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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:詹明欽
研究生(外文):Ming-Chin Chan
論文名稱:彰化地區地層下陷監測-以不同測量技術輔助之研究
論文名稱(外文):Monitoring of Land Subsidence at Case in Changhua County Area-a Study on the Utilization of Various Measurement Technology
指導教授:高書屏高書屏引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:土木工程學系所
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:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:86
中文關鍵詞:GPS地層下陷
外文關鍵詞:GPSLand Subsidence
相關次數:
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經濟部調查發現,台灣地區地層下陷問題嚴重已危及國土保安,可能造成地層下陷原因包含地下水超抽、地下水水位下降、地面構造物、地震及深基礎開挖及採礦等等因素,我們可以採用精密水準測量、GPS衛星定位測量、合成口徑雷達干涉量測技術(INSAR)及監測井(Monitoring Well)等等方式來辦理外業測量作業。
本研究嘗試利用彰化縣政府及內政部國土測繪中心(原土地測量局)在台中、彰化、雲林地區設置之10個GPS連續追蹤站資料,並選擇彰化沿海地區5個內政部設置之一等水準點,從95年5月下旬起至9月下旬每2周辦理一次計10次GPS外業,來探討彰化地區地層下陷的量並推估下陷速率,以作為施政參考。初步結果發現,最大下陷量在X111(王功節點,一等一級水準點)約每年5.7公分,其餘檢測點下陷量約在每年1-2公分。
According to the investigation of Economic Affairs of R.O.C., the land subsidence problem in Taiwan has become very serious and endangers the national territory security. There are many possibilities that will cause land subsidence such as over pumping of underground water, descend of underground water level, constructions on the ground earthquake, excavation of deep foundation, and mining. We can utilize the accurate precise leveling technology, GPS, INSAR, and monitoring well etc. to conduct field surveying.
This research intend to utilize the data collected from the GPS tracking stations at Taichung, Changhua, Yuanlin area founded by National Land Surveying and Mapping Center. Five first class leveling points were chosen and conduct 10 times field GPS survey every two weeks during the period of May. 2006 through Sep. 2006. The purpose is to study the land subsidence quantity and rate in Chang-hwa area. It is obtained that the biggest land subsidence value is occurred at X111(Wang-gong point) and reached 5.7 cm/yr. The land subsidence value of other checking point is between 1 cm to 2 cm/yr.
誌謝 III
中文摘要 IV
ABSTRACT V
目錄 VI
圖目錄 VII
表目錄 IX
第一章 前言 1
第一節 緒論 1
第二節 研究緣起及目的 4
第三節 研究方法 6
第四節 作業流程 10
第五節 各章節概述 11
第二章 文獻回顧 12
第一節 其他國家地層下陷現況 12
第二節 大陸地區地層下陷監測研究 15
