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研究生: 蘇昱達
SU,YU-TA
論文名稱: 近景攝影測量應用於鋪面檢測之初探
A Preliminary Study of close-range photogrammetry for Pavement Inspection
指導教授: 楊樹榮
Shu-Rong Yang
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 土木工程系所
Department of Civil Engineering
畢業學年度: 107
語文別: 中文
論文頁數: 94
中文關鍵詞: 道路鋪面檢測近景攝影測量鋪面糙度指標
外文關鍵詞: Road surface inspection, close-range photogrammetry, pavement roughness index
DOI URL: http://doi.org/10.6346/NPUST201900350
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  • 現今的鋪面檢測技術雖然多元,但各自有不同之缺點,如以人力方式檢測鋪面狀況,則檢測速度過於緩慢,且常需配合封道,不僅造成車輛回堵,對檢測人員之安全更是一大隱憂。若使用鋪面檢測車等相關設備,雖然可進行快速檢測,但檢測車之造價高昂,面對臺灣錯綜複雜的路網無法有效地調查。
    本研究以消費型數位相機,並使用近景攝影測量技術對鋪面進行拍攝,透過影像處理軟體重建鋪面三維模型,再搭配ArcGIS軟體可分析出道路縱斷面高程變化、辨識鋪面坑洞位置、計算坑洞體積、辨識鋪面車轍位置、計算車轍深度,以及建立鋪面糙度指標。
    研究結果顯示近景攝影取得之影像解析度與數值高程模型解析度可分別達到0.1(mm/pix)及0.5(mm/pix),此解析度對於應用於分析道路高程、鋪面坑洞,甚至鋪面紋理與細小起伏皆有一定程度滿足性。另外配合使用非監督式影像群集分類法於鋪面進行分析,可成功判斷鋪面坑洞及車轍位置,並可進一步得到坑洞體積與車轍深度。
    本研究所建立的鋪面糙度指數小於0.25視為鋪面狀況良好;0.25至1.0視為鋪面粗糙且有損壞;1.0以上則鋪面嚴重損壞,行車困難。經本研究成果得知近景攝影測量確實有應用於鋪面檢測之潛力,若未來將此方法搭載於車輛載具上,必定能增加檢測之效率並獲取鋪面維護重要之資訊。

    Pavement inspection technology nowadays is diversified. But each method has its own flaws. For example, manpower detection applied to road pavement is too slow, and often needs road closure. Not only results vehicle cause a blockage, it is a major concern for the safety of the inspectors. On the other hand, although using pavement inspection vehicles or other related equipments can quickly inspect pavement condition, the cost is expensive. Considering complex road network in Taiwan, it is hard to complete the investigation effectively by using pavement inspection vehicle.
    In this study, a consumer digital camera and close-range photogrammetry technology were used to construct 3D model of pavement.The elevation of road profile, the pothole volume, the rutting depth, and the road surface roughness index can be obtained through image processing software and ArcGIS analysis.
    The research results show that the resolution of the image and the resolution of numerical elevation model can be realized up to 0.1(mm/pix) and 0.5 (mm/pix), respectively. These resolutions can be applied to the analysis of road potholes and even textures and small fluctuations of pavement. In addition, unsupervised image clustering classification can be successfully determined the locations of potholes and ruts, volume of potholes and rutting depth.In this study, the pavement roughness index is defined at 20 cm sampling. Pavement is consider to be a good state as roughness index value is less than 0.25. Pavement is damaged as roughness index value is between 0.25 to 1.0. Pavement is seriously damaged as roughness index value is above 1.0 and it is difficult to drive.
    Based on the results of this study, it is known that the close-range photogrammetry does have potential for pavement inspection. When this method is combined with vehicles in the future, it will definitely improve pavement inspection efficiency and obtain the important information for road maintenance.

