傳統湖泊水庫大多使用人工採樣進行水質監測，需要花費一定的人力成本和時間成本，且只能依採樣點的監測結果來判斷水質狀況，缺乏全面性及說服力。自動無人水下載具（簡稱AUV）是一種全自動水質監測微型潛艇，經過軟體設定之後可以在一水域內進行非定點的連續監測，而且攜帶方便且可以單人操作，若能應用於湖泊水庫監測，即可在人力較少並較短時間內，進行較全面性的水質監測資料。
本次研究使用AUV進行湖泊水質監測分析，同時進行傳統人工採樣檢測分析，結合並比對兩者數值後，分析湖泊水質狀況並討論AUV應用於湖泊水庫水質監測之適用性。本研究以花蓮縣壽豐鄉之鯉魚潭為實驗場址，鯉魚潭為花蓮著名旅遊景點，每年都會舉行很多陸上活動及水上活動，加上周圍的生活污水排入，水質因而受到影響而惡化，偶爾會有優養化的狀況發生。本研究使用AUV對鯉魚潭分成北、中、南三個區域進行水質連續監測，監測項目有湖泊深度、pH值、溫度、濁度、溶氧、與葉綠素a；同時租船在事先規劃的5個採樣點進行現地人工監測作業，量測水溫、pH值、溶氧、濁度、及透明度，並於定點採取水樣保存後帶回實驗室進行檢測，檢測項目包含導電度、葉綠素a、BOD、COD、總磷、氨氮及大腸桿菌群。
結合本次研究AUV與人工採樣水質監測結果後，使用卡爾森水體營養指數計算，鯉魚潭水質處於普養狀態，限制營養鹽為氮。比對兩者監測結果後，發現AUV監測結果有些微偏高的情形，但是整體數據的趨勢是一致的，只要經過調整與校正，AUV還是能在較短的時間內獲得較全面的水質資料，所以利用AUV來進行水庫水質的監測工作是可行的。

Most traditional lakes and reservoirs make use of manual sampling for water quality monitoring, which costs amount of manpower and time-consuming definitely. Furthermore, the method is lack of both synthesis and persuasiveness since the water quality status had only determined by the monitoring results of sampling points. AUV is a kind of full-automatic water quality monitoring micro submarine, which can carry out non-point continuous monitoring in a water area after being set by software, and it is convenient to carry and it can be operated by one person. If it can be applied to the monitoring of lakes and reservoirs, it can carry out comprehensive water quality monitoring data in a short time with less manpower.
In this study, AUV is used for lake water quality monitoring and analysis, and traditional manual sampling and detection are carried out at the same time. After comparing the two values, the water quality of the lake is analyzed and the applicability of AUV in Lake and reservoir water quality monitoring is discussed. In this study, Liyu Lake, Shoufeng Township, Hualian County, is the experimental site, and Liyu Lake is a famous tourist attraction of Hualian County. Many land activities are held every year. In this study, AUV was used to monitor the water quality of Liyu Lake, which was divided into three areas: north, middle and south. The monitoring items included depth, pH, temperature, turbidity, dissolved oxygen, and chlorophyll a. At the same time, the chartering ship entered 5 sampling points in advance carry out field manual monitoring, measure water temperature, pH, dissolved oxygen, turbidity and transparency, and take water samples to be preserved at designated points and then take them back to the laboratory for testing. The test items include conductivity, chlorophyll a, BOD, COD, total phosphorus, ammonia nitrogen and coliform group.
Combined with the monitoring results of AUV and artificial sampling water quality in this study, the water quality of Liyu Lake is in the state of Mesotrophic according to the calculation of Carlson trophic state index, and the nutrient salt is limited to nitrogen. After comparing the monitoring results of the two, it is found that the AUV monitoring results are slightly higher, but the overall trend of data is the same. As long as adjusted and corrected, the AUV can be obtained in a relatively short time. Therefore, it is feasible to use AUV to monitor the water quality of the reservoir.

目錄
第一章 前言 1
1-1 研究源起 1
1-2 研究目的 1
1-3 研究範圍 2
第二章 文獻回顧 3
2-1 湖泊分類 3
2-2 水質監測技術回顧 4
2-2-1 自動水質監測站 5
2-2-2 無人水下載具 8
2-2-3 遙測影像水質監測技術 10
2-3 台灣水庫湖泊水質監測與檢驗方法	13
2-4 優養化指標 14
2-4-1 定性評估 14
2-4-2 定量評估 15
2-5 地面水體分類	18
2-6 鯉魚潭基本資料 20
2-6-1 地理環境 20
2-6-2 水上活動 22
2-6-3 水源入口 22
第三章 研究方法 24
3-1 實驗設備 24
3-1-1 YSI Multiparameter Water Quality Sonde, 6600 V2 24
3-1-2 EcoMapper 自動水質監測微型潛艇 26
3-1-3 水樣採樣器與透明度儀器 29
3-1-4 水質分析儀器 30
3-2 水質分析方法 34
3-3 監測及採樣作業 36
3-3-1 AUV監測任務規劃與作業 36
3-3-2 人工定點監測採樣點規劃與作業	37
3-4 利用電腦軟體分析AUV水質監測數據 41
第四章 結果與討論 42
4-1 AUV水質監測結果 42
4-2 人工定點採樣監測結果 50
4-3 綜合比較討論 57
4-4 鯉魚潭水質綜合討論 61
第五章 結論與建議 65
5-1 結論 65
5-2 建議 66
參考文獻	67

