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系統識別號 U0026-0812200913574639
論文名稱(中文) 沙灘地帶自動化地形量測平台之研究
論文名稱(英文) Research and Develop in Automatic Surveying Platform for Coastal Beach
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 水利及海洋工程學系專班
系所名稱(英) Department of Hydraulics & Ocean Engineering (on the job class)
學年度 95
學期 2
出版年 96
研究生(中文) 郭國泰
研究生(英文) Kuo-tai Kuo
學號 n8794104
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 105頁
口試委員 口試委員-李友平
口試委員-謝勝彥
指導教授-顏沛華
中文關鍵字 海岸變遷  潮間帶  風吹沙  自動化地形量測平台 
英文關鍵字 Coast variation  tidal zone  draft sand  automatic terrain surveying platform 
學科別分類
中文摘要 台灣本島由於地形特性,文化、經濟等活動多集中於沿海平原地區,海岸成為人民生活上重要之一環。近年來沿海部分地區因不當之人為措施及開發利用,致海岸侵蝕嚴重,造成國土流失,亦導致波浪或暴潮直接破壞濱海結構物,引起海水倒灌等各種災害。而海岸開發利用或是侵蝕防治研究、規劃或設計,均以獲得海岸地形資料為優先要務。
故本研究以手持式雷射測距儀,結合伺服馬達控制機構,研發一沙灘地帶自動化地形量測平台,該測量平台在硬體上可增設GPS定位或風速測量單元,使其具備自我定位及風速測量能力,在控制軟體上可搭配潮汐預測模式,由潮位或風速門檻值作為測量程序之啟動機制,進行潮間帶或風吹沙區域之地形量測,期能有效提昇沙灘地帶地形測量之效率、降低測量成本,將沙灘地帶地形變化數據提供海岸變遷研究或充當相關模式比對、驗證之依據。
根據本文研發之自動化地形量測平台現場試驗結果顯示,該系統有水平角0度~359.99度,垂直角+20度(仰角)~-35度(俯角),測距(斜距)2~600m之測量能力,測距平均誤差0.0995公尺、最大誤差0.3294公尺、95%之誤差小於0.2615公尺。經與充當比對基準之RTK GPS地形測量結果比較,單位面積(平方公尺)之差異僅0.003立方公尺,故該自動化地形量測平台對海岸變遷之潮間帶或風吹沙地形之變異分析提供實務之測量用途。
英文摘要 Because of the geographical features of Taiwan, most economic and culture activities were focused on the costal plains and the shore area play a key role in human civilization. Severely erosion occurred in local shoreline for improper exploited, thus caused the destruction of marine structures, flooded the near-shore zone by storm surge and scoured the land territory as well. So, the topographic data collecting in shore area would be the first priority for disaster prevention, coastal application, engineering planning and construction etc.
An automatic terrain surveying platform by using a hand-held LASER distance measuring device and two servomotors which combined with the actuating control software is proposed in this paper. GPS and wind gauge are the options of this system so as to obtain the positioning and wind speed measuring abilities. Two actuating threshold modes of tide level and wind speed could be built in the actuating control software and perform the efficiency, cost saving terrain surveying in tidal zone.
Based on the laboratory and field test of the surveying platform, the horizontal and vertical measuring angles are 0 degree~359.99 degree and +20 degree~-35 degree respectively, and measuring distance are in between 2m~600m. Tested data analysis showed that, distance measuring average error is 0.0995m, maximum error is 0.3294m, and an error of 0.2615m of 95% confidence level can be found during the test procedures. The terrain variation is 0.003m3/m2 which is compared with the identical area surveying datum by RTK GPS technique. So, this automatic terrain surveying platform could practically provide the terrain surveying task in tidal zone through the examination of tested data results in this study.
論文目次 目 錄
摘 要              i
Abstract             ii
誌 謝              iii
目 錄              iv
表目錄              ix
圖目錄              x
照片目錄             xiii
第一章 緒 論           1
 1-1 研究背景          1
 1-2 前人研究          2
 1-3 研究動機          4
 1-4 本文組織          4
第二章 地形量測技術與分析    6
 2-1 航空攝影測量        6
  2-1-1 攝影測量簡介      6
  2-1-2 攝影測量作業程序    6
  2-1-3 攝影測量作業流程    7
  2-1-4 攝影測量之優缺點    11
 2-2 傳統地形測量        14
  2-2-1 傳統地形測量簡介    14
  2-2-2 傳統地形測量原理    15
  2-3-3 地形測量作業流程    17
 2-3 GPS-RTK定位        20
  2-3-1 GPS 定位原理      20
  2-3-2 GPS 的觀測量      21
  2-3-3 GPS 的誤差來源     22
  2-3-4 RTK GPS定位理論    26
  2-3-5 RTK地形量測作業    27
  2-3-6 RTK 地形測量優缺點   28
 2-4 空載光達地形測量      31
  2-4-1空載光達簡介      31
  2-4-2 空載光達架構      32
  2-4-3 空載光達作業流程     35
  2-4-4 空載光達之優點      37
 2-5 綜合分析           40
  2-5-1 直接測量方式       40
  2-5-2 間接測量方式       41
第三章 沙灘地帶自動化量測平台之研發 42
 3-1 地形量測方式之改良      42
 3-2 載台機構單元          43
  3-2-1 光學量測平台之種類    43
  3-2-2 量測平台之設計      45
 3-3 驅動馬達單元         47
  3-3-1 步進馬達與伺服馬達    48
  3-3-2 選用之伺服馬達      49
 3-4 雷射測距單元         55
  3-4-1 雷射之組成        55
  3-4-2 雷射光訊號特性      57
  3-4-3 雷射測距原理       58
  3-4-4 雷射射距儀        60
 3-5 系統架構           62
  3-5-1 潮位判斷單元       63
  3-5-2 啟動風速判斷單元     63
  3-5-3 測量模式單元       64
 3-6 系統全貌與測量原理      65
  3-6-1 系統全貌         65
  3-6-2 測量原理         66
 3-7 系統操作           69
  3-7-1 腳架組裝         69
  3-7-2 定心定平         69
  3-7-3 軟體操作         70
第四章 試驗結果與分析        74
 4-1 雷射測距儀測距試驗      74
  4-1-1 試驗目的         74
  4-1-2 試驗地點         74
  4-1-3 試驗方法         75
  4-1-4 試驗結果         75
  4-1-5 試驗分析         77
 4-2 雷射測距儀高程量測試驗    78
  4-2-1 試驗目的         78
  4-2-2 試驗地點         78
  4-2-3 試驗方法         78
  4-2-4 試驗結果         79
  4-2-5 試驗分析         79
 4-3 現地地形測量         80
  4-3-1 試驗目的         80
  4-3-2 試驗地點         80
  4-3-3 試驗方法         80
  4-3-4 試驗結果         81
  4-3-5 試驗分析         82
第五章 結論與建議          91
 5-1 結 論             91
 5-2 建 議             93
參考文獻              95
附錄A 潮汐預報相關模式       99
附錄B 風吹沙相關理論        103
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論文全文使用權限
  • 同意授權校內瀏覽/列印電子全文服務,於2008-08-24起公開。
  • 同意授權校外瀏覽/列印電子全文服務,於2010-08-24起公開。


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