，前端攝影機到後端儲存設備，所有零組件皆應用此規範，而不需考慮相容性的相關問題，更有效率，而且能採取更彈性的解決方案。如搭配新一代的攝影機還可進行夜間攝影、動態捕捉技術…等功能，更能發揮多項的功用。

而從「中央與地方防救災情資整合研究先期計畫」與「中央與地方防救災情資整合研究試辦計畫」時蒐整到的臺灣各縣市的監視器影像均屬於第三代即時影像監視設備，使用的儲存影像格式上大多為市場上常用的JPEG、STREAM、MPEG-4、M-JPEG、H.264、JPEG2000等，然而就算是同一個單位的即時影像監視器，因為建置的時間有先後，或是承包的廠商不同等因素，格式也並未完全統一。另外，不同的串流格式，其影像解析度大小也不相同。

因此，要統整這些數量龐大又格式不一的監視器影像，是一項大工程，再加上後續要針對這些影像進行傳輸、分析與應用，在過去在許多電影或戲劇裡，常常會看到電影中的人物盯著一大片的電視牆，從這一大堆的螢幕中找尋所需的影像畫面，實在很難想像要是災害應變時，要同時盯著上千台，甚至上萬台螢幕時，所要耗的人力與物力要如何估算，這是一個值得深入研究的課題。

即時影像監視設備在災害上的應用

近年來即時影像監視器在災防的應用上越來越廣泛，最常見的運用是在各級災害應變中心內，災害應變人員可以透過應變中心內的電視牆或是資訊系統就可以看到即時的災害現場或周圍的狀況（如圖1）。

圖1  中央災害應變中心開設時情資研判會議研判使用及部長、政委、祕書長、院長至災害應變中心視察瞭解現場狀況時使用

此次科技部自然科學與永續研究發展司於2015.10 ~ 2016.12期間規劃及推動「中央與地方防救災情資整合研究先期計畫」與2017年規劃及推動的「中央與地方防救災情資整合研究試辦計畫」在研究計畫的項目中進行了地方災害基礎資料盤點，其中在動態資料盤點中挑選有網路且可以直接觀看到災害現場的即時影像監視設備進行介接，計畫中共計介接地方政府的即時影像監視器（CCTV）約2,747支（如表1），該部分大多來自於縣市政府的交通、水利、工務及警察等單位，蒐整後並將2,747支即時影像監視器（CCTV）納入國家災害防救科技中心所開發的災害情資網（如圖2）。

圖2  即時影像監視器於災害情資網之展示介面

災害防救人員可以利用災害情資網透過即時影像監視設備監看易致災區域的影像，以利災害發生時輔助決策者更加瞭解現地災害狀況。

除此之外，災害情資網也整合中央各單位的監視設備影像，如：高速公路局的即時路況影像、運研所、水土保持局、水利署及水保局…等，約3000支（如表1），這樣的即時影像監視設備是否足夠應付所面臨的災害嗎？其實並不盡然，災害往往發生在預想不到的地方，因此如何進行更多的監視設備介接應該是未來要努力的方向。

即時影像監視設備在災防上遭遇的困難

目前國內將即時影像監視設備應用在災防上的單位愈來愈多，如：水利署近幾年嘗試利用監視器影像對於積淹水進行判釋，水保局也曾經利用監視器影像來做土石流自動監測，都是很好的防災運用，而國內各個防災單位所建置的監視器多僅限於特定地點，仍然有許多可能發生災害的地方並未建置有監視器，例如近年來因劇烈天氣現象越趨常見，一場午後的強降雨可能因為排水不良就造成市區積淹水，然而過去災害主管單位多把監視器架設在歷史災害區域或是災害高潛勢區域，並不會在都市區內架設監視器，如何介接更多都市區的監視器呢？民間企業或是一般社區大樓的監視器影像，有的是在該企業單位的區域網路內，有的甚至沒有網路連結，這些屬於非開放式的監視設備影像該如何介接？另外也有許多政府單位的監視器影像是不開放的，可能是受限法規上的限制，例如個資法或該單位的監視器管理辦法；也有的是在該單位的私有網路內，例如捷運公司的監視器、警政監視器等。雖然這些非開放式的即時影像監視設備可以架設專線進行介接，然則龐大的電路傳輸頻寬及費用如何支付？遇到相關的法令阻礙時的溝通協調專責機關？

大量的即時影像監視設備串流格式的不同該如何整併？監視設備可能因為機器維護、網路中斷、設備損壞各式各樣不明原因造成畫面中斷。各個監視器於建置時，可能因為其運用目的的考量與建置經費的限制，在網路頻寬上僅規劃剛好可以用的程度，因此，一旦增加使用範圍，例如將原先治安需求的監視器開放給災防應用時，治安需求通常是以錄影為主，而災防運用是以即時影像為主，有可能會因為即時影像監視連線品質不佳，導致無法連線。

上述的這些問題確實是讓即時影像監視設備全面應用在災害防救上遇到了一些阻礙，如何克服這些問題仍有待相關機制的形成與科技的進步，並非一朝一夕或一個命令就可完成的。

結論

國內將即時影像監視設備應用在災害防救上以行之有年，如何透過各個政府部門與機關團體的合作，串連大街小巷中數量龐大且多未有網路連線的即時影像監視器，讓即時影像監視設備除了居家安全、治安防治、交通監測外，也能防止災害發生、預防災害擴大以及有效在災害應變時派上用場，一直是災害防救人員的冀望。

然而現實中確實有些法令及技術仍有待突破，如何克服這些問題。政府有關部門應就此一應用進行跨部會整合並在相關的資通訊防災應用標準上進行指導，使得在災害防救人員能獲得充分的資訊進行災害防救任務。

參考文獻：

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   http://news.ltn.com.tw/news/life/breakingnews/1900483。
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