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系統識別號 U0002-1802200811051800
中文論文名稱 鋪面路網維修管理系統與地理資訊系統之整合與應用
英文論文名稱 Implementation and Applications of Pavement Network Rehabilitation Management System and Geographic Information System
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 土木工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Civil Engineering
學年度 96
學期 1
出版年 97
研究生中文姓名 彭志鴻
研究生英文姓名 Jr-Hung Peng
學號 694310300
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2008-01-04
論文頁數 115頁
口試委員 指導教授-李英豪
委員-陳茂男
委員-林志棟
委員-王明仁
中文關鍵字 鋪面管理系統  路網階層  均質路段  衛星定位系統(GPS)  座標系統  地理資訊系統(GIS)  最佳化分析  TAINET 
英文關鍵字 Pavement Management System  Network Level  Uniform Section  Global Positioning System (GPS)  Geographic Information System (GIS)  Optimization  TAINET 
學科別分類 學科別應用科學土木工程及建築
中文摘要 隨著台灣經濟的起飛,國民所得持續增加,以致我國的交通量日漸成長,公路建設也隨之擴充成長。政府對於公路工程建設投入大量的心血,而在道路面積不斷增加之同時,用路者對公路服務品質之要求也就隨之提高,造成道路維修工程逐漸繁重且複雜之趨勢。為符合用路者對公路服務品質之要求,進而增加道路鋪面的使用期限,除了在公路設計方面,要有適當的標準之外,對於既有的道路鋪面要必須進行正確及適當的維護管理。
本研究依鋪面狀況、交通運輸需要、調查便利化、經濟分析,並以本土化應用與系統整合為手段,逐步建立台灣地區基層施工養護單位的公路鋪面管理系統,以供公路主管當局作為評估道路服務能力及決定整修養護優先順序之參考。本文研究將自鋪面管理系統的功能與意義介紹起,回顧國內外鋪面管理發展之歷程與現況,希望能從鋪面養護管理的層次著眼,探究如何於國內高速公路上落實鋪面養護管理之網路層次。
本研究主要目的在整合資料庫與最佳化路網維修分析系統以及商用地理資訊系統在鋪面管理系統之研究。國內已逐漸接受路網層級之鋪面管理較適合以抽樣方法及均質路段觀念來進行資料調查與收集。本研究使用微軟的資料庫程式軟體與ArcGIS 9.0之動態分段模組來建構其資料庫系統,並自動產生均質路段之資料庫。儘管如此,對於整合研究團隊之相關模組並修正TKUNET 2.0程式之部分錯誤,仍是一件相當大的挑戰。根據文獻最先運用全球定位系統的概念是使用在位置資料的自動蒐集,但到目前為止並沒有文獻可支持在鋪面管理上GPS是一項值得探討的研究,因此,現在仍能採用傳統之線性參照位置。本研究利用其地理資訊系統最常使用之通用格式,將其座標系統數值化匯出並建立一套獨立GIS模組。並修正及解決最佳化分析之鋪面路網維修管理策略,在GIS模組上所顯示的問題。
本程式為TAINET 1.0,可協助管理階層之使用者在鋪面管理系統上,回答各種有關於「如果…那麼會」的問題,像養護維修所需的經費、有效的成本與各種不同養護策略可能產生的結果與鋪面的服務能力評估等問題。此開發系統可運用於有限的資源下,以最少的時間、人力及成本來進行道路維修工程,期望建立一套符合國人需求之本土化應用與系統整合的鋪面管理系統。
英文摘要 This study is a continuous research effort to integrate a prototype database structure and network rehabilitation optimization algorithms into a commercial geographic information system (GIS) for “network level” pavement management in Taiwan. The concepts of “sampling” and “uniform section” have been proposed for domestic pavement network data collection procedures and database structure. The relational database structure of Microsoft Access software program and the “dynamic segmentation” procedure provided by ArcGIS 9.0 software program have been adopted to automatically generate summarized uniform section databases. Nevertheless, it was still a very challenging task in resolving several system integration problems of the existing TKUNET 2.0 program.

