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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:李軒昂
研究生(外文):Xuan-Ang Li
論文名稱:整合 Web GIS 技術與二維淹水模式研發淹水模擬展示系統
論文名稱(外文):Integrating Web GIS Technology and 2D Inundation Model to Develop an Inundation Simulation System
指導教授:林旭信林旭信引用關係
指導教授(外文):Shiu-Shin Lin
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:土木工程研究所
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:2016
畢業學年度:104
語文別:中文
論文頁數:96
中文關鍵詞:線上模擬、二維淹水模式Web GISMapServer淹水空間資訊
外文關鍵詞:online simulationtwo dimensional inundation modelWeb GISMapServerspatial inundation information
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本研究整合網路地理資訊系統(Web Geographic Information System,Web GIS)展示技術與二維淹水模式(Two Dimensional Inundation Model,2DIM),研發淹水模擬展示系統(Inundation Simulation System,ISS)。使用Apache網頁伺服器、MapServer網頁地圖伺服器、網頁語言HTML(Hyper Text Markup Language)、CSS(Cascading Style Sheets)、JavaScript和PHP語言開發線上使用者操作介面,可經由網頁瀏覽器加入即時降雨事件資料後直接進行都市地區淹水模擬,將模擬結果轉換為空間資訊展示,簡化二維淹水模式在進行模擬前需要由人工進行複雜的操作流程。
研究中選用過去以二維淹水模式進行淹水模擬之案例:新北市蘆洲及三重區、高雄典寶溪流域、宜蘭縣壯圍鄉、五結鄉、宜蘭市,五個區域各一場降雨事件作為系統開發、測試案例,將ISS線上即時模擬之淹水空間資訊,與過去在單機下操作二維淹水模式搭配地理資訊系統商業軟體(ArcGIS)展示之淹水空間資訊進行結果比較,兩者呈現相同的淹水結果,說明以ISS進行線上模擬並展示淹水資訊之可行性,達到簡化二維淹水模式操作及即時展示淹水空間資訊的目的。


This research integrates web geographic information system (GIS) technology and two dimensional inundation model (2DIM) to develop an inundation simulation system (ISS). ISS employs apache web server, MapServer, HTML (hyper text markup language), CSS (cascading style sheets), JavaScript, and PHP programming languages to develop online user interfaces allowing users to input rainfall data directly from browsers. ISS then simulates inundation and transforms the simulated results to spatial information. The results can be shown on the web using MapServer, web GIS technology. This simplifies the process of simulation using 2DIM by hand.
Five cases, Luzhou and Sanchong District in New Taipei city area, Dianbao river catchment in Kaohsiung city area, Zhuangwei Township in Yilan County area, Wujie Township in Yilan County area, Yilan City area, are selected in this research to test ISS during system development and test phases. ISS chooses a single rainfall event for each case to simulate inundation and transforms the simulated results to spatial information. The simulated results are compared with that simulated by original way – a step by step approach – that 2DIM simulates inundation and then exhibits the results using ArcGIS software. It shows that it is feasible that ISS can be applied to execute 2DIM and to display geospatial data online. This reduces the complexity of simulation and reaches the objective of real-time simulation.


目錄
中文摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VI
表目錄 VIII
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究目的 3
1.3 研究方法與步驟 4
1.4 論文組織與架構 6
第二章 淹水模擬展示系統相關理論與整合技術 8
2.1 二維淹水模式 8
2.1.1 理論概述 8
2.2.2 模式操作概述 9
2.2 Web GIS展示技術 13
2.2.1 空間資訊格式 14
2.2.2 MapServer 15
2.3 網站開發相關技術介紹 18
2.3.1 Apache web server 18
2.3.2 網頁語言概述 18
第三章 淹水模擬展示系統之整合實作 22
3.1 淹水模擬展示系統需求分析 22
3.2 淹水模擬展示系統設計 25
3.3 淹水模擬展示系統實作 29
3.3.1 二維淹水模擬功能實作 30
3.3.2 淹水模擬展示功能實作 33
第四章 淹水模擬展示系統成果展示 38
4.1 案例區域與資料說明 38
4.2 成果驗證 42
4.3 淹水模擬展示系統展示 45
第五章 結論與建議 51
5.1 結論 51
5.2 建議 53
參考文獻 54
附錄一 案例降雨事件 56
附錄二 案例事件模擬結果對照 81

