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論文中文名稱:多時期、高解析度山崩監測及地形變異分析-以寶來地區為例 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Multi-temporal, high resolution landslide monitoring and geomorphologic change detection around Paolai area, 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:106
畢業學期:第二學期
出版年度:107
中文姓名:高晨祐
英文姓名:Chen-yu Kao
研究生學號:105428095
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2018/06/19
論文頁數:99
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:王泰典;葉恩肇;謝有忠
中文關鍵詞:無人機系統資料估評變異分析山崩監測
英文關鍵詞:Unmanned Aerial System (UAS)data evaluationchange detectionlandslidemonitoring
論文中文摘要:隨著電子與遙測等產業的進步,UAV的應用也慢慢地從軍事用途擴展到災情監控、救災動線等,甚至在交通監控、大型活動等都能看到無人飛行載具(Unmanned Aerial Vehicle , UAV)的蹤跡。近幾年來無人機普遍的進入一般民生生活之中。在網路爆炸的年代,關於無人機的資訊在各大網站中也越來越成熟,這些帶動了各行各業對於UAV的重視與關注。
台灣位於板塊邊界,屬於多地震國家,地形陡峭及颱風帶來的集中豪大雨影響,容易有山坡地滑落及山崩等天災。本研究以寶來村歷經八八風災造成的大型山崩滑為例,常期以來持續不斷的監測本山崩區。研究使用Skywalker X8無人機搭載Sony ILCE-QX1可見光相機,拍攝並建置多期數值地形模型及正射影像,以分析崩地變化,並經由後續處理計算數值地形差異,探討其在不同時間的變化量、變化模式並評估其運動及災害潛勢。

研究成果指出: 1. 使用無人飛行載具拍攝各時期像片並建置數值地形模型,由於各時期模型產製時皆有控制點分佈不均或GPS誤差等問題,造成高程上的微小誤差,因此需選定基準模型後將其餘模型進行平差的動作,降低建置模型上所產生的誤差。2. 由九個時期的資訊分別產生面積及範圍大小發現,2015年間有蘇迪勒颱風侵台,對山崩地產生塊體下滑及崩塌的現象,面積從22.85公頃擴大至32.46公頃,直到2017年中旬面積為37.15公頃。而之後面積變化逐漸變小,此山崩地近於穩定,在面積範圍上近乎無變化。3. 以高程變化分析山崩地崩塌及下滑趨勢,由平面判釋整體山崩地高度變化發現2017年中旬以前山崩情況較明顯,可利用色階得到崩塌範圍及堆積區域。由高度面判釋山崩體高程變化也發現2017年中旬以前高程上有顯著的變化,且變化量多集中在山崩地右側。4. 將前後期影像互相比較,選取容易判釋的樹木或地物分析移動位置及方向,間接了解地表的位移狀況。將前後影像分別選擇11至18棵樹木,也由多次分析後發現,山崩地均往下邊坡移動,且移動在中間的崩塌塊體較顯著,移動量在前期多大於20公尺,在中後期則為5公尺左右甚至無位移量產生。而山崩地外圍位移量較低,多為1公尺左右,表示除了本研究發現之崩塌塊體,其餘無額外崩塌體產生。
論文英文摘要:With the development of industries such as electronics and telemetry, UAV applications have gradually expanded from military applications to disaster monitoring, disaster response lines, and even unmanned aerial vehicles can be seen in traffic monitoring and large-scale activities. In recent years, drones have been widely used in Peoples Daily life. In the era of Internet explosion, information about UAV is becoming more and more mature in internet, which has led to the attention of various industries on UAV.
Taiwan is an island located at the border of the plate, constantly affected by earthquakes, with a Steep terrain of landform characteristics and yearly heavy rainfall caused by typhoons, a place that is prone to natural disasters such as hillsides and landslides. In this study, to continuously monitor the local landslide area, the large-scale landslide caused by the 88 wind disaster in baolai village were taken as the example. Using Skywalker X8 drones to carry Sony ILCE-QX1 cameras, Shoot and build multistage Digital Surface Model and orthophoto images, to analyze the changes in the landslide, the differences of Digital Surface Model are calculated by subsequent processing. This paper discusses the behavior and disaster potential of changing the quantity and the pattern at different time and evaluates.
