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論文中文名稱:運用數值地形模型初探草嶺山崩地區百年來地表變遷 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Centennial geomorphologic change analysis around Tsaoling landslide area based on multi-sourced digital terrain models [以論文名稱查詢館藏系統]
院校名稱:臺北科技大學
學院名稱:工程學院
系所名稱:土木與防災研究所
畢業學年度:99
出版年度:100
中文姓名:李虹瑾
英文姓名:Hung-Chin Li
研究生學號:98428027
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2011-07-18
論文頁數:119
指導教授中文名:張國楨
指導教授英文名:Kuo-Jen Chang
口試委員中文名:林銘郎;王泰典
口試委員英文名:Ming-Lang Lin
中文關鍵詞:數值地形模型日治時期地形圖草嶺山崩集集地震
英文關鍵詞:Digital terrain modelJapanese topographic mapTsaoling landslideChiChi earthquake
論文中文摘要:草嶺地區位處於西部麓山帶內,地形變化大,為一大型順向坡地形。草嶺地區山崩活動已有百餘年歷史記錄;在豪雨、地震等因素催生下,近百多年來已有五次記錄,成為一探討同一地點、多次山崩的極佳例子。1999年集集地震之後,已有許多學者投入心力於草嶺山崩的研究工作上,但是受限資料之取得,對於1979年以前山崩資料歷史,較少著墨,故尚缺乏詳細記錄。
本研究利用日治時期地形圖、美軍多色地形圖等高線地形資料,利用數化等高線法來建置二十世紀初期草嶺地區之數值地形模型,並配合地理資訊系統來整合、套疊各時期歷史地形圖及數值地形模型,以做為地形地貌分析之基本資料。在本研究中,也配合農林航空測量所之傳統影像及數位化高精度航空影像,利用航空攝影測量技術製作數值地形模型,搭配即時動態全球定位系統,進行現地地面控制點資料點的量測,並相互校正,建置最新的數值地形模型。最後,套疊不同時期所建置的數值地形模型,經由各時期高程平差與對比,在不同時期地形圖所涵蓋之地區,獲得歷史性山崩之地形資訊,試圖比對及推估草嶺地區之地形變遷。
本研究成果建置了數個不同時期2公尺解析度之DTM。從建置所得的DTM與相對應之正射影像,來探討許多地形變化如:山崩崩塌量體的估算、堆積區範圍及外貌,河道侵蝕及河道變遷,各時期草嶺潭的存歿等。透過歷史資料重建草嶺地區不同時期的地表資訊,進而恢復歷年來草嶺地區受到山崩影響之地形、地貌,並探討其改變的原因與環境的影響。
論文英文摘要:Tsaoling area is located on the foothill in western Taiwan. The topographic change is large and the area is on a large dip slope. The landslide activity in Tsaoling area was first recorded more than a hundred years ago. As accelerated by heavy rainfall and earthquakes, there had been five landslide activities recorded for the last hundred years. Thus, Tsaoling area is the best example when discussing the occurrence of many landslides in the same area. After the ChiChi earthquake in 1999, there have been many experts who devoted themselves in investigating the landslides in Tsaoling. However, as the access to the data is limited, not many people wrote about the landslides before the year of 1979. Therefore, there are lacked detailed records.
In the research, contour topographic data such as the topographic map from the Japanese and the U.S. army topographic map and digital contour mapping were used to construct digital terrain models of the Tsaoling area in early twenty century. Moreover, with correspondence to the Geographic Information System, the topography maps and digital terrain maps for different periods of time were combined and overlapped to produce the basic information for terrain and geomorphology analyses.

In the research, the traditional images and high-precision digital aerial images from the Aerial Survey Office and the aerophotogrammetry techniques were used to construct digital terrain models. Along with real-time kinematic GPS, the ground control points and data points of the location were measured. The points calibrated each other to construct the latest digital terrain models. Finally, the digital terrain models for different periods of time were overlapped. The terrain information of historical landslides was obtained for the area covered by the topographic maps for different periods of time through the comparisons and contrasts of height adjustments for different periods of time.
In terms of the research results, 2-meter resolution digital terrain models for different periods of time were constructed. From the digital terrain models constructed and the corresponding ortho-images, the topographic changes discussed included: The estimation of the landslide volume; The area and appearance of the accumulation area; Channel erosion and channel shifting; The remaining of Tsaoling lake during different periods of time. The surface information of Tsaoling area during different periods of time were constructed using historical data in order to reshow the terrain and geomorphology of the Tsaoling area that had been affected by landslides over the years. The causes for the changes and the impacts of the environment were discussed.



