交通大學土木工程系所學位論文
國立交通大學,正常發行
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東沙島位於東沙環礁，由珊瑚沙堆疊而成。由於珊瑚沙膠著程度低，故其上建築物有沉陷傾斜之可能。東沙衛星追蹤站為TWD97基準之框架點位之一，故該點位之穩定性具有深入探討確認之重要性。 本研究使用1995至2012年十八年接收頻率30秒之GPS觀測數據，於每年選定一天進行精密單點定位計算後，組成座標時間序列，分析該點之變化特質。而東沙地區氣候可分為西南季風與東北季風兩個季節，前者由五月至十月，後者由十一月至四月，為了解不同季節之差異，選取近三年二月及八月之第一個星期，進行逐筆精密單點定位計算衛星追蹤站之座標並分析其點位變化，此觀測數據亦為30秒觀測數據。本研究使用GPS網路自動化算系統CSRS-PPP和APPS以及GPS數據後處理軟體GrafNav進行精密單點定位解算，並對於各測站座標變化進行分析。 由逐年選定一天計算之分析成果中顯示，墾丁衛星追蹤站座標點位變化趨勢呈現往西移動，移動量約為30公分，陽明山、北港及東沙衛星追蹤站平面座標呈現朝東南方移動之變化趨勢，陽明山衛星追蹤站移動量往東約為60公分，往南約為24公分，北港衛星追蹤站移動量為往東約60公分，往南約15公分，東沙衛星追蹤站移動量往東約為55公分，往南約為20公分。陽明山、墾丁及東沙追蹤站在垂直方向無明顯趨勢變化，北港衛星追蹤站高程下降約為42公分。由近三年2月及8月第一個星期之成果分析中顯示，衛星追蹤站之點位變化趨勢與季節氣流較無相關。
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石門水庫為北台灣供水的要角，如今，石門水庫淤積情況日益嚴重，水庫有效地執行防洪防淤策略成為當前最重要的課題。近年來，石門水庫針對繞庫排砂策略進行多項研究，目前已有三項規劃案：C1(延伸管)案(大灣坪)、D2修改案(阿姆坪)與C1(延伸管)+D2修改案最有可能執行，三項規劃案之功能分別為排水排砂、清水沖淤及兩案聯合操作。本研究利用一維動床模式模擬石門水庫進行繞庫排砂策略，以了解考慮繞庫排砂策略前後，對於石門水庫之底床變化及既有各防淤設施之影響。 由本研究模擬結果可知，防洪防淤隧道之下游斷面，底床沖淤量才會改變；當防洪防淤隧道排出流量越高，對下游各防淤設施之排砂情況越顯著，考慮C1(延伸管)案、D2修改案與C1(延伸管)+D2修改案後，下游各防淤設施之排砂比分別減少12.54%、6.26%、11.61%，C1(延伸管)案改善效果最為明顯，其次為C1(延伸管)+D2修改案，最小為D2修改案。
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台灣的蜿蜒河川於汛期間，洪水漫過高灘地時，在兩岸堤防之間形成蜿蜒複式河槽，有關蜿蜒複式河槽主深槽變遷及河床沖淤方面需要更深入的分析。 本研究探討蜿蜒複式河槽溢岸流及未溢岸流對河道穩定及深槽變遷之影響。藉由二維動床模式CCHE2D模擬實驗室彎道試驗，了解二次流機制在彎道段之特性，並考慮岸壁沖刷機制，模擬正弦連續彎道河道側向變形過程；溢岸流的研究中，針對三組不同流量及不同上游來砂條件進行模擬，並應用於曾文溪下游之複式斷面河道，探討不同流況下整體河床沖淤趨勢，提供未來河川治理之參考。 實驗室及現地案例模擬結果皆與實測資料趨勢吻合。由溢岸流及未溢岸流之模擬結果可知，在未溢岸流情況下，深槽流量對主深槽之側向變形影響最大。當流量增加為滿灘流後，洪水平原流量愈大，深槽蜿蜒產生的離心力相對減弱，水流受蜿蜒深槽影響愈低。
