花蓮市東北方之美崙台地一萬年內抬升約45公尺，但全新世以來海水面上升至6000 年前之後漸趨穩定與今日大致相同，前人研究一般認為受到台地西側的米崙斷層活動之同震變形抬升，經過數次抬升作用後美崙台地上保留了許多階地，主要分布在北美崙傾動地塊北側與南美崙南邊之階地群，這些階地應該代表米崙斷層一萬年來活動之紀錄。要了解階地生成年代快速直接的方式是利用階地中物質進行絕對定年，但因為並非所有階地都有合適定年之材料，僅有12m與20m處分別定出2450 yr與3878yr，只好尋找其他方式來估計階地相對年代。
過去以數值地形 (地面空間解析度40m、5m)辨識階地，受限於高程準確度無法區分出1~2m間的地形變化，本研究以1m解析度之Ikonos衛星立體對影像、部份區域同時也利用空載光達與陸地三維雷射掃描儀，製作地面空間解析度分別為2、0.6及0.1m的數值地形，高程準確度分別為1.3m、0.7m與0.01m，也確認大範圍由衛星立體對影像製作之數值地型可以解析出1-2m之地形變化，其次辨認出美崙山東與西側之階地各有11階其中有4階可以對比；北美崙傾動地塊共有9階，高度 (1)~(9)階高程為37m、33.9m、24.2m、21m、18m、16m、13.9m、10.9m及9m，假設階地寬度與年代成正比與兩個定年資料計算出9個階地年代分別為(a)當12公尺處為2450年時，(1)~(9)階地年代為13903、7779、7473、7105、5880、4839、3981、2450及1041yr BP，(b)當20公尺處為3878年時，(1)~(9)階地年代為9170、5130、4928、4686、3878、3191、2626、1616及687 yr BP。同時根據七星潭海岸真實侵蝕數據(朱德原，2008)計算出研究區域侵蝕常數κ＝6.54×10-3m2/yr，假設質量守恆，利用擴散方程式計算出階地崖坡隨時間變化的演化曲線，一般而言愈老的階地其階間崖愈平坦。從階地演化曲線來估計階地之年代，卻發現七星潭海岸階地年代集中在1500~4500yr且崖坡斜率相似，顯示崖坡從原始坡面衰變至安定角為44.6°僅需2.5ka，所以老於2.5ka之階間崖外形大致相似，無法提供近一步之相對年代資訊。

Northeastern end of Hualien City, the Meilun tableland has been uplifted to about 45 meter in the last ten thousand years. At the same period, sea-level rises and then stabilizes to the same height of the modern sea-level in this region. Previous studies were generally accepted that Meilun tableland was been uplifted several times and created more than 6 terraces resulting from the activities of the Meilun fault. These terraces have recorded the fault activities and are found in the northern and southern edge of the Meilun tableland.
The absolute dating is quick and is a way to know the formation age of a terrace. It’s however that most of the terraces may not have a proper material for dating. In Meilun tableland, only two dating results have known localities, the elevation is 12m (2450yr BP) and 20m (3878yr BP) respectively. Without the absolute age of these terraces, one can use relative dating methods in order to find out the connection between eathquakes and terraces. One of the relative dating method is to investigate the evolution of the morphology of the marine terraces, normally the oldest terrace will have the most retreat profile and this can be modeled using a diffusion model assuming mass balances.
This study uses a 1 m spatial resolution Ikonos satellite stereopair image to create a 2m digital sutface model, and some part of the study area also apply the techniques of Lidar and Terrestrial 3D Laser Scanning. DSM generated by different methods with different ground resolutions of 2, 0.6 and 0.1m respectively, the accuracies of the DSM are 1.3, 0.7 and 0.01m. There are 11 and 4 terraces in the east and west sides of Meilun Hill that can be compared to those of the Chishingtan coast. 9 marine terraces are found in Chishingtan coast, (1)~(9) elevations are 37m、33.9m、24.2m、21m、18m、16m、13.9m、10.9m and 9m, respectively. One can calculate (a) fixed 2450yr BP in 12m, ages of (1)~(9) terraces are 13903、7779、7473、7105、5880、4839、3981、2450 and1041yr BP (b) fixed 3878yr BP in 20m, ages of (1)~(9) terraces are 9170、5130、4928、4686、3878、3191、2626、1616 and 687 yr BP.
