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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳維力
論文名稱:透地雷達影像辨識系統及其在斷層測勘上的應用
指導教授:陳浩維陳浩維引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立中正大學
系所名稱:地震研究所
學門:自然科學學門
學類:地球科學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:111
中文關鍵詞:透地雷達GPR影像處理辨識
相關次數:
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摘要:
在電腦視窗作業系統全面普及的趨勢下,各式的高科技探勘儀器(包括透地雷達)逐漸都有了視窗化介面的資料處理系統。自行設計透地雷達辨識系統可不受限於套裝軟體的功能,可突破原程式設計的精密度,隨時改善軟體的功能與考慮未來軟體的擴展性,提升國內GPR軟體的研發能力等。人性化軟體界面的安排可避免專業使用者必須同時具備及熟悉操控不同的「控制軟體」、「資料處理系統」、「圖像軟體」、「繪圖軟體」等等較專業的軟體。本論文前半部的目標即在於利用視窗環境的多工及視覺化特性,讓使用者可以輕易的使用本論文所發展的各項辨識與資料處理功能,免去一面翻手冊一面操作的學習過程,也不必花時間在不同軟體間轉換資料或產生有資料但格式卻無法配合的狀況產生等等,本論文的第一項目標即在於使透地雷達的使用層面更為寬廣。
強化GPR弱訊號、提高明暗對比、而透過增益及濾波的處理則是為了使影像更清晰,這是「影像處理」的目的。「辨識」是輔助使用者更容易或更方便看出來自較深部地層的GPR訊號,或使訊號經轉換後有利於再處理。其基本原則是不能無中生有,「創造」出不存在的假訊號。也就是說,訊號本來就存在,「辨識」只是幫助你更方便看出或構思出更多想法和意念而已。因此,在辨識中看到的訊號,在處理後的剖面上一樣可以看的出來,但這不是畫蛇添足,而是將某些特性抽離,讓留下來的更明顯,讓判讀工作更方便、迅速,甚至提高精確度,可說是本論文針對GPR剖面從事影像處理的主要貢獻之一。
運用本系統除可保留傳統的資料處理方法,還可以更精緻的近一步作資料的影像後處理工作,本系統的特色有:
1.與傳統處理系統相容,資料可以以最適當的方式處理。
2.於普及的視窗環境中,整合資料處理、辨識與數位化描線等功能於同一系統,方便使用者操作。減少列印、不同系統轉換的過程,使處理更有效率。
3.即時檢視剖面與數值,即時決定當時處理過程的取捨與品質管制(QC),避免無謂或錯誤的處理。
4.本系統提供多種處理功能,使用者可依需要反覆使用。適當的處理後可另存新檔案,方便資料管理、比對與重複運用等,包括處理過程、描線資料與處理或未處理資料等等。
5.彈性的資料輸出,方便使用者作進一步的資料處理;影像輸出以大多數軟體都能處理的BMP格式輸出,方便再處理與呈現。
6.本系統剖面圖的座標標示也有不同的選擇,尤其使用者可以依照剖面圖的大小或使用者的需求調整標示間距與字型大小,讓版面更美觀。
本研究對各斷層剖面判讀的結論:
一、梅山斷層:
1.斷層帶附近因擾動造成電磁波散射效應不同。
2.研判的斷層位置反射訊號突然改變,上盤多而下盤少。
3.研判的斷層位置在近地表斷面上出現沉積環境改變情形,顯示該區為弱化帶,而於剖面中顯示該反應。
4.深部側向反射訊號在研判的斷層位置突然中斷。
5.風化侵蝕面劇烈,意味沉積環境的變動。
6.不能排除此訊號來自不同沉積介面產生的繞射或反射。
7.地下水減低電磁波的穿透能力。
8.辨識機制輔助剖面研判,提高效率。
二、九芎坑斷層:
1.表面的現代沉積及河階礫石形成一層屏障,以致無法測深。
2.斷層左右側的地層反應與露頭照片說明岩性的改變。
3.可利用深部的反射訊號標示斷層帶位置與範圍。
4.斷層頂部有楔型尖滅的繞射訊號。
5.地表現代沉積層厚度的變化、兩側岩性的改變、楔型尖滅的繞射訊號、深部反射訊號深度的側向變化等皆說明斷層的位置。
6.震測剖面亦顯示斷層兩側訊號地層解析度不同的現象。此說明近地表或淺部地層與地質的改變,影響深部反射(散射)甚鉅。對剖面的判讀不可不小心。
7.前置處理的低通濾波,有助於低頻訊號的辨識。
8.在地表散射嚴重情況下,可以利用更低頻的訊號測勘,增加測深能力。
三、後甲里斷層:
1.本研究研判的地層形貌與可能的破裂方向符合斷層擴展褶皺模式。
2.透地雷達於槽溝中施測,應避免槽溝壁複反射訊號,可選擇有屏蔽的硬體施測。
3.作適當的前置處理,增加深部訊號的解析度與可信度。
4.經辨識處理可幫助剖面較弱訊號的研判。
5.槽溝內以透地雷達施測,可延伸探測深度,但應小心研判訊號,作適當的處理。