The idea of automatically collecting location data using Global Positioning System (GPS) sensors was first reviewed. According to the literature, however, so far there is no evidence to support the argument that it is a wiser investment. Thus, traditional method using linear location referencing system was still adopted. The ArcGIS geocoordinate data was exported using the most popular geospatial vector data format (or “shapefile”), which has been implemented in a stand alone GIS presentation module accordingly. Many user-friendly interfaces for graphical representation of the network pavement databases were also developed.

In addition, the existing problems of integrating various optimization algorithms of alternative strategies in pavement network rehabilitation management into the GIS presentation module have now been resolved. As such, the newly revised program is renamed as TAINET 1.0, in which many user-friendly interfaces could be used to assist high-level pavement management officials in answering various “what … if …” questions such as the determination of future rehabilitation needs, cost-effectiveness studies, tabular and graphical query, network summary and graphical presentations of optimized budget allocation problems. It is suggested that practical trial applications should be conducted using this prototype system so as to assure the best use of our limited resources for network pavement rehabilitation through minimum time, effort and cost.
論文目次 目錄
目錄 I
圖目錄 IV
表目錄 VI
第一章 緒論 1
1.1 研究緣起與動機 1
1.2 研究目的 1
1.3 研究內容 4
1.4 研究方法與步驟 4
1.5 研究流程 7
1.6 論文組織架構 8
第二章 文獻回顧 10
2.1 鋪面管理系統概論 10
2.2 國外鋪面管理系統探討 11
2.2.1 HDM-4 11
2.2.2 ILLINET 13
2.2.3 MicroPAVER管理程式 22
2.3 國內鋪面管理系統探討 30
2.3.1 固定長度路段類型 30
2.3.2 均質路段類型 34
2.4 地理資訊系統 36
2.4.1 背景與沿革 37
2.4.2 常用軟體介紹 38
2.4.3 地理資訊系統之架構 39
2.4.4 地理資訊系統於土木工程上之應用 41
2.5 討論與分析 42
第三章 衛星座標系統與格式分析 46
3.1 全球定位系統 46
3.1.1 全球定位系統架構 46
3.1.2 誤差來源 49
3.1.3 應用領域 51
3.2 座標系統與投影法 53
3.2.1 地圖投影 53
3.2.2 國家座標系統訂定 54
3.2.3 經度分帶探討 55
3.2.4 TWD97與TWD67座標之比較 57
3.2.5 TWD97與TWD67之轉換 58
3.3 通用格式 59
3.3.1 Shapefile之簡介 59
3.3.2 Shapefile檔案類型分析 60
3.4 討論與分析 61
第四章 鋪面管理系統客製化整合與建立 63
4.1 座標系統定義 63
4.1.1 新增投影座標系統 63
4.2 地理座標之數值化匯出 67
4.2.1 軟體選定 68
4.2.2 程式撰寫 69
4.2.3 軟體介面客製化 70
4.2.4 多重面積分析 70
4.2.5 多重線段分析 71
4.2.6 座標匯出成果展現 72
4.3 主動式與標準化控制介面修改 74
4.4 獨立化模式建構 75
4.4.1 Access資料庫系統 76
4.4.2 ArcGIS9.1之動態分段模組 77
4.4.3 ArcGIS Engine之圖形展現 79
4.5 討論與分析 80
第五章 TAINET功能擴充與實例驗證 82
5.1 系統開發軟體 82
5.2 TAINET程式整合與架構 84
5.2.1 程式架構 84
5.2.2 系統整合與修正 88
5.3 TAINET程式使用說明與功能應用 92
5.3.1 編輯資料表單 93
5.3.2 執行功能模組 94
5.3.3 查詢模組功能 96
5.3.4 最佳化分析與結果輸出功能模組 99
5.3.5 圖形展示之GIS模組 101
5.3.6 專家區功能模組 104
第六章 結論與建議 107
6.1 結論 107
6.2 建議 109
參考文獻 111

