中央大學土木工程學系學位論文
國立中央大學,正常發行
選擇卷期
- 學位論文
虛擬城市視覺化或三維地理資訊系統中，地形是最重要的成像元素之ㄧ。然而大型地形成像經常遇到兩個難題，包括資料量過大及地形網格解析度過高。以層級精細度(LOD)建置多解析度地形網格並根據視覺條件展現合理精細層級是常用的解決方式，但是仍有許多待克服之難題。本研究延續先前類似作法，以區塊式網格細化處理地形成像；利用前處理產生多重層級的LOD地形區塊，視覺模擬時可經過視覺條件判斷，載入適當的層級資料成像。 研究重點在於改良舊有區塊式LOD之資料處理與成像運算之缺點，以建立高效能的大型地形視覺模擬系統。在資料處理部份，本研究延續先前區塊式LOD方法，以像空間近似誤差概念為基礎進一步開發新門檻值設定方式，可有效地根據成像條件合理地設定四分樹分割的門檻值，並與視覺重要性相連結。此外，進行大範圍地形視覺模擬時只有一組少數層級的LOD仍顯不足，而使用多層級的LOD則大幅增加前處理工作及資料儲存空間，造成成像處理時的浪費；因此本研究開發ㄧ二段式LOD方式，其概念是建立另一組更粗糙的LOD層級組專供成像初期快速顯像，以提高大範圍成像的效率。在即時成像運算處理上，由於區塊間網格不連續(T-junctions)，造成視覺表現上的裂縫，因此本研究開發一套演算法即時移除。 實驗結果顯示本研究所研發的區塊式地形成像系統可讓使用者即時獲得大範圍地形視覺模擬結果。本研究提出的新門檻值可使資料前處理的四分樹分割更合理，且能確實依據視覺條件選擇合適地LOD層級。成像過程中的區塊間裂縫皆可即時移除，且對整體成像效率影響甚微。此外，於視覺模擬初始階段使用二段式LOD可有效提高成像效率。本研究採用兩組大範圍DEM資料進行測試，其結果皆顯示本系統能即時有效成像且產生無接縫的地形，提供使用近即時的地形視覺模擬應用。
- 學位論文
鹼活化爐石粉混凝土與卜特蘭水泥混凝土相較之下，具有較佳之的抗壓強度發展、耐久性及抵抗化學侵蝕能力等優點，但亦伴隨速凝、乾縮量過大及鹼質與粒料反應等負面效應。研究發現以鹼活化處理技術，將電弧爐還原碴加以活化後做為混凝土中之膠結料，可替代水泥拌製混凝土，提升還原碴之資源再利用性。 本研究主要以爐石粉取代部分還原碴方式，降低活化劑用量改善速凝及乾縮問題。另一方面設計28天目標強度為140~210 kgf/cm2之鹼活化還原碴混凝土，同時進行成本分析，最後對鹼活化還原碴漿體之抗硫酸鹽能力及高溫高濕度下之膨脹量加以探討。 研究結果顯示爐石粉取代還原碴量達50%時，活化劑之鹼模數比可由1.75降為0.75，含鹼當量由7%降為4%，同時改善了速凝及乾縮問題。鹼活化還原碴混凝土在鹼模數比0.75、含鹼當量4%時，抗壓強度能便達到28天目標強度，且強度隨齡期持續增強，90天時最高可達347 kgf/cm2。耐久性試驗方面雖具有較好的抗硫酸鹽能力，但因鹼量高發生鹼質與粒料反應之潛能較高，因此應避免使用具活性之粒料。
- 學位論文
GPS載波相位觀測量之精度較電碼觀測量高，但利用載波相位進行定位時，會有週波脫落以及相位模稜兩大問題。週波脫落需加以偵測並改正，否則將對模稜求定及定位成果之精確度造成顯著的影響；此外，利用載波相位觀測量進行衛星測量求解位置時，如何快速得到正確的整數相位模稜值，是求解精度與效率的關鍵。 本研究利用貝氏統計為基礎之方法開發演算程式，主要工作分為: (1) 於資料前處理之過程中，精確地改正週波脫落現象；(2)基於相位模稜應為整數未知數的概念，以貝氏方法進行模稜求定工作，並進行近即時定位；(3)利用蒙地卡羅數值法決策定位參數的信賴區域。實驗成果顯示，相位資料若發生週波脫落之狀況，本研究之演算程式可即時改正之；此外，無論靜態或緩速動態實驗，貝氏方法皆達到高精度之定位成果，且可即時以視覺化的方式呈現定位參數之信賴區域。
- 學位論文