第三節 水利署在彰化地區使用水準測量成果 17
第四節 彰化員林地區使用INSAR方法辦理地層下陷觀測 23
第三章 理論基礎及研究方法 26
第一節 作業說明 26
第二節 外業資料蒐集 29
第三節 資料處理 37
第四章 實驗成果計算與分析 54
第一節 固定站成果分析 54
第二節 監測站成果分析 59
第三節 水準測量成果分析比較 77
第四節 不同方法成果整合分析 81
第五章 結論與建議 83
第一節 結論 83
第二節 建議 83
參考文獻 85
圖1-1 92-93彰化地區地層下陷圖(經濟部水利署,2004) 3
圖1-2 研究區範圍圖 4
圖1-3 InSAR作業原理圖(張中白,2002) 7
圖1-4 直接水準測量作業原理圖 9
圖1-5 GPS作業原理圖 9
圖1-6 研究流程圖 10
圖2-1 美國地質調查所人員在加州聖喬昆谷所作地層下陷紀錄圖(USGS,1997) 13
圖2-2 為美國拉斯維加斯谷地使用InSAR雷達影像所偵測到地表下陷變形圖(USGS,1997) 14
圖2-3 天津北郊與西郊地區2005年沉降漏斗等值圖(李陶 2007) 16
圖2-4 彰化地區水利署93年度水準路線圖(水利署, 2004) 20
圖2-5 彰化地區水利署90-92年度平均下陷速度圖(水利署,2004) 21
圖2-6 彰化地區累積下陷量圖(經濟部水利署,2007) 22
圖2-7 員林地區不同差分干涉圖及剖面位移圖(吳善薇,2004) 24
圖2-8 1999-2002年間利用雷達差分干涉求員林地區年平均下陷率圖(吳善薇,2004) 25
圖3-1 TWD97坐標系統點位分布示意圖(內政部,2000) 27
圖3-2 台灣本島一等水準路線圖(內政部,2004) 28
圖3-3 幾何高、正高及大地起伏示意圖 29
圖3-4 研究區之一等水準點分布圖 31
圖3-5 TTC作業軟體圖 32
圖3-6 94年度「一等水準網檢測工作」施測水準路線圖(內政部,2006) 35
圖3-7 96彰化地區水準網圖(經濟部水利署,2007) 36
圖3-8 (VR01)以最小二乘法迴歸出各軸趨勢線圖 40
圖3-9 (VR02)以最小二乘法迴歸出各軸趨勢線圖 41
圖3-10 (VR03)以最小二乘法迴歸出各軸趨勢線圖 42
圖3-11 G027趨勢圖 43
圖3-12 G031趨勢圖 43
圖3-13 C077趨勢圖 44
圖3-14 I017趨勢圖 44
圖3-15 X111趨勢圖 45
圖3-16 LEICA AT502 天線盤及ARP量測位置示意圖 47
圖3-17 相位中心變動示意圖(NGS網頁) 48
圖3-18 NGS相位中心率定成果網頁圖 48
圖3-19 GPS 衛星資料之處理流程圖 53
圖4-1 使用IGS及國內約制站分布示意圖 55
圖4-2 台中、彰化、南投地區部分連續站速度場示意圖 58
圖4-3 C077水準點高程變化圖 61
圖4-4 I017水準點高程變化圖 61
圖4-5 G027水準點高程變化圖 62
圖4-6 G031水準點高程變化圖 62
圖4-7 X111水準點高程變化圖 63
圖4-8 VR01連續追蹤站高程變化圖 63
圖4-9 VR02連續追蹤站高程變化圖 64
圖4-10 VR03連續追蹤站高程變化圖 64
圖4-11 C077水準點以最小二乘法迴歸下陷量趨勢線圖 65
圖4-12 I017水準點以最小二乘法迴歸下陷量趨勢線圖 66
圖4-13 G027水準點以最小二乘法迴歸下陷量趨勢線圖 67
圖4-14 G031水準點以最小二乘法迴歸下陷量趨勢線圖 68
圖4-15 X111水準點以最小二乘法迴歸下陷量趨勢線圖 69
圖4-16 C077水準點二次曲線迴歸下陷量趨勢線圖 70
圖4-17 I017水準點二次曲線迴歸下陷量趨勢線圖 71
圖4-18 G027水準點二次曲線迴歸下陷量趨勢線圖 72
圖4-19 G031水準點二次曲線迴歸下陷量趨勢線圖 73
圖4-20 X111水準點二次曲線迴歸下陷量趨勢線圖 74
圖4-21 監測點年下陷量圖 76
圖4-22 台灣西南地區一等水準點檢測作業路線圖(內政部,2006) 79
圖4-23 約制平差後一等水準點與公告高程較差圖(內政部,2006) 80
表1-1 彰化地區民國81年至96年下陷量面積分析表 2
表1-2 一等水準網施測精度表 8
表2-1 西安地區地面沉降之發展階段表 16
表2-2 西安地區第三階段地面沉降GPS與INSAR成果比較表 17
表3-1 本次研究蒐集連續站資料表 33
表3-2 一等水準點觀測時間及測站點號表 33
表3-3 彰化縣轄區連續站各軸速度量及中誤差表 38
表3-4 一等水準監測點各軸較差表 38
表3-5 一等水準監測點預估速度場表(相對於S01R) 39
表3-6 96年度芳苑鄉重測區已知點檢核報表 46
表3-7 IGS提供各式星曆精度及資料比較表(彙整自IGS網頁) 49
表4-1 國內約制站之約制坐標、速度場及標準偏差表 56
表4-2 本研究使用台灣地區追蹤站成果表 57
表4-3 本研究中部地區連續站與中研院成果高程方向差異與比值表 59
表4-4 C077水準點模式總結與參數估計 65