論文目次:誌謝 i
中文摘要 iii
英文摘要 iv
目錄 vi
表目錄 viii
圖目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2地質岩性及構造 2
1.3草嶺歷史山崩概述 3
1.4文獻回顧 5
1.5研究動機與目的 7
1.6論文大綱 8
第二章 研究方法 10
2.1利用歷史地形圖資料 11
2.1.1 歷史照片彙整 12
2.1.1.1 1904日據地形圖 12
2.1.1.2 1916台灣蕃地地形圖 13
2.1.1.3 1924台灣地形圖 14
2.1.1.4 1944美軍多色地形圖 15
2.1.2利用歷史地形圖建置數質地形模型 16
2.1.2.1製作歷史地形圖之數值地形模型研究流程圖 16
2.1.2.2數化繪製等高線 17
2.1.2.3歷史地圖套疊 18
2.2利用航空照片資料 19
2.2.1 現地量測地面控制點 20
2.2.1.1即時動態量測GPS-RTK原理簡介 20
2.2.1.2控制點點位選取 21
2.2.1.3基站、通訊設備、移動站介紹 21
2.2.2 數值地形模型產製作業 23
2.2.2.1製作航空影像數值地形模型流程 24
2.2.2.2數值地形模型建置 27
2.2.2.3影像正射 27
2.2.2.4鑲嵌 28
2.3侵蝕與堆積計算方法 29
第三章 草嶺地區數值地形模型建置成果 31
3.1歷史地形圖之DTM成果 31
3.1.1歷史地形圖等高線數化 31
3.1.2各時期歷史地形圖之DTM 34
3.1.3各時期歷史地形圖所建置DTM成果套疊 36
3.2 航空影像之DTM 38
3.2.1各時期航空影像正射影像 40
第四章 研究成果分析與討論 42
4.1 草嶺地區地形地貌變化 42
4.2 歷史地形圖之DTM變化 43
4.2.1歷史地形圖之控制點 43
4.2.2歷史地形圖之DTM地形變化 47
4.2.3歷史地形圖之DTM中央剖面線 48
4.2.4歷史地形圖之DTM崩塌選定範圍及計算量體成果 49
4.3 航空影像之DTM變化 50
4.3.1航空影像之DTM平差 50
4.3.2 921集集地震震前震後之DTM地形變化 54
4.3.3 921集集地震震前震後之DTM中央剖面線 55
4.3.4 921集集地震震前震後之DTM崩塌堆積範圍 56
4.4 山崩堆積與河流侵蝕搬運 60
4.4.1歷史地形圖之DTM河道變化 60
4.4.2 1979年相片基本圖河道變化 64
4.4.3 1979年相片基本圖河道差異 67
4.4.4 921集集地震震前震後之DTM河道變化 70
4.5 1979年草嶺潭淤積面積計算 75
第五章 結論與建議 76
5.1 結論 76
5.2 建議 77
參考文獻 78
附錄
A : RTK現地量測記錄值 81
B : DTM建置之精度 112
C : 歷史地圖控制點水平誤差範圍 115
D : 碩士學位考試口試委員提問與回覆對照表 117

表目錄

表1-1 百年歷史事件表 .................... 7
表2-1 各時期歷史地形圖與航照基本資料 ........10
表2-2 日治時期地形圖及美軍多色地形圖 ...... 11
表2.3 各時期航照基本資料 .. 19
表4-1 歷史地形圖控制點高程誤差範圍 .... 45
表4-2 南投大地震事件 ........ 46
表4-3 草嶺高程差I-I'剖面 ........ 52
表4-4 草嶺堆積厚度、崩塌深度、體積表 59