According to coastal erosion study of Chishingtan (Chu, 2008), one can calculate the erosion constant (κ) is 6.54×10-3m2/yr. On the assumption of conservation of mass, one finds that the relative ages of the Chishingtan marine terraces are between 1500 and 4500yr, and the shape of terrace profiles are resemblance. It may need only 2.5ka to retreat the terrace profile to a still angle of 44.6°. In other words, due to the rapid decay of the terrace profiles, it is impossible to use relative dating method in this area with the terrace age more than 2.5ka.

摘要 I
Abstract II
章節目錄 III
表目錄 V
圖目錄 VI
第一章 緒論 1
　1.1研究動機 1
　1.2研究目的 2
　1.3研究區域介紹 3
　　　1.3.1地形 4
　　　1.3.2地質 5
　　　1.3.3沈積環境 6
　　　1.3.4美崙台地之斷層個論 7
第二章 文獻回顧 10
　2.1台灣島周邊一萬年內海水面變化 10
　2.2古地震週期研究 13
　2.3台灣海階的相關研究 17
　2.4短期地表地形監測 20
第三章 研究方法 24
　3.1地表地形變遷監測方法─數位攝影測量、空載光達、陸地三維雷射掃描儀與即時動態全球衛星定位系統 24
　　　3.1.1衛星影像 24
　　　3.1.2空載光達 27
　　　3.1.3陸地三維雷射掃描儀與即時動態全球衛星定位系統 28
　3.2數值地型模型建立 31
　3.3地表地形分析 33
　3.4擴散方程式推導 34
　3.4研究流程 36
第四章 研究結果 38
　4.1衛星影像製作之數值地型模型(DSM)誤差分析 38
　4.2 DSM製作判釋失敗區域 41
　4.3陸地三維雷射掃描儀製作地表模型(DSM)誤差值結果 42
　4.4衛星影像、陸地三維雷射掃瞄儀與空載光達之剖面高程比較 42
　4.5美崙台地階地的辨識與區分 46
　　　4.5.1現地調查 46
　　　4.5.2數值地形圖分析 50
　4.6數學模型─擴散方程式的應用 57
　　　4.6.1侵蝕常數κ值計算 57
　　　4.6.2擴散方程式應用於七星潭海岸之海階 58
第五章 討論 62
　5.1 研究方法之準確度 62
　5.2 美崙台地階地區分與相對定年 64
　5.3 全新世美崙台地階地演育過程 72
第六章 結論與建議 74
　6.1結論 74
　6.2建議 75
參考文獻 76
附錄1：Ikonos花蓮市衛星影像立體對資訊 85
附錄2：地真資料與高程檢核 91
附錄3：衛星影像DSM判釋失敗區域放大圖 99
附錄4：陸地三維雷射掃瞄儀反光圓柱誤差值 102
附錄5：MATLAB 擴散方程式 104
附錄6：A~H剖面 105
附錄7：1996~2006年花蓮累計降雨量超過110mm之颱風 106

英文資料：
Avouac, Jean-Philippe. (1993). Analysis of scarp profile: Evaluation of errors in Morphologic dating. Journal of Geophysical Research, 98(B4), 6745-6754.
Bird, M. I., Fifield, L. K., Teh, T. S., Chang, C. H., Shirlaw, N., Lambeck, K.(2007).An inflection in the rate of early mid-Holocene eustatic sea-level rise: A new sea-level curve from Singapore. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 71(3-4), 523-536.
Biq, C. C. (1984). Present-day manner of movement of the Coastal Range, eastern Taiwan, as reflected by triangulation changes. Mem. Geol. Soc. China, 6, 35-40.
Carena, Sara, Suppe, John, Kao, Honn. (2002). Active detachment of Taiwan illuminated by small earthquakes and its control of first-order topography. Geology, 30 (10), 935-938.
Chappell, Jhon, Yoko Ota, Berryman, Kelvin. (1996). Late Quaternary coseismic uplift history of Huon Peninsula, Papua New Guinea. Quaternary Science Review, 15, 7-22.
