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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:曾于倢
研究生(外文):Yu-Chieh Tseng
論文名稱:隧道內長鏈狀控制網最佳化規劃
論文名稱(外文):An Optimized Design of Long-chain Control Networks in Tunnels
指導教授:韓仁毓韓仁毓引用關係
指導教授(外文):Jen-Yu Han
口試委員:高書屏葉大綱甯方璽
口試委員(外文):Szu-Pyng KaoTa-Kang YehFang-Shii Ning
口試日期:2015-06-24
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:2015
畢業學年度:103
語文別:中文
論文頁數:81
中文關鍵詞:變形監測隧道測量控制測量網形設計最佳化設計模擬鍛鍊法
外文關鍵詞:Deformation monitoringTunnel surveyingControl surveyingNetwork designOptimizationSimulated annealing method
相關次數:
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控制網的布設與規劃為多數測量作業之基礎,不但可提供測量工作中的統一參考框架,且具有控制全局與限制測量誤差累積的作用。於工程測量而言,常需布設專用控製網作為施工放樣和變形觀測的依據。然而,長鏈狀型式之控制網因其網形幾何不佳,普遍存在橫向誤差累積明顯的現象,尤其以隧道環境的封閉性,更大大侷限了控制點與導線點的布設,而在無法改善網形結構的條件下,如何使網形品質符合測量需求,為長鏈狀網形規劃設計之目標;此外,傳統網形布設仰賴經驗以試誤法進行設計,造成品質與效率的不確定性。本研究針對長鏈狀控制網引入數學演算法進行自動化的控制網規劃,並借重模擬鍛鍊法其搜尋簡單並具跳脫局部極值之特性,建立點位自動搜尋機制;再者,考量不同網形評估指標作為網形最佳化設計之判定依據;最後,以模擬資料與實際資料進行不同測量配置之長鏈狀網形最佳化規劃設計。研究成果顯示,本研究之方法能有效進行長鏈狀控制網自動化最佳規劃,滿足使用者之設計需求,並得針對現行控制網之不足處提供改善與建議。

Geodetic control network is the foundation for all surveying tasks. The optimal design for a geodetic network is thus an important issue. However, most of the previous study regarding to network design depends extensively on the experience, therefore more improvements are required in terms of efficiency and reliability. This study focuses on adopting the simulating annealing method for an automatic network optimized design of long-chain control networks. Based on the results from the case studies using both simulated and real data sets, it has been illustrated that the proposed approach makes possible an efficient network optimization analysis long-chain networks. As a consequence, the quality of the surveying tasks in the tunnel can be thus ensured.

摘要 I
Abstract II
目錄 III
圖目錄 VI
表目錄 VIII
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 4
1.3 研究方法 5
1.4 論文架構 5
第二章 文獻回顧 7
2.1 隧道安全評估等級 7
2.2 隧道監測與檢測技術 9
2.2.1 傳統隧道測量技術 9
2.2.2 現代隧道測量技術 10
2.3 隧道網形 13
2.4 控制網形最佳化 14
2.4.1 控制網形設計問題 15
2.4.2 目標函式 17
2.4.3 最佳化評估指標 17
2.5 最佳化數學演算法 20
2.5.1 下坡單型法 21
2.5.2 基因演算法 22
2.5.3 模擬鍛鍊演算法 23
2.5.4 解析演算法 24
2.6 相關研究評析 25
第三章 研究方法 26
3.1 初始網形建置 27
3.2 模擬鍛鍊法點位搜尋方法 28
3.2.1 冷卻函數 30
3.2.2 變動函式 31
3.3 控制網平差模式 32
3.4 額外觀測引入 34
3.5 目標函式組成 35
3.5.1 精度目標函式 36
3.5.2 可靠度目標函式 37
3.5.3 靈敏度目標函式 38
3.5.4 成本目標函式 40
3.6 長鏈狀控制網自動建置策略 41
第四章 數值實驗 42
4.1 搜尋參數於解算速度與成果品質之影響 42
4.2 多目標長鏈狀控制網最佳化規劃 45
4.2.1 實驗配置─模擬隧道 47
4.2.2 模擬隧道控制網最佳化規劃成果 47
4.3 實例應用─雪山隧道控制網最佳化規劃 54
4.3.1. 實驗測區介紹 54
4.3.2. 實驗配置─雪山隧道 55
4.3.3. 雪山隧道控制網最佳化規劃成果 56
第五章 結論與建議 67
5.1 結論 67
5.2 建議與未來工作 69
參考文獻 70
附件一、不同搜尋參數之網形解算成果 74
附件二、不同搜尋參數之網形設計成果圖 77


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