热影像技术及透地雷达应用于海堤掏空之研究.DOC

熱影像技術及透地雷達應用於海堤掏空之研究 專 題 討 論 班級:資環一甲 學號:學生:張光宏 熱影像技術及透地雷達應用於海堤掏空之研究 摘要 台灣為四面環海之海島地形，土地面積狹小，人口眾多，所以往往需將有限的土地面積做最有效的利用；但近年來因河沙的盜採加上海岸的開發，使得海外的沙洲面積不再成長，更有面積減少的情況，其原有的保護功能幾乎已經不存在，使得以前被阻擋在外海的浪潮現在都是直接衝擊海岸，影響到居住於海堤邊之居民。故政府投入大量的經費於海堤的建造以保護人民財產及安全，但海堤因為海浪的沖刷或颱風的侵襲，其內部常有掏空之情形，隱藏著潛在的危機。然而對海堤的檢測一般都是以目視法來進行檢視及維修，其缺法科學性以及準確性。因此，此研究乃利用熱影像技術配合透地雷達來檢測海堤是否有被掏空，建立一套快速又準確的檢測方式。 關鍵詞:熱影像技術、海堤、掏空 目錄 第一章 …………………………………前言 第二章………………………研究動機及目的 第三章………………………………理論介紹 第四章………………………………文獻回顧 第五章………………………研究方法及設備 第六章………………………………初步成果 第七章………………………………預期結果 第八章………………………………參考文獻 前言 台灣為海島地形，土地面積狹小，往往必須將有限的土地做最有效的利用，加上台灣地處亞熱帶及熱帶地區，且四周環海，屬於西太平洋海島型氣候，每年夏秋兩季平均有3至4個颱風來襲，當颱風侵襲時，伴隨低氣壓、強風、豪雨及巨浪，常在海岸地區造成嚴重災害，例如農作物損害、魚塭魚苗流失、電力系統破壞、橋樑與道路損害等損失金額都非常大。因此海堤結構物乃應運而生，設置海堤的主要目的在避免侵蝕及保護後灘之生命財產安全，免受潮水及波浪作用引起之其他災害。 多年來，雖然政府已投入大量經費於海堤的整建，保護功能也已大為提升， 但由於部分海岸地區之海灘遭侵蝕情形惡化，原本是緩降坡的沙灘，如今成為落差一、二層樓高的沙灘斷崖，如今更因海浪直接沖刷或受颱風侵襲下，且因堤身填方多屬非凝固性土壤，故仍有基礎遭受潮浪淘空之現象，潰堤危機大增及地盤下陷情形。然而，對於海堤淘空的檢測，一般以傳統的目視方法方法進行檢測。 研究動機及目的 傳統海堤檢測方法是靠著有經驗的師父以目視方法對海堤進行檢測，因此缺乏科學性及準確性，其檢測速度也不佳，常常造成成本及人力的浪費，且傳統目視檢測方法是接觸性檢測方法，檢測時會有安全之顧慮。 隨著科技的進步，屬於遙感探測之非破壞性的熱影像技術（thermography），因具有非接觸性、非破壞性及快速檢測與遠端讀出技術(Weil, 1991)的優點，又加上快速掃描器技術的大進步，使得熱影像技術的應用更加廣泛；此研究即利用高科技熱影像技術並以透地雷達(GPR)為輔，來界定出海堤掏空區的範圍及位置，建立一套快速及準確的海堤檢測方法，進而保護人民財產及生命安全。 理論介紹 非破壞性的熱影像技術為遙感探測的分支，其原理係量測地表物體在不同溫度下會輻射出不同波段的電磁輻射能，而熱影像技術僅利用具有熱效應的波段進行量測，其波長分別為3-5μm和8-14μm。近幾年來由於快速掃描器技術的進步，加上其具有非接觸性、非破壞性的快速檢測優點，使得熱影像技術的應用更加廣泛。目前熱影像測量中可探測的範圍，小至一棟建築物的一面牆壁，大至整個覆蓋地球表面的海洋均可，特別是在區別岩性、土壤含水量之定性估測、地質構造測繪、地熱調查、甚至森林火災之探測與監視等等更是日益成熟。 （1）Plank定律 Plank定律表示在理想放射物體（黑體）的放射能關係 Wλb 為理想黑體在波長λ的輻射能量，π為圓周率，h為Plank常數（6.6×10-34 J·s），c為光速（3×108 m/s），kb為Boltz-mann常數（1.4×10-23J/K），T為黑體的絕對溫度（K），λ為波長（ （2）黑體輻射 遙測中太陽是最明顯的電磁輻射來源，然而，所有溫度在絕對零度（0 ?K或 – 273 ?C）以上的物質都會連續放射電磁輻射。因此，地球上的物體均是輻射來源，儘管其大小與波譜組成和太陽有所不同，物體輻射能量與其表面溫度有關，此性質以史帝芬 – 波茲曼定律（Stefan W = ?T4 式中 W = 物體表面的全部輻射強度 , Wm-2 ?