從本研究對斷層的測勘結果,可以發現透地雷達對地下地層形貌等因素造成的電性改變,有相當高的靈敏度,對淺地層探勘具有舉足輕重的角色,對斷層定位的精確度提供相當的參考價值。
目錄
頁次
誌謝............................ i
摘要............................ i
目錄............................ iv
圖表目錄.......................... vi
第一章 研究背景與研究目的.................. 1
1.1 研究背景........................1
1.1.1 透地雷達之相關研究................ 1
1.1.2 透地雷達之特性與未來趨勢............. 1
1.2 研究動機........................2
1.2.1 視窗環境與資料處理系統之發展趨勢......... 2
1.2.2 整合透地雷達資料處理............... 2
1.3 透地雷達於斷層測勘上的應用...............3
1.4 論文架構........................4
第二章 數位化、線型描繪與影像辨識概論............ 5
2.1 數位訊號處理與影像識別.................5
2.2 線型描繪........................7
2.3 影像處理........................9
2.4 圖像辨識....................... 10
第三章 系統介紹與辨識機制..................12
3.1 透地雷達訊號..................... 12
3.2 透地雷達影像..................... 13
3.3 系統使用說明..................... 20
3.4 建議處理程序..................... 33
3.5 辨識機制....................... 37
3.5.1 照明方向.....................37
3.5.2 峰值顯示.....................38
3.5.3 邊緣偵測.....................39
3.5.4 ALEP辨識.....................40
3.5.5 同質訊號辨識...................41
第四章 斷層測勘的應用....................44
4.1 梅山段測線...................... 45
4.1.1 文獻探討.....................45
4.1.2 施測環境.....................46
4.1.3 施測參數與處理..................46
4.1.4 剖面判讀與說明..................48
4.1.5 透地雷達剖面中個別訊號的意義...........50
4.2 九芎坑斷層...................... 72
4.2.1 文獻探討.....................72
4.2.2 施測環境.....................72
4.2.3 施測參數與處理..................73
4.2.4 剖面判讀與說明..................74
4.3 後甲里斷層...................... 87
4.3.1 文獻探討.....................87
4.3.2 施測環境.....................88
4.3.3 施測參數與處理..................89
4.3.4 剖面判讀與說明..................90
第五章 結論、討論與建議.................. 102
5.1 結論與討論......................102
5.1.1 透地雷達影像辨識系統輔助資料的判定工作..... 102
5.1.2 透地雷達剖面影像上斷層的判定.......... 102
5.1.3 各斷層剖面判讀的結論.............. 103
5.2 建議.........................104
5.2.1 影像辨識系統的成長............... 104
5.2.2 透地雷達對斷層的測勘.............. 104
參考文獻..........................106
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