  This paper suggested that: (1) The use of unmanned aerial vehicles to take pictures of various periods and build numerical terrain models. Due to the problems of uneven distribution of control points or GPS error during the production of models in each period, small errors on the elevation are caused.; (2) According to the information of the nine periods, the area and range of the area generated were respectively found. In 2015, there was typhoon Soudelor invading Taiwan, which caused mass decline and collapse in the landslide land. The area expanded from 22.85 hectares to 32.46 hectares, and the area was 37.15 hectares until the middle of 2017. After that, the change of area gradually decreases, and the landslide is close to stable, and there is almost no change in the area range.; (3) Based on the analysis of landslide land collapse and descending trend by elevation change, it is found that the overall landslide height changes by plane judgment are relatively obvious before the middle of 2017, and the collapse range and accumulation area can be obtained by the use of color order. It was also found that there were significant changes of the elevation before the middle of 2017, and most of the changes were concentrated on the right side of the landslide.; (4) The former and latter images were compared with each other, and the easily decipherable tree or ground objects were selected to analyze the movement position and direction, so as to indirectly understand the displacement status of the surface. 11 to 18 trees were selected for the front and rear images respectively. After repeated analysis, it was also found that the landslide moved to the lower slope, and the landslide body that moved in the middle was more significant. However, the peripheral displacement of landslide land is low, mostly about 1 meter, indicating that there is no additional collapse body except the collapse block found in this study.
論文目次:摘要 II
ABSTRACT IV
致謝 VI
目錄 VII
表目錄 XI
圖目錄 XIII
第一章 緒論 1
1.1研究動機與目的 1
1.2研究區域 2
1.3研究流程 4
1.4論文架構 5
第二章 文獻回顧 6
2.1航空攝影測量 6
2.2攝影測量原理 6
2.2.1像片重疊率 6
2.2.2飛機姿態 8
2.2.3內方位參數 8
2.2.4外方位參數 9
2.2.5共線方程式 10
2.2.6空間三角測量 11
2.3無人飛行載具 11
2.3.1無人機分類 11
2.4遙感探測 14
2.4.1基本涵義 14
2.4.2成像原理 17
2.5數值地形模型介紹 18
2.5.1數值地形模型精度 19
2.6即時動態定位測量 20
2.6.1即時動態測量 20
2.6.2虛擬基站即時動態測量 22
第三章 研究方法 23
3.1研究設計 23
3.1.1無人飛行載具 23
3.1.2搭載之相機 24
3.1.3航線規劃 25
3.1.4影像資料 25
3.2空間測量 26
3.2.1控制點 26
3.2.2檢核點 28
3.3正射影像及數值地形模型 29
3.3.1 Pix4Dmapper軟體 29
3.3.2軟體使用程序 29
3.4 ARCGIS 軟體介紹 31
3.5研究方法流程 32
第四章 研究結果 33
4.1影像建置成果 33
4.1.1各期正射影像 34
4.1.2各期數值地形模型 38
4.2數值地形模型平差成果 43
4.2.1誤差的原因 43
4.2.2模型平差校正 44
4.2.3模型平差成果 45
4.3數值地形精度分析 47
4.3.1寶來地區精度評估應用 47
4.3.2全區精度評估 48
第五章 成果與討論 56
5.1控制點誤差比較 56
5.1.1 Horizon控制點比較 56
5.1.2 Hi-Target控制點比較 58
5.1.3兩種儀器比較 58
5.2崩地變遷分析 59
5.2.1崩地範圍 59
5.2.2崩地範圍比較 65
5.3寶來崩地高程變化 69
5.3.1各期高度差值變化 70
5.3.2山崩地剖面線分析 75
5.4崩地平面位移 78
5.4.1前後期位移比較 78
5.4.2前後期位移量分析 87
5.5重大災難 92
第六章 結論與建議 93
6.1結論 93
6.2建議 94
參考文獻 95
附錄一:碩士學位口試委員提問與回覆對照表 97
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