Chen, Yue-Gau, Chen, Wen-Shan, Wang, Yuan, Lo, Po-Wen, Liu, Tsung-Kwei, Lee, Jian-Cheng. (2002). Geomorphic evidence for prior earthquakes Lessons from the 1999 Chichi earthquake in central Taiwan. Geology, 30(2), 171-174.
Chen, Yue-Gau, Lai, Kuang-Yin, Lee, Yuan-Hsi, Suppe, John, Chen, Wen-Shan, Lin, Yu-Nong N., Kuo, Yu-Ting. (2007). Coseismic fold scarps and their kinematic behavior in the 1999 Chi-Chi earthquake Taiwan. Journal of Geophysical Research, 112(B3).
Chen, Yue-Gau, & Liu, Tsung-Kwei. (1996). Sea Level Changes in the Last Several Thousand Years, Penghu Islands, Taiwan Strait. Quaternary research, 45(26), 254-262.
Chi, Wen-Rong, Huang, Hsiu-Mei, Wu, Jong-Chang. (1983). Ages Of The Milun And Pinanshan Conglomerates And Their Bearings On The Quaternary Movement Of Eastern Taiwan. Proceedings of the Geological Society of China, 26, 67-75.
Demoulin, A., Bovy, B., Rixhon, G., Cornet, Y. (2007). An automated method to extract fluvial terraces from digital elevation models: The Vesdre valley, a case study in eastern Belgium. Geomorphology, 91(1-2), 51-64.
Enzel, Yehouda, Amit, Rivka, Porat, Naomi, Zilberman, Ezra, Harrison, Bruce J. (1996). Estimating the ages of fault scarps in the Arava, Israel. Toctonophysics, 253, 305-317.
Hanebuth, Till, Stattegger, Karl, Grootes, Pieter M. (2000). Rapid Flooding of the Sunda Shelf: A Late-Glacial Sea-Level Record. SCIENCE, 288, 1033-1035.
Hsieh, Meng-Long, Lai, Tzu-Hua, Wu, Leh-Chun, Lu, Wan-Chung, Liu, Hsien-The, Liew, Ping-Mei. (2006). Eustatic Sea-Level Change of 11 - 5 ka in Western Taiwan, Constrained by Radiocarbon Dates of Core Sediments. TAO, 17(2), 353-370.
Hsieh, Meng-Long, Liew, Ping-Mei, & Hsu, Ming-Yang. (2004). Holocene tectonic uplift on the Hua-tung coast, eastern Taiwan. Quaternary International, 115-116, 47-70.
Hsu, Leslie, Pelletier, Jon D. (2004). Correlation and dating of Quaternary alluvial-fan surfaces using scarp diffusion. Geomorphology, 60(3-4), 319-335.
Hsu, Ya-Ju, Simons, Mark, Yu, Shui-Beih, Kuo, Long-Chen, Chen, Horng-Yue. (2003). A two-dimensional dislocation model for interseismic deformation of the Taiwan mountain belt. Earth and Planetary Science Letters, 211(3-4), 287-294.
Hu, Jyr-Ching, Angelier, Jacques, Yu, Shui-Bei. (1997). An interpretation of the active deformation of southern Taiwan based on numerical simulation and GPS studies. Tectonophysics, 274, 145-169.
Hu, Jyr-Ching, Cheng, Li-Wei, Chen, Horng-Yue, Wu, Yih-Min, Lee, Jian-Cheng, Chen, Yue-Gau, Angelier, Jacques. (2007). Coseismic deformation revealed by inversion of strong motion and GPS data: the 2003 Chengkung earthquake in eastern Taiwan. Geophysical Journal International, 169(2), 667-674.
Hu, Jyr-Ching, Yu, Shui-Bei. (2001). Active deformation of Taiwan from GPS measurement and numerical simulations. Journal of Geophysical Research, 106(B2), 2265-2280.
Jibson, Randall W. (1996). Use of landslides for paleoseismic analysis. Engineering Geology, 43, 291-323.
Johnson, K. M. (2005). A viscoelastic earthquake cycle model for Taiwan. Journal of Geophysical Research, 110(B10).
Li, Ron, Zhou, Guoqing. (1998). Potential of High-Resolution Satellite Imagery for National Mapping Products. PE&RS, 64(12), 1165-1170.
