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論文中文名稱:無人飛行載具於河道變遷及防災應用之可行性-以來社溪為例 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Feasibility Study of Unmanned Aerial Vehicle for River Change and Hazard Mitigation - Example of Laishe River, Southern Taiwan [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:土木工程系土木與防災碩士班
畢業學年度:104
畢業學期:第二學期
中文姓名:廖達峻
英文姓名:Ta-Chun,Liao
研究生學號:103428027
學位類別:碩士
口試日期:2016/07/26
指導教授中文名:張國楨
口試委員中文名:王泰典;葉恩肇;譚智宏
中文關鍵詞:無人飛行載具數值地型模型來社溪
英文關鍵詞:Unmanned Aerial VehicleDigital Terrain ModelLaishe River
論文中文摘要:台灣島是由菲律賓海板塊和歐亞板塊相互聚會所造成,形成了複雜的地形、山多坡陡、河川短促、邊坡脆弱。位於副熱帶以及熱帶季風氣候區內,每年約有3~4個颱風侵襲台灣,每逢颱風豪雨,山區容易發生山崩、地滑、土石流等災害,近年因全球氣候變遷,天然災害更加頻繁。
無人飛行載具(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)為近年來新興且熱門的科技,在防災方面擁有許多優勢亦有許多發展空間。本研究藉由UAV技術用於相關資訊的萃取,希望對未來災害研究能有所貢獻,而數值地形模型在地形判釋、探討河道變遷的情況、災害評估等方面扮演著最基礎也是最重要的角色。
來社溪為林邊溪的支流之一,因為莫拉克颱風造成南部山區大量土石崩落,來社溪成為土石流潛勢溪流而且至今上游仍在持續崩塌中,是變異性較大的區域,而大量的土砂沖積也造成當地居民財產上的損失。從以前調查河道中泥沙的淤塞現象多以人力直接到現場進行勘查,若以此方式勘查,有時可能會因為交通中斷、地形限制或位於偏遠地區等情況而無法到達。近年來航、遙測科技的蓬勃發展,影像解析度及品質大幅提升,遙測技術可以提供大範圍的影像資料,提供人員無法到達的區域資訊。此外,輸砂量雖然可以利用降雨量、河川流量、懸浮質等數值來估算,但是無法了解大型土石搬運的情況。透過分析所建置數值地形模型(Digital Terrain Model, DTM)更容易了解集水區內山崩、土石流以及河流中沉積物的搬移模式。
本研究是利用無人飛行載具搭載Nikon D800E相機拍攝來社溪流域的航空影像,並將不同期數的影像個別建置成數值地形模型。本研究所使用的影像為七個期數的影像資料,其中三期利用Nikon D800E分別拍攝了103年5月、104年1月、104年11月的航空影像,而其他四期資料中有三期為本研究室以往UAV測試時所建置的數值地形模型,剩下一期的資料為LiDAR影像。將七期的數值地形模型相互比較後發現來社溪在莫拉克風災後造成河道中游和上游大量的土石崩落,滾滾洪水造成河道側向侵蝕相當嚴重,尤其在中上游地區最為顯著,崩塌後的土砂隨著洪水被沖往中下游形成大量的淤積,使中上游地區平均淤積了約12公尺高,而下游地區平均淤積了約4公尺高。鬆散的土砂每逢大雨就會被沖刷至下游造成來社溪沿岸居民財產上的損失,因此本研究透過模型的比對將來社溪的河道變遷、崩塌區量體、土砂淤積量、高程變化量等給計算出來,並且探討災害的預防與防災的可行性。
論文英文摘要:Taiwan, due to the high seismicity and high annual rainfall, numerous landslides triggered and impact the island severely. Typhoon Morakot brought extreme and long-time rainfall for Taiwan in August 2009, and caused severe disasters. We integrate several technologies, especially by unmanned aerial vehicle (UAV), to decipher the consequence and the potential hazard, and the social impact. This study constructs DTMs before and after landslide, as well as the subsequent periods. The data sets permit to analysis the phenomenon of river migration, the sediment budget and the morphological changes of the Laishe River bed and the drainage basin. The result of this study provides not only geomatics and GIS dataset of the hazards, but also for essential geomorphologic information, and for hazard mitigation and planning, as well.
論文目次:摘要 i
ABSTRACT iii
致 謝 iv
目 錄 v
表目錄 viii
圖目錄 x
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究流程 3
1.4 論文大綱 4
第二章 文獻回顧 5
2.1 地理環境 5
2.1.1 地形地貌 6
2.1.2 氣候條件 8
2.1.3 水文特性 9
2.2 地質背景 10
2.2.1 地質岩性 10
2.2.2 地質構造 12
2.3 航空攝影測量介紹 13
2.4 航空攝影測量原理 13
2.4.1 空中三角測量 13
2.4.2 像片之重疊 14
2.4.3 內方位參數 15
2.4.4 外方位參數 16
2.4.5 共線方程式 16
2.5 無人飛行載具介紹 17
2.6 數值地形模型 21
2.6.1 數值地形模型介紹 21
第三章 研究方法 23
3.1 研究方法與流程 23
3.1.1 使用之無人飛行載具 23
3.1.2 使用之相機 26
3.2 航線規劃 27
3.3 建置數值地形模型 27
3.3.1 Pix4D mapper軟體簡介 27
3.3.2 數值地形模型建置流程 30
3.4 ArcGIS軟體介紹 33
第四章 數值地形模型建置成果 34
4.1數值地形模型建置成果 34
4.1.1 多期數值地形模型 39
4.2 數值地形模型的平差成果 41
4.3 數值地形模型精度分析 47
4.3.1來社溪流域全區精度評估 47
4.3.2 河道外圍區域精度評估 56
第五章 研究成果與討論 59
5.1 河道變遷分析流程 59
5.1.1 河道範圍變化分析 61
5.2 來社溪沿岸前後期河道變化 73
5.2.1 上游三段 74
5.2.2 上游二段 76
5.2.3 上游一段 78
5.2.4 東部落段 80
5.2.5 西部落段 82
5.2.6 義林段 84
5.3 來社溪流域前後期高程變化 86
5.3.1 各段崩塌區量體計算 94
5.4 來社溪河道高程比較及量體計算 101
5.5 來社溪沿岸前後期坡度比較 109
5.6 來社溪河道變遷-莫拉克颱風 112
5.7 來社溪多期影像判釋河道變化 122
第六章 結論與建議 127
6.1 結論 127
6.2 建議 128
參考文獻 129
附錄一:碩士學位口試委員提問與回覆對照表 131
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論文全文使用權限:同意授權於2016-08-17起公開