    摘要 I
    ABSTRACT II
    謝誌 IV
    目錄 V
    圖目錄 VII
    表目錄 XII
    第1章 緒論 1
    1.1 研究動機 1
    1.2 研究背景與目的 1
    1.3 研究範圍 2
    1.4 論文架構與流程 2
    第2章 文獻回顧 4
    2.1 目前常用之道路鋪面服務指標 4
    2.2 新型態之道路檢測方式與指標 6
    2.3 鋪面損壞型式與形成原因 7
    2.4 攝影測量演進歷史 12
    2.5 攝影測量於土木工程領域之應用 14
    2.6 探討3D建模軟體 16
    2.7 近景攝影測量原理介紹 17
    2.8 基礎理論說明 18
    第3章 研究設備與方法 23
    3.1 研究設備 23
    3.2 研究方法 33
    第4章 研究內容與成果 53
    4.1 近景攝影測量之高度與焦段率定實驗 53
    4.2 縱斷面高程分析結果 55
    4.3 鋪面坑洞面積及體積分析結果 56
    4.4 鋪面糙度指標分析結果 61
    4.5 鋪面車轍分析結果 71
    第5章 結論與建議 73
    5.1 研究結論 73
    5.2 研究建議 74
    參考文獻 75
    附錄A 縱斷面高程控制點誤差 79
    附錄B 坑洞控制點誤差 85
    作者簡介 94