圖目錄
圖1-1 研究流程架構 4
圖2-1 二維淹水模式執行流程 9
圖2-2 二維淹水模式輸入檔案示意圖 11
圖2-3 淹水資訊檔案示意圖 13
圖2-4 MapServer架構 16
圖2-5 MapServer作業流程 17
圖2-6 網頁語言程式碼示意 20
圖3-1 ISS使用案例圖 22
圖3-2 線上即時二維淹水模擬使用案例 23
圖3-3 Web GIS淹水模擬展示使用案例 24
圖3-4 ISS架構 25
圖3-5 Controller元件運作流程圖 26
圖3-6 ISS循序圖 27
圖3-7 ISS實作流程 30
圖3-8 PsExec使用示意 32
圖3-9 create_ShapeFile.php程式碼 34
圖3-10 index.html程式碼片段 35
圖3-11 地圖檔程式碼示意 36
圖3-12 網頁展示樣版示意 37
圖4-1 蘆洲及三重區示意圖(Google map) 38
圖4-2 蘆洲及三重區24小時延時降雨事件 39
圖4-3 蘆洲及三重區24小時延時入流歷線 39
圖4-4 蘆洲及三重區12小時延時降雨事件 40
圖4-5 蘆洲及三重區18小時延時降雨事件 41
圖4-6 蘆洲及三重區12小時降雨事件淹水空間資訊分析 43
圖4-7 蘆洲及三重區18小時降雨事件淹水空間資訊分析 44
圖4-8 蘆洲及三重區24小時降雨事件淹水空間資訊分析 44
圖4-9 ISS操作流程 45
圖4-10 ISS網站入口 46
圖4-11 二維淹水模擬說明頁面 47
圖4-12 二維淹水模式輸入資料上傳頁面 47
圖4-13 線上二維淹水模式建立新降雨事件頁面 48
圖4-14 模擬環境建立完成頁面 49
圖4-15 模擬結果成功頁面 49
圖4-16 Web GIS展示頁面 50
圖4-17 ISS系統研究案例展示 50

表目錄
表2-1 Shapefile檔案格式描述 15
表4-1 研究案例分析表 41
表4-2 模擬結果比較表(蘆洲及三重區24小時延時) 42

1.Chung, J.A., Holly, F.M., Verway, A.,1980 “Practical Ascepts of Coputational River System,” Pitman Publishing Limited, London.
2.Lin, S.S., Hsieh, S.H., Kuo, J.T., Chen, Y.C. and Liao, Y.P., 2004, “Integrating SWMM with Optimization Module for Feasibility of Real Time Control in Urban Drainage Systems,” Proceedings of the 6th International Conference on Hydroinformatics, Vol. 2, pp. 1899-1906, Singapore.
3.Lin, S.S., Liao, Y.P., Hsieh, J.T., Kuo, J.T. and Chen, Y.C., 2010, “A Pattern-Oriented Approach to Development of a Real-Time Storm Sewer Simulation System with an SWMM Model,” Journal of Hydroinformatics, Vol.12, No.4, pp.408-423.
4.O’Brien, J.D., 2006, ” FLO-2D user’s manual,” Nutrioso:Flo engineering.
5.U.S. Army Corps of Engineers, 1990,“HEC-1 Flood hydrograph package: User''s manual and programmer''s manual,” Hydrologic Engineering Center.
6.WL| Delft Hydraulics and Rijkswaterstaat, 1995, “SOBEK 1.0—User''s guide,” Delft, The Netherlands.
7.WL| Delft Hydraulics, 2001, “SOBEK Software User’s Manual,” Delft, The Netherlands.
8.吳上煜,2000,”網際網路淹水預警資訊系統介面設計之研究”,國立台灣大學地理學研究所碩士論文。
9.林偉立,2009,”結合ANFIS模式與WebGIS技術於雨水下水道水位預測”,中原大學土木工程研究所碩士論文。
10.林偉立、甘秉玄、林旭信,2014,”結合Web GIS展示技術與ANFIS模式之雨水下水道水位預警系統”,技術學刊,第29卷,第2期,105-114頁。
11.張文鎰、賴進松、王聖川、洪國展、游騰一、李隆正、郭文達、蔡惠峰,2013,”二維水理多模式平台之研發與應用”,中國土木水利工程學刊,第25卷,第1期,21-32頁。
12.經濟部水利署水利規劃試驗所,2010,「易淹水地區水患治理計畫」第 1 階段實施計畫─易淹水地區水患治理之非工程措施規劃。
13.經濟部水利署,2012,台灣脆弱度及風險地圖製作與整合應用(1/2)。
14.蔡文雄、林旭信、謝尚賢、廖英博,2009,”結合即時水理模擬與Web GIS展示技術於都市雨水下水道系統淹水預警之應用”,土木水利,第36卷,第6期。
15.賴進松,1986,”堤防潰決後二維性洪流演算模式”,國立臺灣大學土木工程研究所碩士論文。
16.賴進松,2000,”台北都會區淹水區域預測之研究─台北都會區淹水區域預測之研究-子計畫:三重、蘆洲及新莊地區”。
17.顏清連,許銘熙,賴進松,1989,”洪氾區二維變量流模擬─ADE法與SES法之比較”,七十八年電子計算機於土木水利工程應用論文研討會,台北市。


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