圖目錄

圖1-1 草嶺地理位置圖 ...................... 1
圖1-2 草嶺地質構造圖 ................. 2
圖1-3 草嶺百年時間圖 .................. 7
圖1-4 研究流程圖 ......................... 9
圖2-1 1904年兩萬分之一台灣堡圖草嶺地區 ... 12
圖2-2 1916年五萬分之一台灣蕃地地形圖草嶺地區 13
圖2-3 1924年五萬分之一台灣地形圖草嶺地區 ... 14
圖2-4 1944年五萬分之一美軍多色地形圖草嶺地區 . 15
圖2-5 歷史地形圖建置DTM流程圖 .... 16
圖2-6 數化繪製等高線圖 ........ 17
圖2-7 歷史地形圖套疊流程圖 ........ 18
圖2-8 選取控制點流程圖 ....... 21
圖2-9 RTK示意圖 ........... 22
圖2-10 RTK架構圖(a)基站(b)移動站 ............ 22
圖2-11 航空照片重疊圖 ................. 23
圖2-12 側拍相片示意圖 ............ 23
圖2-13 內方位示意圖 ................ 24
圖2-14 外方位示意圖 .............. 46
圖2-15 航空影像數值地形模型流程圖 ......... 26
圖2-16 高差位移圖 .................. 28
圖2-17 Surfer8計算方法示意圖 ................ 30
圖3-1 草嶺地區1904年台灣堡圖等高線數化成果圖 32
圖3-2 草嶺地區1916年台灣蕃地地形圖等高線數化成果圖 32
圖3-3 草嶺地區1924年台灣地形圖等高線數化成果圖 33
圖3-4 草嶺地區1944年美軍多色地形圖 ........ 33
圖3-5 1904年台灣堡圖解析度2公尺之DTM 34
圖3-6 1916年台灣蕃地地形圖解析度2公尺之DTM 34
圖3-7 1924年台灣地形圖解析度2公尺之DTM 35
圖3-8 1944年美軍多色地形圖解析度2公尺之DTM 35
圖3-9 1904年台灣堡圖套疊DTM ............. 36
圖3-10 1916年台灣蕃地地形圖套疊DTM ............ 36
圖3-11 1924年台灣地形圖套疊DTM ...................... 37
圖3-12 1944年美軍多色地形圖套疊DTM 37
圖3-13 1979年8月18日解析度2公尺之DTM ......... 39
圖3-14 1979年8月28日解析度2公尺之DTM ........ 39
圖3-15 2009年3月4日解析度2公尺之DTM ....... 40
圖3-16 1979年8月18日正射影像 ..................... 40
圖3-17 1979年8月28日正射影像 ............... 41
圖3-18 2009年3月4日正射影像 ................. 41
圖4-1 歷史地形圖控制點選擇流程圖 44
圖4-2 1904-1916年標準誤差圖 46
圖4-3 1916-1924年標準誤差圖 46
圖4-4 歷史地形圖之DTM地形變化剖面A圖 ....... 47
圖4-5 歷史地形圖之DTM地形變化剖面B圖 .... 47
圖4-6 歷史地形圖之DTM地形中央剖面圖 ............ 48
圖4-7 1916年~1924年崩塌區範圍圖 49
圖4-8 平差方法一示意圖 51
圖4-9 草嶺區域I-I'剖面圖 52
圖4-10 草嶺區域平差前剖面圖 53
圖4-11 草嶺區域平差後剖面圖 53
圖4-12 921集集地震震前震後之DTM地形變化剖面圖 54
圖4-13 921集集地震震前震後之DTM中央剖面圖 55
圖4-14 1998-1999年山崩區之色階圖 56
圖4-15 1999-2003年山崩區之色階圖 ............. 57
圖4-16 2003-2007年山崩區之色階圖 ....... 58
圖4-17 2007-2009年山崩區之色階圖 ................ 59
圖4-18 歷史地形圖之河道位置圖 ............... 60
圖4-19 歷史地形圖之河道剖面圖 .............. 61
圖4-20歷史地形圖之河道A剖面圖 .............. 61
圖4-21歷史地形圖之河道B剖面圖 .................... 62
圖4-22歷史地形圖之河道C剖面圖 .............. 62
圖4-23歷史地形圖之河道D剖面圖 ............................................... 63
圖4-24歷史地形圖之河道E剖面圖 ............................................... 63
圖4-25相片基本圖之河道位置圖 ................................... 64
圖4-26相片基本圖之河道剖面圖 ............................................... 64
圖4-27相片基本圖之河道A剖面圖 .............................................. 65 圖4-28相片基本圖之河道B剖面圖 ............... 65
圖4-29相片基本圖之河道C剖面圖 .................................... 66
圖4-30相片基本圖之河道D剖面圖 .......... 66
圖4-31相片基本圖之河道E剖面圖 ...... 67
圖4-32相片基本圖之河道差異剖面圖 ........... 67
圖4-33相片基本圖之河道差異A剖面圖 ............ 68
圖4-34相片基本圖之河道差異B剖面圖 ........ 68
圖4-35相片基本圖之河道差異C剖面圖 ............... 69
圖4-36相片基本圖之河道差異D剖面圖 ............... 69
圖4-37相片基本圖之河道差異E剖面圖 .. 70
圖4-38 921集集地震震前震後之河道位置圖 ....... 71
圖4-39 921集集地震震前震後之河道剖面圖 ......... 71
圖4-40 921集集地震震前震後之河道A剖面圖 ...... 72
圖4-41 921集集地震震前震後之河道B剖面圖 ...... 73
圖4-42 921集集地震震前震後之河道C剖面圖 73
圖4-43 921集集地震震前震後之河道D剖面圖 .... 74
圖4-44 921集集地震震前震後之河道E剖面圖 ...... 74
圖4-45 1979年8月18日草嶺潭圖 .......... 75
圖4-46 1979年8月28日草嶺潭潰堤圖 ......... 75
論文參考文獻:參考文獻


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