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研究生:楊國華
研究生(外文):Guo-Hua Yang
論文名稱:地形變遷偵測
論文名稱(外文):Topographical Change Detection
指導教授:趙鍵哲趙鍵哲引用關係
指導教授(外文):Jen-Jer Jaw
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:土木工程學研究所
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2001
畢業學年度:89
語文別:中文
中文關鍵詞:地形變遷偵測內插法最小二乘配置法克利金法群集分析法
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因經濟發展、工程需求及災害評估等目的,地形資料處理與地形變遷偵測工作頻繁且重要。研究如何利用地形資料施行地形變遷區域偵測以利政府或民間單位使用,協助工程建設及災害重建工作是相當實用的課題。
地形變遷偵測工作須經由地形比對,為執行地形資料比對,利用內插方法將兩期資料轉化為相同之網格大小,並將平面位置套合後再進行高程比對之作業方法為簡易及一般化之作法,然而不適當的內插方法常易過度平滑地形(當採用不適當之低通濾波處理)或改變地形特徵,而造成地形資訊之扭曲。基於以上原因,本研究朝向採用原始資料不以內插網格比對方式,而採用最小二乘配置法(Least Squares Collocation)與其他領域中所常用的克利金法(Kriging Method)(但不考慮觀測值之隨機誤差)作比較;此兩種方法可採納各種型式之地形資料,因此可保持原始地形資料之精度,且皆為先找出實測資料的空間結構,而後再進行點位內插;從學理上觀之,此兩種方法相當類似,故本文將從理論及測試資料中來看其差異及評估適用性。經由地形比對之後,變遷位置的區域偵測利用多變數分析中的群集分析(Cluster Analysis),研究結果顯示群集分析中的階層式分群法的單一連鎖法為較佳的分群方法。
致謝..….….…………………………………………………………………I摘要..…………..…………………………………………………………..II目錄…………….…………………………………………………………III表目錄…..….….…………………….……………………………………VI圖目錄.…………………………….………………………………..…..VIII第一章 導論……………………………………...………………………..1
1-1 前言………..…………………………………………………….1
1-2 研究動機…..…………………………………………………….2
1-3 相關研究回顧…..……………………………………………….3
1-3-1 內插法的選擇……..…..…..……..……………….………3
1-3-2 群集分析(Cluster Analysis)…..…………………………..5
1-4 研究方法及流程..….…..……………..…………………………8
1-5 論文架構……….……..………………………………………..10
第二章 理論介紹─內插法………….……………..……………………12
2-1 概論……..……………………………………………………..12
2-2 最小二乘配置法(Least Squares Collocation Method)…..……12
2-2-1 概述…………………………………….…………….…12
2-2-2 最小二乘濾波(Filtering)及預估(Prediction)….…….…13
2-2-3 最小二乘配置法於地形資料點位內插中的應用.…….20
2-2-4 統計精度指標..…………………………………………22
2-3 地理統計模式─克利金法(Kriging Method).…………..……24
2-3-1 概述.…………………………………………………….24
2-3-2 區域化變數理論.……………………………………….24
2-3-3 半變異元模式(Semi-Variogram)分析.…………………26
2-3-4 克利金估計法.………………………………………….29
2-3-5 非定常性(Non- tationary)資料的分析..…………….….32
2-3-6 半變異元模式檢驗─交叉檢驗法(Cross Validation)….33
2-4 最小二乘配置法與克利金法之方法比較.…………………..35
第三章 理論介紹─群集分析法(Cluster Analysis)….……………….…37
3-1 基本概念與決策流程.….……………………..…………….…37
3-1-1 基本概念..……………………………………………….37
3-1-2 群集分析的決策流程..………………………………….37
3-2 相似性(Similarity)的衡量..…………………………………...40
3-3 群集方法.……………….……………………………………..41
3-3-1 階層式分群法(Hierarchical Clustering Method)……….41
3-3-2 非階層式分群法(Non-Hierarchical Clustering Method).43
3-3-3 群集方法的比較..….……………………………………45
3-3-4 兩階段式分群法(Two-Stage Clustering Method)..……..45
3-3-5 分群個數的決定(Determining the Number of Clusters)..46
第四章 研究測試與成果分析…………………………………………...47
4-1 研究流程與步驟..………………………………………….….47
4-2 模擬資料說明……..……………………………………….….49
4-3 模擬資料成果分析與討論..…………………………………..55
4-3-1 內插法成果分析………………………………………..55
4-3-2 變動點位群集分析成果分析…………………………..78
第五章 實測資料成果分析與討論……………………………………..86
5-1 實測資料之變遷偵測流程..………………………………….86
5-2 實測資料說明……………..………………………………….86
5-3 實測資料成果分析與討論..………………………………….89
5-3-1 內插法成果.…………………………………………….89
5-3-2 兩期資料比對成果.…………………………………….94
5-3-3 群集分析成果…………………………………………100
5-3-4 變遷偵測成果的檢核…………………………………110
第六章 結論與建議…………………………………………………….115
6-1 結論.………………………………………………………….115
6-2 建議與未來發展方向..………………………………………118
參考文獻………………………………………………………………..119
附表……………………………………………………………………..124
附圖……………………………………………………………………..146
作者簡歷
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