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本論文主題為高鐵桃園站與機場捷運系統A18車站間地下聯絡通道之地盤改良案例研究。本案例所使用之地盤改良工法為水平式雙環塞低壓灌漿工法，於回填礫石土中施灌水泥皂土漿(CB漿)及超微粒水泥漿液(UFC漿液)。除討論注入施工方法外，本研究根據施工單位所提供之監測資料，觀察施工造成之地盤變位。地盤改良工程結束後，研究團隊於隧道開挖期間，以相機記錄各個開挖斷面上的漿脈分佈狀況。依據所拍得的斷面照片，以小區域(單一注入孔周圍)、大區域(兩個或多個注入孔)，對CB漿脈及超微粒水泥漿脈的形狀進行探討，並歸納出水平式雙環塞灌漿在夯實礫石土中之改良機制，獲得以下各項結論。 1、 開挖斷面上的漿脈呈現水平狀居多。其中CB漿液在土層中的流動區域較超微粒水泥漿廣。因CB漿在施灌時，礫石土層中的孔隙內只有水及空氣的存在，因此灌漿時CB漿便會在土層中朝四面流動填補孔隙。 2、 當超微粒水泥灌入地層時，由於土壤中的孔隙已被CB漿所填滿，因此UFC灌漿壓力必須較灌注CB漿液注入壓力為高，才可以順利將超微粒水泥漿灌入地層中。因此，超微粒水泥除了填補地層中更小的孔隙外，也會在CB漿及土壤中形成水力劈裂。UFC漿脈在斷面上的厚度明顯較CB漿脈的厚度為薄。 3、 漿液自灌漿孔灌出後，在來自左右兩邊的壓力σh的作用下，漿液向上劈裂，在受到上一排灌漿形成上側堅實改良土的邊界束制時，漿液轉向水平方向發展，形成蕈狀型漿脈。若開挖面與注入孔位置錯開，在開挖斷面上看不到漿脈與灌漿孔間的連結，形成一無梗蕈狀型漿脈。 4、 地盤內之垂直應力為σv，填土之夯實造成地盤內水平土壓力增加，假設水平灌漿孔周圍水平向土壓力增大並大於垂直向壓力，當灌漿壓力p大於垂直向壓力σv時，依水力破裂理論，注入漿液向灌漿孔兩側水平劈裂。
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台灣位於板塊碰撞帶上，屬於構造活動發達的地區。測高曲線積分為一測計指標，可顯示集水區受到抬升與侵蝕過程中的地形演育情況。測高曲線由集水區內各個高度和對應面積所構成，測高曲線積分值為曲線下的面積，表示集水區內演育的過程中地表所剩餘殘土比例。 本研究使用SRTM DEM與台灣地區40公尺數值地形模型為研究資料，以台灣二十六個中央管轄河流之集水區為研究區域，計算出各流域集水區之測高曲線以及測高曲線參數，分析集水區地形演育情況，成果顯示東部與中部的集水區構造活動較明顯。將集水區測高曲線積分值對集水區地形測計參數與幾何型態因子進行相關性分析，地形測計參數與測高曲線積分有正相關，幾何型態因子與測高曲線積分無相關性。由於二十六個流域所計算出之測高曲線積分值偏低，因此嘗試以子集水區計算測高曲線積分，分別以SRTM與台灣地區40公尺數值地形模型在二十六個流域萃取出子集水區計算測高曲線，利用測高曲線參數分析流域內的演育情形。
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就水庫泥砂課題而言，泥砂入庫後之運移現象主要包含上游段粗顆粒造成之三角洲淤積行為，以及細顆粒入庫區後潛入形成異重流之運移行為。以數值模式的角度來看，沉滓運移現象模擬結果之準確度常受上游河床載邊界條件之設定，以及底床邊界再懸浮機制之影響。本研究之目的，即擬引用謝(2003)及鍾(2012)所發展之二維(RESED2D)以及三維(RESED3D)沉滓運移模式，探討上游及底床邊界條件對沉滓運移之影響。 為探討水庫沉滓運移模擬邊界條件之影響，分別先以三維模式模擬實驗案例，探討底床邊界條件對濃度傳遞的影響；再以二維模式模擬實驗以及現地案例，探討入流邊界條件對底床變遷的影響。最後，在簡單垂向入流濃度的假設條件下，將三維模式應用於石門水庫，以檢視模式之實用性。