表4-5 I017水準點模式總結與參數估計 66
表4-6 G027水準點模式總結與參數估計 67
表4-7 G031水準點模式總結與參數估計 68
表4-8 X111水準點模式總結與參數估計 69
表4-9 C077水準點二次曲線迴歸參數估計 70
表4-10 I017水準點二次曲線迴歸參數估計 71
表4-11 G027水準點二次曲線迴歸參數估計 72
表4-12 G031水準點二次曲線迴歸參數估計 73
表4-13 X111水準點二次曲線迴歸參數估計 74
表4-14台中、彰化、南投地區GPS監測點成果表(880天) 75
表4-15 彰化縣境內連續站之下陷速度比較表 77
表4-16 GPS 與一等水準觀測地層下陷之差值表 78
表4-17 地層下陷監測方法比較表 82
1、內政部,2000,一等水準測量作業規範。
2、內政部,2001,一等一級水準網測量工作總報告書。
3、內政部,2003,一等二級水準網測量工作總報告書。
4、內政部土地測量局,2005,93年度離島一等水準點埋設及其水準、衛星定位、重力測量工作水準測量工作報告。
5、內政部土地測量局,2006,94年度一等水準網檢測工作委外測量工作報告。
6、內政部土地測量局,2006,,e-GPS衛星基準站即時動態定位系統VBS-RTK定位測試成果報告。
7、王志添、王顯達、陳滌清、陳乃宇,2000,,第19屆測量學術研討會,建國技術學院,p511-519。
8、吳善薇,2004,應用雷達干涉法在彰化縣員林地區地層下陷研究,碩士論文,國立中央大學,78pp。
9、李陶、劉經南、張詩玉、周春霞、夏耶,2007,合成孔徑雷達干涉測量監測天津地區地面沉降對比研究,第五屆海峽兩岸測繪發展研討會,國立交通大學,台灣新竹,光碟C09,18pp。
10、美聯社,曼谷2007,自由時報轉載。
11、陳卉瑄,2000,差分合成孔徑干涉雷達應用於偵測集集地震地形變之研究,碩士論文,國立成功大學,105pp。
12、陳鶴欽、曾耀賢、劉正倫,2005,台灣中部地區基本控制點變位監測之研究,內政部土地測量局,80pp。
13、張中白,2005,從空中診斷大地-合成孔徑雷達篇,科學發展月刊,行政院國家科學委員會,No390,p18-23。
14、曾清凉、儲慶美,1999,GPS衛星定位測量理論與應用,國立成功大學衛星資訊中心。
15、詹海波,2000,以GPS觀測量估算嘉南地區1996-2000年間之地殼變形,碩士論文,國立中央大學,47pp。
16、經濟部水利署,2004,台灣地區地層下陷之監測、調查及分析(4/4)。
17、經濟部水利署,2007,96年度地層下陷水準測量檢測及其相關分析期中報告。
18、彰化縣政府,2004,GPS虛擬參考站技術研究計劃報告書。
19、趙超英、丁曉利、張勤、李志傳、陳永奇、路中,2007,採用InSAR技術研究西安地區地面沉降和地裂縫,第五屆海峽兩岸測繪發展研討會,國立交通大學,台灣新竹,光碟H03,8pp。
20、蔡旻穎,2007,臺灣GPS連續觀測站坐標時間序列分析方法研究,碩士論文,國立成功大學,97pp。
21、蘇哲民,2003,TWVD2001一等水準觀測資料之系統誤差分析,國立成功大學測量工程學系碩士論文。
22、Amelung, F., Galloway, D.L., Bell, J.W., Zebker, H.A., and Laczniak, R.J., 1999, Sensing the ups and downs of Las Vegas—InSAR reveals structural control of land subsidence and aquifer-system deformation: Geology, v. 27,p.483-486。
23、D.L. Galloway, D.R. Jones, S.E. Ingebritsen, December 2000, Land Subsidence in the United States, Ground-Water Resources for the Future, USGS Fact Sheet-165-00。
24、Hugentobler,U., S. Schaer, and P. Fridez, (Eds.), 2001, Bernese GPS Software Version 4.2, Astronomical Institute, University of Berne, 515 pp.
25、內政部地政司衛星中心網頁, http://www.gps.moi.gov.tw/
26、內政部國土測繪中心網頁, http://www.nlsc.gov.tw/
27、美國大地測量局網頁, http://www.ngs.noaa.gov/ANTCAL/
28、美國地質調查局網頁, http://water.usgs.gov/ogw/subsidence.html
29、瑞士伯恩大學天文研究所, ftp://ftp.unibe.ch/aiub/BSWUSER/
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