Li, Rongxing, Zhou, Guoqing, Yang, Songlin, Tuell, Grady, Schmidt, Nicholas J., Fowler, Cindy. (2000). A Study of the Potential Attainable Geometric Accuracy of IKONOS Satellite Imagery. Int. Archives of Photogrammetry and Remote Sensing, XXXIII(Part B4), 587-595.
Liew, P.M. , Hsieh, M.L. , Lai, C.K. (1990). Tectonic significance of Holocene marine terraces in the Coastal Range, eastern Taiwan:. Tectonophysics, 183, 121-127.
Liew, P.M., Pirazzoli, P.A., Hsieh, M.L., Arnold, M., Barusseau, J.P., Fontugne, M., Giresse, P. (1993). Holocene tectonic uplift deduced from elevated shorelines, eastern Coastal Range of Taiwan. Tectonophysics, 222, 55-68.
Lin, Cheng-Horng. (2002). Active continental subduction and crustal exhumation-the Taiwan orogeny. Terra Nova, 14(4), 281-287.
Lundberg, Neil, J.Dorsey, Rebecca. (1990). Rapid Quaternary emergence, uplift, and denudation of the Coastal Range, eastern Taiwan. Geology, 18.
Lundberg, Neil, Reed, Donald L., Liu, Char-Shine, Jay Lieske, Jr. (1997).Forearc-basin closure and arc accretion in the submarine suture zone south of Taiwan. Tectonophysics, 274.
Mattson, Ann, Bruhn, Ronald L. (2001). Fault slip rates and initation age based on diffusion equation modeling: Wasatch Fault Zone and eastern Great Basin. Journal of Geophysical Research, 106(B7), 13739-13750.
Nash, D. B. (1984). Morphologic dating of fluvial terrace scarps and fault scarps near West Yellowstone, Montana. Geological Society of America Bulletin, 95(12), 1413-1424.
Ota, Yoko, Yamaguchi, Masaru. (2004). Holocene coastal uplift in the western Pacific Rim in the context of late Quaternary uplift. Quaternary International, 120(1), 105-117.
Poon, J., Fraser, C. S., Zhang, C., Gruen, A., Zhang, L. (2005). Accuracy evaluation of terrain modeling from Ikonos stereo imagery. Proceedings of ISPRS Hannover Workshop 2005 on High-Resolution Earth Imaging for Geospatial Information, on CD-ROM, 2005-05-17, Hannover, Germany.
Sieh, Kerry. (1978). Slip along the San Andreas fault associated with the great 1957 earthquake: Bull. Seismol. Bull. Seismol. Soc. Am., 68, P.523-536.
Sieh, Kerry, Natawidjaja, Danny H., Meltzner, Aron J., Shen, Chuan-Chou, Cheng, Hai, Li, Kuei-Shu, Edwards, R. Lawrence. (2008). Earthquake Supercycles Inferred from Sea-Level Changes Recorded in the Corals of West Sumatra. SCIENCE, 322, 1674-1678.
Teng, L.S., Chen, W.S., Wang, Y., Song, S.R. and Lo, H.J. (1988). Toward a comprehensive stratigraphic system of the Coastal Range, eastern Taiwan. Acta Geologica Taiwanica., 26, 19-35.
Vita-Finzi, C. (2000). Deformation and seismicity of Taiwan. Proc Natl Acad Sci U S A, 97(21), 11176-11180.
Yamaguchi, Masaru, Ota, Yoko. (2004). Tectonic interpretations of Holocene marine terraces, east coast of Coastal Range, Taiwan. Quaternary International, 115-116, 71-81.
Yu, Shui-Beih, Chen, Horng-Yue. (1994). GPS Measurements of Crustal
Deformation in the Taiwan Arc-Continent Collision Zone. TAO, 5(4).
Yu, Shui-Bei, Chen, Horng-Yue, Kuo, Long-Chen. (1997). Veloctiy field of GPS stations in the Taiwan area. Tectonophysics, 274, 41-59.
Yu, Shui-Beih, Kuo, Long-Chen. (1999). GPS observation of crustal deformation in the Taiwan-Luzon region. Geophysical research letters, 26(7), 923-926.