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本研究於船測重力計畫之船上建立一多天線GPS系統獲取取樣間隔1 Hz之觀測資料，以TRACK進行動態差分定位解算，而後進行船隻運動姿態解算，解算方法為姿態角直接解法(Direct Computation Formulas, DCF)；而後以此姿態角成果對天線垂距作改正，得時變天線垂距改正量，再應用時變天線垂距於海面高(Sea Surface Height, SSH)改正。本研究撰寫了一FORTRAN程式，處理資料時間比對、解算天線相位中心間距離、解算船隻運動姿態、使用姿態成果取得時變天線垂距並以其改正海面高。TRACK定位成果在靜態長距離基線中精度可達約1公分；動態船隻基線則可達約2公分。姿態角成果與同時於船上施測之INS/GPS整合系統所得成果進行比較，其成果顯示多天線GPS系統與INS/GPS整合系統之航向角差異甚小，故知此多天線GPS系統搭配姿態角直接解法於求取船隻運動姿態上是可行之方法。時變天線垂距改正海面高成果則以交叉點分析、與DTU10之差值分析進行比較：與平均海水面DTU10之差值，於直線航線上標準差約改善0.7公分，改善比率約為3.45%，於轉向航線上標準差約改善1.4公分，改善比率約為4.07%；交叉點分析方面，方均根值改善約0.5公分，比率為3.31%。
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公共建設民營化中，融資成功與否是很重要的一個環節。然而，在現行公共建設民營化的BOT專案下，在專案融資無追索權(non-recourse)或有限追索權(limited recourse)的特性下，特許公司損失有限，獲利無窮，同時因為銀行與特許公司資訊不對稱，銀行不能直接觀測或控制特許公司的投資風險，此將導致銀行承擔額外不必要的風險與預期報酬的損失，此即為銀行面對的道德風險問題，而此問題會隨著附屬事業加入計畫後變得更嚴重。在道德風險的疑慮下，銀行通常會尋求更多的擔保或是契約條件確保債權，否則不敢貿然投資，而BOT計畫將會以失敗收場。 本研究運用賽局理論的分析方法，分析當特許公司向銀行貸款時，銀行可以如何因應，以解決所面臨的道德風險問題。透過模型分析，本研究發現銀行可以利用貸款額度與有限追索權程度來控制此現象，並存在一個最適貸款額度，極大化銀行本身利潤下，也可降低專案風險，提高專案成功機會，形成雙贏之局面。 本研究繼續擴充模型進而討論政府政策對專案雙方之影響，研究結果顯示了各政策如何影響賽局均衡與政策限制，並分析台灣南北高速鐵路案 。本研究結論由賽局理論探討各契約條件與政府政策對特許公司與銀行之影響，並確保各政策能更有效率的被使用。
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水域的航空遙測影像容易因為水面對太陽輻射的鏡面反射而造成日光返照，因而造成影像資訊損失，影響影像之製圖及解讀，本研究嘗試分析日光返照形成之原理，並使用能量傳輸解析與影像處理方法測試減低日光返照之影響。 讀取測試影像所得為影像灰度值，無法轉換至輻射值，即使使用Cox and Munk (1954) 模型及MODO軟體得到之傳輸量及光源輻射值，亦無法進行輻射值改正；影像拍攝當時海表面模型未知，所計算之傳輸量無法符合每個點位之差異，難以進行日光返照之改正。因此先嘗試從影像色彩不均及資訊損失之補償方法著手，使用白平衡及去霧處理兩種影像處理方法進行測試，測試結果發現日光返照區域有過度增顯情形，範圍增大且亮度誇張化。