林銘郎臺灣大學：土木工程學研究所蔡維哲2007-11-252018-07-092007-11-252018-07-092005http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/50407應用流體力學領域中質點影像速度儀（Particle Image Velocimetry, PIV）的技術於邊坡之位移場分析中，期望可彌補傳統調查方式不經濟、調查結果不連續的特性。梨山地區為國內典型的地滑地，因其面積廣大且已有豐富的相關研究可供比對，故選定其為研究區域。 本研究前期的工作為航空照片之蒐集與正射。正射成果較佳的航空影像為民國76、77、82和90年所攝得，正射前後控制點均方根誤差均在兩公尺以內，以此四張影像可進行三組PIV的分析。分析結果的精度與分析參數的選定有關，簡單地利用單幅影像的旋轉提供一組影像進行比對，即可探討搜索視窗的大小與估計位移量、地表位移特徵表現力和分析結果的精度間的關係，進而決定出適當的分析參數。 除了正射的誤差會影響分析結果的正確度，因為每張航空影像拍攝的時間、使用器具、位置都不相同，影像內容的差異性大，整體的匹配相關係數偏低，造成誤差的產生；包括陰影、植被等依時變異性大的因素，即是應用PIV於邊坡位移場分析需克服的問題。在設定分析範圍與搜索視窗搜索範圍與濾波處理後，可消除位移量過大或方向與鄰近區域不連續等明顯的誤差；接著利用廣域合理性研判（比對坡向與位移量）可快速地、簡單地初步檢核PIV分析所得之地表位移場的合理程度。 在民國77年至82年的航空影像中，控制點的相對位移量最小，且PIV分析結果在各項檢核中均是相對較佳的一組，故進一步與能資所在民國80至81年間量得的監測資料進行比對。東南區因為位移趨勢明顯，比對的相關係數較高，達中度相關；而在陰影處理之後，兩者的相關係數可提升至中至高度相關，可見PIV技術在經由逐步的改良後，應可適用於邊坡之位移場分析。最後依據分析成果以及分析過程中累積的經驗，提出建議之PIV地滑分析方法與流程。誌謝 一 摘要 二 目錄 三 表目錄 六 圖目錄 七 第一章 導論. 1 1-1 研究動機與目的 1 1-2 研究方法與流程 2 1-2-1 研究方法 2 1-2-2 研究流程 4 1-3 專有名詞註解 4 第二章　文獻回顧 7 2-1 梨山地區環境背景 7 2-1-1 位置與交通 7 2-1-2 地形與水系 7 2-1-3 地質 7 2-2 梨山地滑區前人研究之成果 8 2-2-1 大規模之崩坍事件 8 2-2-2 地滑分區與分區特性 8 2-2-3 地表位移場 9 2-3 PIV基本理論 10 2-4 PIV分析相關案例 11 2-4-1 顆粒影像之PIV分析 11 2-4-2 地表變形分析案例 13 第三章　航照正射過程與正射成果 29 3-1 航照正射基本理論 29 3-1-1 航照正射理論概述 29 3-1-2 輸入相機參數 29 3-1-3 確定內方位座標 30 3-1-4 確定外方位座標 30 3-1-5 輸入控制點 31 3-1-6 輸入DEM 32 3-1-7 重繪（resample）與輸出 32 3-2 航照正射之過程與結果 33 3-2-1 航照基本資料與挑選原則 33 3-2-2 輸入之參數與控制點資料 33 3-2-3 正射成果 34 第四章　PIV分析過程與結果 54 4-1 分析參數之決定 54 4-1-1 分析參數概述 54 4-1-2 搜索視窗大小的決定 55 4-1-3 搜索視窗移動量的決定 57 4-2　PIV初步分析結果與檢討 58 4-3 初步改良分析之方法與結果 60 4-3-1 分析範圍與搜索視窗搜索範圍（search window size）之設定 60 4-3-2 濾波處理 61 4-4 小結 63 第五章　廣域合理性研判 92 5-1 比對坡向 92 5-2 比對位移量 93 5-3 誤差探討 94 5-3-1 檢核控制點的位移情況 94 5-3-2 相關係數之檢討 95 5-3-2 綜合討論 97 第六章　PIV分析值與監測值之比對與影像處理改良成果 108 6-1 PIV分析結果與監測值之比對 108 6-2 亮度與對比處理 110 6-3 陰影處理 111 6-3-1 陰影對分析結果的影響 111 6-3-2 陰影處理方法 111 6-3-3 陰影處理成效 113 第七章　綜合討論 135 7-1 正射誤差對分析之影響 135 7-2 影像品質差異對分析的影響 136 7-3提出建議之PIV地滑分析流程 137 第八章　結論與建議 141 8-1 結論 141 8-2 建議 142 參考文獻 144 附錄一 航空影像正射輸入參數 146 附錄二 正射前後控制點匹配情形（PIV分析結果） 148 附錄三 民國80-81年地表位移監測資料與PIV分析（民國77-82年）所得之值 152 附錄四 各門檻值所萃取出陰影之影像 15714284573 bytesapplication/pdfen-US邊坡位移場影像分析質點影像速度航照正射PIVslope deformationthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/50407/1/ntu-94-R92521115-1.pdf