圖目錄
圖2-1 湖泊分類示意圖 4
圖2-2 溢流道水質監測系統 6
圖2-3 現地水質監測系統 6
圖2-4 自足式水質監測系統 6
圖2-5 浮標式水質監測站 7
圖2-6 Odyssey II AUV 9
圖2-7 無人飛行載具 10
圖2-8 UAV上裝設光譜輻射儀	11
圖2-9 鯉魚潭地理位置圖 20
圖2-10 鯉魚潭北端 21
圖2-11 鯉魚潭南端 21
圖2-12 鯉魚潭生活污廢水排水管位置圖 23
圖3-1 實驗架構圖 24
圖3-2 YSI多水質參數監測器6600V2 25
圖3-3 拆裝水質參數監測計 25
圖3-4 AUV於鯉魚潭執行任務 27
圖3-5 EcoMapper設備構造圖 28
圖3-6 EcoMapper使用流程 28
圖3-7 GPS定位器 29
圖3-8 沙奇氏盤 29
圖3-9 採樣器 30
圖3-10 GB-92攜帶型酸鹼度計 30
圖3-11 DGWater®溶氧測試筆 31
圖3-12 TU-2016攜帶式濁度計 31
圖3-13 VisionPlus EC3175 32
圖3-14 HACH DR-5000 32
圖3-15 BOD Trak II 33
圖3-16 3M™ Petrifilm™大腸桿菌／大腸桿菌群快檢片 33
圖3-17 AUV作業路徑規劃圖 36
圖3-18 人工採樣點示意圖 37
圖3-19 透明度量測作業 39
圖3-20 溶氧量量測作業 39
圖3-21 BOD Trak II於BOD培養箱進行作業 40
圖3-22 氨氮分析作業 40
圖3-23 總磷分析樣品於高壓滅菌釜中加熱 41
圖4-1 鯉魚潭深度分布圖(m) 43
圖4-2 鯉魚潭水下地型概念圖 44
圖4-3 鯉魚潭pH值分布圖 45
圖4-4 鯉魚潭溫度分布圖(℃) 46
圖4-5 鯉魚潭濁度分布圖(NTU) 47
圖4-6 鯉魚潭溶氧分布圖(mg/L) 48
圖4-7 鯉魚潭葉綠素a分布圖(μg/L) 49
圖4-8 鯉魚潭各採樣點溫度 50
圖4-9 鯉魚潭各採樣點pH值 50
圖4-10 鯉魚潭各採樣點透明度 51
圖4-11 鯉魚潭各採樣點導電度 51
圖4-12 鯉魚潭各採樣點濁度 52
圖4-13 鯉魚潭各採樣點溶氧量 52
圖4-14 鯉魚潭各採樣點葉綠素a濃度 53
圖4-15 鯉魚潭各採樣點BOD濃度 53
圖4-16 鯉魚潭各採樣點COD濃度 54
圖4-17 鯉魚潭各採樣點氨氮濃度 54
圖4-18 鯉魚潭各採樣點總磷濃度 55
圖4-19 鯉魚潭各採樣點大腸桿菌群數 55
圖4-20 鯉魚潭各採樣點卡爾森水體營養指數 56
圖4-21 AUV與人工採樣於各採樣點之溫度監測結果分布 57
圖4-22 AUV與人工採樣於各採樣點之pH值監測結果分布 58
圖4-23 AUV與人工採樣於各採樣點之濁度監測結果分布 58
圖4-24 AUV與人工採樣於各採樣點之葉綠素a濃度監測結果分布 59
圖4-25 AUV與人工採樣於各採樣點之溶氧量監測結果分布 60

表目錄
表2-1 陸地式水質水位監測站之優缺點 5
表2-2 各水質監測技術優缺點比較 12
表2-3 水庫水質監測項目、檢測方法與監測頻率 13
表2-4 OECD單一參數優養化指標 15
表2-5 Carlson單一參數優養化指標 15
表2-6 U.S.EPA優養判定指標 15
表2-7 陸域地面水體分類 18
表2-8 海域地面水體分類 19
表2-9 鯉魚潭水陸域活動項目 22
表2-10 排入鯉魚潭內之水源 22
表3-1 人工採樣監測分析方法 35
表3-2 人工採樣點位置 38
表3-3 人工採樣監測項目 38
表4-1 人工定點採樣監測結果 56
表4-2 AUV與人工採樣於採樣點監測結果 60

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