圖目錄
圖1.1 研究流程圖 7
圖2.1 圖形化顯示ILLINET 資料 15
圖2.2 使用者設定值改變表 17
圖2.3 網路養護最佳化方案的選擇表 17
圖2.4 圖形化顯示分析結果的選擇表 18
圖2.5 網路整體結論 19
圖2.6 鋪面整體狀況表示圖 19
圖2.7 地圖化顯示鋪面狀況 20
圖2.8 殘餘壽命圖 20
圖2.9 州運輸部養護計劃比較圖 21
圖2.10 報表的分析結果顯示簡列 21
圖2.11 程式基本資料輸入介面 23
圖2.12 檢測資料輸入 24
圖2.13 預測分析功能 25
圖2.14 鋪面現況分析功能 26
圖2.15 工作計畫條件設定 27
圖2.16 GIS模組功能 28
圖2.17 報表輸出結果 29
圖3.1 全球定位系統之系統組成 47
圖3.2 太空衛星示意圖 47
圖3.3 地面監控站示意圖 48
圖3.4 接收端示意圖 49
圖3.5 橫梅投影法示意圖 54
圖3.6 台灣地區二度分帶投影分佈圖 56
圖4.1 座標系統操作示意圖(1~2) 63
圖4.2 座標系統操作示意圖(3~4) 64
圖4.3 座標系統操作示意圖(5) 65
圖4.4 座標系統操作示意圖(6~7) 65
圖4.5 座標系統操作示意圖(8~12) 66
圖4.6 座標系統操作示意圖(13~15) 67
圖4.7 VBA客製化按鈕示意圖 70
圖4.8 多重面積操作示意圖 71
圖4.9多重線段操作圖例 71
圖4.10 分離圖徵分割 72
圖4.11 台灣行政區圖 73
圖4.12 台灣行政區圖資料表 73
圖4.13 座標匯出完成檔顯示圖例 74
圖4.14 動態分段之分段原則 78
圖5.1 程式架構圖 86
圖5.2 最佳化分析流程圖 87
圖5.3 NETDSD之圖形展現 88
圖5.5 TKUNET2之圖形展現 89
圖5.7 TKUNET之分析結果 91
圖5.8 TAINET之分析結果 91
圖5.9 TAINET程式功能表畫面 93
圖5.10 鋪面厚度編輯表單 94
圖5.11 選取年度 94
圖5.12 選取工程處 95
圖5.13 參數設定 95
圖5.14 選取強制維修路段表單 96
圖5.15 動態分段彙整表 97
圖5.16 路段現況資料查詢表單 98
圖5.17 路網現況圖 98
圖5.18 鋪面厚度查詢結果 99
圖5.19 維修分析結果示意圖 100
圖5.20 路網未來狀態分析圖 100
圖5.21 路網排序分析結果表單 101
圖5.22 GIS之鋪面厚度現況圖 102
圖5.23 GIS之最佳化結果展示圖(維修策略) 103
圖5.24 GIS之最佳化結果展示圖(PSR) 103
圖5.25 GIS之最佳化結果展示放大圖 104
圖5.26 ArcGIS Engine 面積與線段展示 105
圖5.27 鋪面工程師之進階GIS功能選項 106


表目錄
表2.1 ILLINET 需要資料一覽表 14
表2.2 CRS 迴歸常數 16
表2.3 PDA硬體與軟體之限制 30
表2.4 GIS應用說明列表 38
表2.5路網階層與個案階層鋪面管理對象表 43
表2.6固定長度路段與均質路段之比較 44
表3.1台灣各種分帶座標系統參數表 56
表3.2 TWD97與TWD67之比較 58
表3.3 SuperGIS之Shapefile型態 60
表3.4 SuperGIS之屬性列表 61

參考文獻 參考文獻
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6.Intergraph, "geomedia", http://www.intergraph.com/geomedia/, 2007/09/11.
論文使用權限
  • 同意紙本無償授權給館內讀者為學術之目的重製使用,於2011-02-18公開。
  • 同意授權瀏覽/列印電子全文服務,於2013-02-18起公開。


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