由於海洋汙染對生態迫害及經濟損失的衝擊甚大，快速且準確的找出海洋污染區域是迫切需要的。隨著遙測技術的進步，衛星影像已被廣泛地使用於偵測海洋污染(異常物)。而異常物與背景物的反射率有顯著的不同，本研究的目的就是利用此特性進行自動化海上異常物偵測(anomaly detection)。 本研究方法，分成三大步驟：(1) 首先利用 RX ( Reed & Xiaoli )演算法產生異常物強度影像，影像中強度值越高的像元，屬於異常物的機率越高；(2) 將異常物強度影像利用期望值最大化演算法 (Expectation-Maximization, EM)，求得異常物和背景兩類各自的機率密度函數，基於貝氏理論 (Bayes Rule) 在兩曲線相交的地方，兩類別誤差合為最小，則為最佳門檻值，高於門檻值部分視為異常物，反之則為背景，進而產生初始二值化影像；(3) 選定誤授率相對較低的像素的異常物點作為種子點，利用區域成長法( Region Growing )在初始二值化影像上，找出異常物主體部分，得到成果影像。 本研究使用SPOT-4、SPOT-5 及福衛二號光學衛星影像作為測試資料，和傳統給定門檻值方法及人工數化成果比較後，顯示本研究方法可以自動化且完整偵測出海上異常物，同時能快速的得到異常物主體形狀、面積以及坐標，利於使用者決策及解決問題，免去人工數化之繁瑣過程。
- 學位論文
隨著科技的進步與衛星的多元化，影像套合在遙感探測領域中的影像處理方面是一個非常基本的應用，並且重要性不斷提高，後續應用包括了影像融合、變遷偵測以及影像鑲嵌等方面。因此，本論文將利用尺度不變特徵轉換、Canny特徵萃取、最小二乘匹配法等技術，進行不同遙測影像成功匹配與套合方法之研究。 首先利用人工點選或是利用尺度不變特徵轉換運算元的方式，尋找主影像與附屬影像之間的初始對應關係，接著分別利用Canny運算元萃取兩張影像的邊緣，並且利用邊界盒清理較破碎的邊緣後，利用成本函數進行邊緣點匹配。接著以匹配成功的初始共軛點為中心開?影像窗，進行影像分塊與輻射參數校正的步驟，主影像窗與校正後之附屬影像窗以最小二乘匹配法進行進一步的定位。最後將所有共軛點對利用薄板樣條法，並結合粗差濾除與方差分量估計建立套合影像。實驗結果顯示利用此方法可成功套合不同的資源衛星影像。
- 學位論文
數碼城市是真實城市於資訊系統中建構的數位式虛擬版，數碼城市可應用於城市之規劃、設計、建設、及管理等。房屋模型為數碼城市中重要的元件之一。在傳統航測製圖作業中，使用航空影像立體對重建房屋模型。近年來，光達系統技術漸趨成熟，提供了另一類資料進行房屋建模，因此，本研究之目的為使用光達點雲進行房屋重建。 本研究的第一部份為使用分治策略結合光達點雲及地形圖重建房屋模型。主要工作包含三個步驟：(1)房屋分解，(2)房屋基元形塑，及(3)房屋基元合併。在房屋分解時，使用光達資料偵測屋頂結構線，並利用該屋頂結構線分解地形圖之房屋輪廓，以產生許多簡單的二維房屋基元。接著，使用每一個房屋基元內的光達點雲形塑平面或弧面之屋頂。最後，考量基元間之共面及共線特性將三維房屋基元合併為一房屋模型。 本研究的第二部份為點雲密度與屋頂分割及屋頂形塑之模擬與分析。由於光達系統之掃描特性，使用其掃描點隨機的分佈在地表面，因此點雲密度是複雜建物形塑的關鍵因素。本研究探討點雲密度、雜訊比例、屋頂複雜度及形塑精度之關係。模擬分析成果顯示，增加點雲密度可提升形塑精度。且平頂及弧頂建物在雜訊比例分別小於30%及15%時，可達到15公分之精度要求。 實驗中分別用台北及屏東地區資料進行測試，重建之成功率可達90%且漏授率低於5%，房屋模型重建之平面及高程精度優於50cm。實驗結果顯示，本研究所提出的方法可產生高可靠度之房屋模型。
- 學位論文
在GPS短基線相對定位的應用上，使用二次差分可以消除大部分的誤差，多路徑效應誤差卻因測站間環境與衛星幾何構形的不同而無法去除。因此在高精度的GPS定位中，多路徑效應為主要的誤差來源之ㄧ。GPS定位精度的提升有賴於多路徑效應誤差的降低與消除，當衛星群幾何構形重覆出現時，多路徑效應具有重複性質。 本研究以GPS衛星群與接收天線間，每一恆星日的幾何重複性為基礎，探討GPS短基線定位的坐標時間序列特性，分析多路徑效應影響量與重複性，並使用恆星日濾波與最小二乘調和估計來降低多路徑效應的影響量，研究結果顯示這些方法在GPS靜態與緩速動態定位上，對於精度提升皆有正面的效益。
- 學位論文