Yu, Shui-Beih, Kuo, Long-Chen. (2001). Present-day crustal motion along the Longitudinal Valley fault, eastern Taiwan. Tectonophysics, 333, 199-217.
山口勝，太田陽子(2002)台湾海岸山脈東岸の完新世海成段丘と地殻変動，地学雜誌，111(3)323-340。

中文資料：
冉勇康，鄧起東，徐錫偉(2006) 中國大陸古地震研究的現狀與實例，1906年梅山地震百週年紀念研討會。
石再添，張瑞津，黃朝恩，石慶得，楊貴三，孫林耀明(1983) 臺灣北部與東部活斷層的地形學研究，國立臺灣師範大學地理研究報(9)20-72。
吳大銘，葉義雄，饒瑞鈞，顏宏元，Salzberg David，余水倍，李德貴(1994) 台灣現代造山運動的研究與成果，吳大猷院長榮退學術研討會論文集，45-77。
李思根，鄧國雄(1997) 台灣東部地區特殊地景調查登錄及保育因應策略，行政院農業委員會「第三屆全國地景保育大會」。
李瓊武，余水倍(1987) 台灣東部地殼水平變動之研究，第六屆測量學及應用研討會論文集，127-134。
沈川洲(2009) 追尋地震預測的聖杯，科學人，2009.12,80-87。
沈淑敏，張瑞津(2003) 圖像資料在臺灣地區地形變遷研究上的應用與限制，師大地理研究報告(38)，67-86。
林玉儂(2002) 崖坡定年法之理論與應用。
林明聖(1998) 米崙礫岩台地上的橫移斷層系統，東台灣研究(3)13-30。
林啟文(2000 )臺灣活動斷層概論，經濟部中央地質調查所特刊，第十三號，79-80。
林啟文，陳文山，劉彥求，陳柏村(2009) 玉里斷層，經濟部中央地質調查所特刊，第二十三號，49-54。
林啟文，陳文山，劉彥求，陳柏村(2009) 池上斷層，經濟部中央地質調查所特刊，第二十三號，63-80。
林啟文，陳文山，劉彥求，陳柏村(2009) 米崙斷層，經濟部中央地質調查所特刊，第二十三號，11-20。
林朝棨(1957) 台灣地形，台灣文獻委員會。
林朝棨(1962) 台灣第四紀(上)，台灣文獻，14(1)，1-53。
俞何興，宋國士(1999) 花蓮海底峽谷之形貌及地體構造意義，地質，19-1，49-67。
洪奕星(2007) 台灣區地下水觀測網第三期96年度水文地質調查研究計畫-沉積環境與生物地層對比研究(1/2)，中央地質調查所報告第96-29號。
胡正恆，賴慈華，陸挽中，潘文欽，謝孟龍，劉平妹(2009) 初探花蓮孢粉：東台灣一萬三千年來之古環境變遷，中國地球物理學會與中華民國地質學會98 年年會暨學術研討會。
張有和，張成華(2007) 地表地形變遷監測技術與應用.西太平洋地質科學，7，77-112。
張有和，張成華(2012) 花蓮三棧溪至吉安溪間地表變形與作用之研究，未出版。
郭朗哲，曾義星，史天元(2002) 地面雷射掃描儀測量作業問題探討，第二十二屆測量學術及應用研討會論文集，79-88。
陳文山(1993) 海岸山脈地區花東縱谷斷層的活動性淺談，地工技術雜誌，44，52-57。
陳文山(2002) 從古地震研究看九二一集集大地震，科學發展，350，26-31。
陳文山(2009) 海岸山脈火山島弧與碰撞盆地的地層架構與年代，西太平洋地質科學，9，69-100。
陳文山，方中權，劉力豪，楊小青，顏一勤，黃能偉，費立沅(2006) 台灣地區上新世至全新世的沈積同時變形構造－地震岩的沈積環境，西太平洋地質科學，6，199-220。
陳文山，宋時驊，吳樂群，徐澔德，楊小青(2004) 末次冰期以來台灣海岸平原區的海岸線變遷，國立台灣大學考古人類學刊，62，40-55。
陳文山，林益正，顏一勤，楊志成，紀權窅，黃能偉，石同生(2008) 從古地震研究與GPS資料探討縱谷斷層的分段意義，經濟部中央地質調查所特刊，第二十號，165-191。
陳文山，楊志成，楊小青(2009) 如何建立台灣海岸平原區地下晚第四紀沉積層的地層架構，經濟部中央地質調查所特刊，第二十二號，101-114。