    王正忠,2002,以近景攝影測量進行模型建物重建,碩士論文,國立成功大學,測量工程學系研究所,台南。

    吳笛豪,2008,應用近景攝影與地面雷射掃瞄於地物量測精度及三維建模之研究,碩士論文,國立高雄應用科技大學,土木工程與防災科技研究所,高雄。

    呂正豪,何立德,楊孟學,2013,「近景攝影測量於特殊海岸地景監測的可行性評估-以澎湖大池火山頸柱狀玄武岩為例」,環境與世界,第27期,第31-50頁。

    呂佳玲,2003,市區道路平坦度評估準則之探討,碩士論文,國立台灣大學、土木工程學研究所,台北。

    李宛儒,2015,自行車道專用平坦度指標研擬,碩士論文,國立臺灣大學,土木工程學研究所,台北。

    李金輝,2011,「非量測型數位相機應用於近景攝影測量之研究-以建物保存測量為例」,台灣地理資訊學會研討會。

    李陽,2018,應用智慧型手機檢測道路平整度之演算邏輯,碩士論文,國立臺灣大學,土木工程學研究所,台北。

    周家蓓,李柏,2012,「鋪面剖面掃描儀應用於自動化鋪面檢測之研究」,鋪面工程,第十卷,第二期。

    林志勇,吳健碩,2005,「鋪面破壞影像辨識系統之研究」,鋪面工程,第三卷,第一期。

    洪博冠,2014,應用近景攝影測量技術於集水井變形量量測之可行性研究,碩士論文,國立中興大學,土木工程學系所,台中。

    梁福榮,2006,攝影測量應用於古蹟紀錄和邊坡表面變化量量測之研究,碩士論文,國立成功大學,土木工程研究所,台南。

    連婉茹,2007,數值高程模型解析度對地形分析影響之研究,碩士論文,國立花蓮教育大學,鄉土文化研究所,花蓮。

    陳志霖、黃三哲、許阿明,2014,省道 IRI 平整度分析運用於鋪面工程維護,臺灣公路工程,第40卷,第一期。

    陳俊山,2011,近景攝影測量於橋梁監測應用之研究,碩士論文,國立高雄應用科技大學,土木工程與防災科技研究所,高雄。

    陳建旭,劉韋廷,廖敏志,王慶雄,蔡益智,林和志,2011,「分析鋪面坑洞產生原因與建議維護方法」,臺灣公路工程,第三十七卷,第十期。

    彭捷豐,2014,近景攝影測量與高動態範圍技術應用於隧道變形監測,碩士論文,國立高雄應用科技大學,土木工程與防災科技研究所,高雄。

    曾匹佑,2001,使用地面攝影測量技術對遠距離崩塌地三維建模與應用之研究,碩士論文,國立高雄應用科技大學,土木工程與防災科技研究所,高雄。

    曾昱晨,2013,近景攝影測量於施工進度監測之應用,碩士論文,臺灣大學,土木工程學研究所,台北。

    趙紅,胡令,2009,「攝影全站儀和PI-3000軟件在地形三維建模中的應用」,浙江水利水電專科學校學報,第二十一卷,第四期,第45-47頁。

    蕭震洋,謝寶珊,冀樹勇,2011,「應用非常規攝影量測評估國道3號3.1公里崩塌事件之土方量」,中華水土保持學報,第四十二卷,第二期。
    羅正方,劉正倫,李良輝,陳信安,張庭榮,林昌鑑,施錦揮,2018,「無人機傾斜攝影於三維都市模型重建之應用」,航測及遙測學刊,第二十三卷,第二期,第127-140頁。

    蘇柏軒,蕭宇仲,2015,「以無人飛機系統(UAS)獲取國立中興大學校區三維地形之精度分析」,水土保持學報,第四十七卷,第二期,第1349-1366頁。

    中華民國內政部營建署,2002,市區道路管理維護與技術規範手冊研究【柔性鋪面損壞調查手冊】,第2-4頁。

    九冠測量儀器:https://www.skcic.com.tw/product/tape.html

    中華民國內政部營建署,2017,營建署取得簡易型平整儀「新型專利」推廣應用提升道路管養品質,最新消息,即時新聞。

    黃桂平,2015,數字近景攝影測量,百度百科。

    葉孟考,2002,環境科學大辭典,非監督式分類(Unsupervised Classification),國家教育研究院雙語詞彙、學術名詞暨辭書資訊網。

    Chegg網站https://www.chegg.com/homework-help/questions-and-answers/quarter-car-model-heavy-vehicle-shown-vehicle-traveling-constant-speed-v-flat-road-hits-bu-q5130958

    DCFever.com 網站https://www.dcfever.com/cameras/specification.php?id=1621

    Tokina AT-X 116 PRO DX AF 11-16mm廣角鏡頭簡介:https://www.dcfever.com/lens/specification.php?id=373

    lanwei87,「攝影測量法」,中文百科在線,2012。

    Sony 台灣官方購物網站:https://store.sony.com.tw/product/show/COAKAQuxm8AAAAEryxcCAJo2

    捷成儀器:https://blog.xuite.net/jecheng268/twblog/93553408-%5B%E6%8D%B7%E6%88%90%E5%84%80%E5%99%A8%5D%E6%97%A5%E6%9C%ACSOKKIA+++CX++%E7%B3%BB%E5%88%97++500%E5%85%AC%E5%B0%BA%E5%85%8D%E8%8F%B1%E9%8F%A1%E5%85%A8%E7%AB%99%E5%84%80%2F%2F%E5%85%A8%E6%B8%AC%E7%AB%99++CX101++CX102++CX103++CX105++CX107

    McQuaid. G., Millar, P., Woodward, D., and Friel, S. “Use of Close Range Photogrammetry to Assess the Micro-Texture of Asphalt Surfacing Aggregate,” 2013 IJPC, São Paulo, Brazil, 2013.
    Pierzchała, M., Talbot, B., and Astrup, R. “Measuring wheel ruts with close-range photogrammetry,” Forestry, 1-9, 2016. (doi:10.1093/forestry/cpw009)

    Wu, C. T., Hsiao, C. Y., and Hsieh, P. S. “Using UAV and VBS-RTK for Rapid Reconstruction of En-vironmental 3D Elevation Data of the Typhoon Morakot Disaster Area and Disaster Scale Assessment.” Journal of Chinese Soil and Water Conservation, 44(1), 23-33, 2013.

    David Woodward,Phillip Millar and Grainne McQuaid,2014,Use of 3D modelling techniques to better understand road surface textures,ATRI, United Kingdom.

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