在衛星遙測的應用中，目標區域通常涵蓋一張以上的衛星影像。因此，將正射化之影像進行鑲嵌為提供大範圍的影像資料並與其他相關資料整合之重要工作。影像正射化之首要工作為方位的重建，基於良好的交會幾何，使用區域平差可增加影像間的幾何性並達到高定位精度。然而，在許多衛星影像應用中，為求較大的影像覆蓋面積，其交會角及影像重疊區域通常很小，傳統上以三維定位為考量之區域平差模式將不適用。 有理函數模型配合以衛星方位參數求得之有理函數轉換係數的改正成果已被證實近似於嚴密幾何模型。由於具有數學模型簡單且標準化的特性，使得有理函數模型廣泛地應用在高解析衛星影像幾何校正。因此，本研究將針對弱交會幾何之衛星影像，提出一個新的有理函數模型區域平差程序，並加入數值高程模型作為航帶連結點之高程控制，藉以降低航帶連結間之相對偏移。 研究中包含三個主要工作：(1) 有理函數模型區域平差，(2) 加入數值高程模型作為高程控制，(3) 以最小二乘過濾減少地面坐標之局部性系統誤差。測試資料有兩組，分別為FORMOSAT-2 和SPOT-5影像。實驗內容將分別測試區域平差、高程控制及最小二乘過濾之成效，以及有理函數模型區域平差和直接地理定位、光束法平差之成果比較。精度評估分為兩大部份，分別為絕對精度和影像間之相對偏移量。實驗結果顯示，加入航帶連結點進行有理函數模型區域平差，能有效降低影像間之相對偏移。
- 學位論文
良好的拌合廠作業排程規劃，可以提升澆置效率，並降低成本。目前國內拌合廠業者大多依照以往經驗，估算平均的旅行時間，以進行拌合廠作業排程規劃。此作法忽略了實務營運上旅行時間之隨機特性，若此隨機性擾動過大時，則可能使原規劃的結果失去其優越性，亦即最佳化拌合廠作業排程結果可能不為實際最佳排程。此等最佳化拌合廠作業排程在營運中受到隨機因素擾動的影響，在過去未曾發現有文獻進行探討。有鑑於此，為規劃較符合實務情況的拌合廠作業排程，本研究考量實際營運時，旅行時間之隨機變動狀況及實務營運的相關限制，以總營運成本最小化為目標，構建一隨機性模式，針對拌合廠整體澆置作業的排程規劃進行最佳化的分析，以幫助業者在有限的澆置資源下作出最佳的混凝土生產作業及拌合車的調派決策，並提高澆置作業效率。 本研究參考國內實際的拌合廠作業方式，利用時空網路流動技巧，以系統最佳化的觀點，構建一隨機性拌合廠作業排程模式。之後，本研究修正隨機性旅行時間為一固定平均旅行時間，發展一確定性拌合廠作業排程模式。另外，本研究並發展一模擬評估方法，以評估實務排程、確定性與隨機性排程規劃的結果於實際營運環境中之績效優劣。在求解上，本研究預期可定式為含額外限制式之整數規劃網路流動問題，屬NP-hard問題，當問題規模變大時，可能難以在有限的時間內利用數學規劃軟體求得一最佳解。緣此，本研究發展一隨機最佳化啟發解法，以求解隨機性旅行時間之拌合廠作業排程模式。最後，為測試本研究模式與評估方法的實用績效，本研究以台灣一拌合廠之實際營運資料為範例進行測試與分析，以了解啟發式求解演算法之績效及特性，進而提出結論與建議。
- 學位論文
高溫循環式流體化床發電鍋爐(Circulating Fluidized Bed Boiler，簡稱CFB)以燃燒石油焦來發電，為避免燃燒高含硫量之石油焦產生硫氧化物之過量排放，故混合石灰石進行脫硫，所產生之副產物，即CFB副產石灰。 本研究係利用CFB副產石灰具有自我膠結的能力，與水淬爐石粉及卜特蘭水泥混合製成膠結材料，並尋求最佳配比，取代部份的水泥材料，初始能運用於非結構混凝土，以達資源化再利用之目的。 CFB副產石灰依鍋爐內取樣位置不同分成CFB飛灰、床灰、水化灰，皆具有顆粒細小含石膏之特性。研究結果得知，CFB飛灰可與水泥反應產生水化反應，生成鈣礬石，且可對爐石粉產生活化效應而強化其卜作嵐反應，故應用於水泥-爐石粉系統中兼具膠結性及活化劑之功能；CFB飛灰與水泥及爐石粉混合使用時，如CFB飛灰用量不足，漿體晚期強度發展較差，而CFB飛灰用量超過30%時，則漿體早晚期強度會較低，故CFB飛灰使用於水泥-爐石粉系統中存有最佳用量範圍，約在18-22%間。在混凝土試拌方面，參考強度210 kgf/cm2及280 kgf/cm2之配比，在強度方面皆能達到要求。此外，比較CFB飛灰、床灰及水化灰之膠結成效得知，CFB飛灰優於床灰及水化灰。故將CFB飛灰應用於水泥-爐石粉系統中，兼具膠結性及活化劑之功能，顯示CFB飛灰為極具潛力之資源化副產品。