陳文山，顔一勤，楊志成，楊小青，陳勇全，蔡坤志，劉彥求(2004) 1951年花蓮地震斷層的古地震研究－瑞穗鄉鶴岡村安定橋槽溝，經濟部中央地質調查所特刊，15，137-145。
陳佳元(1974) 由三角點檢測證實東臺灣海岸山脈向北北東移動，台灣省地質調查所彙刊，24，119-123。
陳惠芬(1984) 從三角點檢測成果見到的臺灣的地盤升降，紀念徐鐵良先生榮退地質學論文集，127-140。
曾義星，史天元(2003) 三維雷射掃描儀新一代測量利器，科學發展，365，16-21。
游明聖(1994) 臺東縱谷斷層帶中之橫移斷層特徵，地質，14(1)，121-147。
游明聖(1995) 1951年10月22日花蓮地震的再探討，經濟部中央地質調查所年報，八十四年度年報，36-42。
黃奇瑜(2005) 台灣附近大地構造與新生代造山時空演化，九二一集集大地震，地震論文。
楊名，余致義(1997) 即時動態GPS應用於控制測量與戶地測量之設計與實驗，地籍測量，16(4)。
楊蔭清(1953) 四十一年來之花蓮地震，花蓮文獻，1，67-71。
經濟部水利署第九河川局(2005) 花蓮海岸基本資料監測調查計劃報告，未出版。
劉啟清，蔡俊雄，陳榮裕，吳慶餘(2002) 利用全球衛星定位系統資料探討地殼變形與地震活動的相關性(III)。交通部中央氣象局技術報告彙編，第30卷，259-266。
劉進金(2005) 空載光達技術之發展現況，國內高解析度空載及衛載遙測之現況與未來研討會。
鄧屬予(2007) 台灣第四紀大地構造，經濟部中央地質調查所特刊，18，1-24。
謝孟龍(2005)一些簡單數字的背後：回顧台灣千、萬年時距地塊上升、沉降速率的研究，2005年臺灣活動斷層與地震災害研討會論文集，47-58。
謝孟龍，劉平妹(2010)花東海岸全新世地殼上升速率的再檢討，經濟部中央地質調查所彙刊，第二十三號，165-199。
謝孟龍，鄧屬予(1994)米崙礫岩的岩相及沉積環境，地質14(1)，201-217。


書籍資料：
Linder, W.(2003). Digital photogrammetry.
Pelletir, Jon. (2008). Quantitative modeling of earth surface processes.
何春蓀(1984)普通地質學。
陳培源(2006)台灣地質。

博士論文資料：
許民陽(1988)台灣海階之地形學研究，博士論文，中國文化大學。
楊貴三(1983)台灣活斷層的地形學研究-特論活斷層與地形面的關係，博士論文，中國文化大學。
蔡衡(2004)台灣地區河階地形之複合對比，博士論文，國立成功大學。

碩士論文資料：
朱德原(2008)，應用陸地三維雷射掃瞄儀與航照影像調查近期花蓮奇萊鼻海崖之變遷，碩士論文，國立花蓮教育大學。
陳嘉俞(2009)，台灣花蓮北部地區的新構造與近期地殼變形運動，碩士論文，國立台灣大學。
劉佳怡(2006)，台灣西北部海岸階地的地形學研究，碩士論文，中國文化大學。
諶凱英(1995)，桃園台地群崖地形之研究，碩士論文，國立中央大學。


網站資料：
Global Mapper http://www.globalmapper.com/
GMT http://gmt.soest.hawaii.edu/
National Oceanic and Atmospheric Administration http://www.noaa.gov/
PCI Geomatics http://www.pcigeomatics.com/
RiSCAN PRO http://www.riegl.com/index.php?id=221
交通部中央氣象局 http://www.cwb.gov.tw/V7/index.htm
國立中央大學太空及遙測研究中心 http://www.csrsr.ncu.edu.tw/
經濟部地質調查所 http://www.moeacgs.gov.tw/main.jsp