但若將日光返照區域視為亮度特徵，把影像RGB色彩空間轉為HSV色彩空間後，以亮度進行二維經驗模態分解，發現原始影像減去模擬影像之殘餘項與日光返照之範圍與特徵相當，將其視為雜訊後去除後得到之影像，可以有效改善了日光返照之影響。 使用平均值、均方根誤差、峰值訊號雜訊比及結構相似性指標對於影像結果進行統計指標計算，並與肉眼觀察結果進行比較，RGB波段平均值主要與原始影像色調有關，SSIM指標值可以看出色彩結構的維持，但主要以人眼判識為主。
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ALOS(Advanced Land Observing Satellite)為日本國家太空中心所研發之科學衛星，主要進行陸域觀測，提供地表三維重建、製圖、災害監測以及資源調查等應用。ALOS衛星同時搭載光學感測器以及雷達感測器，光學感測器為PRISM (Panchromatic Remote-sensing Instrument for Stereo Mapping)與AVNIR-2 (Advanced Visible and Near Infrared Radiometer type 2)，雷達感測器為PALSAR (Phased Array type L-band Synthetic Aperture Radar)。 本研究目的是建立光學感測器PRISM及雷達感測器PALSAR之嚴密幾何模式。PRISM幾何處理中，比較內方位自率法、外方位參數校正、及反投影像空間校正模式於像空間之精度，並以前方交會分析其三維定位精度；PALSAR幾何處理中，分別建立外方位參數校正模式及反投影像空間校正模式。 在PRISM的幾何校正中，內方位自率法使用匹配的大量控制點來求解各CCD單元的補償量，將影像進行初步校正後再進行外方位參數校正；PRISM影像之外方位參數校正，使用單張影像獨立平差以及三重疊影像整體平差，為了避免參數相關性，外方位參數分別以位置參數以及姿態角參數來進行補償，補償量以時間多項式函數描述，分析以0階、1階及2階多項式函數進行解算的成果；PALSAR影像方面，外方位參數校正僅以位置參數進行補償，以0階、1階及2階時間多項式函數進行校正後，再進行偏斜角的校正；反投影像空間法使用嚴密幾何模式，將控制點地面坐標反投影至像空間上，得到其像坐標，再以四參數、六參數與八參數的方法將投影後的像坐標與原始像坐標進行校正。此外，以前方交會來評估PRISM影像校正後之三維定位精度。 研究資料使用PRISM兩組三重疊影像以及PALSAR兩張影像，拍攝範圍為台灣北部；另外以2.5公尺SPOT-5正射影像以及40公尺數值地形模型作為控制點與檢核點之平面與高程來源。研究顯示PRISM單張影像獨立平差時，使用外方位參數配合內方位自率法可得到較好的成果，Sample與Line方向之均方根誤差(Root Mean Square Error, RMSE)可達到1.8個像元與2.7個像元；PRISM三重疊影像以外方位參數配合內方位自率法進行整體平差，控制點大於10個時精度漸趨穩定，即整體平差對控制點數量的需求較少，且Sample與Line方向的RMSE可達1.9個像元與3.4個像元。獨立平差後之PRISM影像進行前方交會，平面與高程方向之RMSE可達到6.7公尺與6.5公尺，整體平差後之PRISM影像進行前方交會，平面與高程方向之RMSE可達到7.7公尺與4.6公尺。PALSAR影像以反投影像空間模式進行校正時可得到較好的成果，Sample與Line方向之RMSE可達到2.4個像元與3.9個像元。