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。

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.

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
1.交通部台灣區國道高速公路局，「台灣區高速公路路面養護管理系統（第一期）」，台北(1988)。
2.交通部運輸研究所，「市區道路鋪面養護管理系統建立之研究」，台北(1992)。
3.林桂森，「鋪面績效與養護決策之探討(一)」，台灣公路工程，第十九卷，第六期，第37-47頁，1992。
4.林桂森，「鋪面績效與養護決策之探討(二)」，台灣公路工程，第十九卷，第七期，第37-47頁，1992。
5.林桂森，「鋪面績效與養護決策之探討(三)」，台灣公路工程，第十九卷，第六期，第35-42頁，1992。
6.交通部運輸研究所，「台灣地區一般公路鋪面養護管理系統建立之研究」，台北(1993)。
7.交通部台灣區國道高速公路局，「中山高速公路路面養護管理系統電腦實務應用」，台北(1997)。
8.李英豪，「鋪面管理系統補充講義」，淡江大學土木工程學系，淡水(1997)。
9.鄧緯傑、周天穎，「GIS技術大觀園」，逢甲大學地理資訊系統研究中心，台中(1998)。
10.張貴祿，「剛性鋪面評估與維修智慧型諮詢系統之研究─評估系統雛型之建立」，碩士論文，淡江大學土木工程系，淡水(1999)。
11.盧中強，「鋪面路網資料庫與地理資訊化系統架構之研究」，碩士論文，淡江大學土木工程系，淡水(2000)。
12.洪政乾，「鋪面路網維修管理策略最佳化之研究」，碩士論文，淡江大學土木工程學系，淡水(2000)。
13.黃宏偉，「WEB-BASED機場剛性道面版塊管理系統—以中正機場為例」，碩士論文，臺灣大學土木工程系，台北(2001)。
14.張嘉瑞，「建立台灣地區瀝青路面網級養護管理系統—以公路局中壢工務段為例」，博士論文，中央大學土木工程系，中壢(2001)。
15.黃宏偉，「WEB-BASED 機場剛性道面版塊管理系統—以中正機場為例」，碩士論文，臺灣大學土木工程系，台北(2001)。
16.黃書猛，「機場鋪面維修系統建立之研究」，博士論文，中央大學土木工程系，中壢(2002)。
17.林永傳，「地理資訊系統在農田水利設施管理之應用」，碩士論文，朝陽科技大學營建工程系，台中(2002)。
18.林沂賢，「HDM-4 於台灣地區柔性路面養護工程應用之研究」，碩士論文，中央大學土木工程系，中壢(2002)。
19.內政部營建署，「市區道路管理維護與技術規範手冊」，台北(2002)。
20.曾龍陽，「地理資訊系統在屏東縣柔性舖面養護與諮詢系統之建立」，碩士論文，屏東科技大學土木工程系，屏東(2004)。
21.曾志煌、張家瑞、鄭錦桐、巫柏蕙、黃萬益，「國內外鋪面管理系統評估比較之研究」，交通部運輸研究所，台北(2004)。
22.地理資訊應用學程，「衛星定位測量-講義」，逢甲大學地理資訊系統研究中心，台中(2004)。
23.林明輝，「商用地理資訊系統在鋪面管理上之應用」，碩士論文，淡江大學土木工程系，淡水(2007)。
24.Geoffroy, D. N., "Pavement Management Systems Management Needs, " FHWA’s Pavement Management Symposium on Effective Communication and Institutional Issues, 1991.
25.Haas, R., W. R. Hudson, and J. Zaniewski, " Modern Pavement Management, " Krieger Publishing Company, Malabar, Florida, 1994.
26.Shahin, M.Y., "Pavement Management for Airport Road and Parking Lots," 1994.
27.Zimmerman, K. A., "Pavement Management Systems, "international Road Federation Asia-Pacific Regional Meeting, 1996.
28.H.R.Kerali, J.B.Odoki, D.C.Wightman and E.E.Stannard, "Structure of the new highway development and management tools (HDM-4) ," Fourth International Conference on Management Pavements, 1998.
29.Dean Bowman, P.E., "Civil Engineering Data Meets Geographic Information Systems, " Journal of Computing in Civil Engineering, 1998.
30.The Highway Development and Management Series, Volume one, "Overview of HDM-4," The World Bank, 2000.
31.The Highway Development and Management Series, Volume two,  "Applications Guide," The World Bank, 2000.
32.User Manual, " Micro Paver Version 5.3, "2007.
網路參考文獻
1.MicroPaver, "Upates&New Release", http://www.cecer.army.mil/paver/updates/Pocket_Inspector_Note.htm, 2007/04/09.
2.ESRI, "ArcGIS", http://www.esri.com , 2007/06/23.
3.SuperGeo，SuperGIS，出處：http://www.supergeo.com.tw/，2007/08/10。
4.內政部地政司衛星測量中心，國家座標系統之訂定，出處：http://www.moidlassc.gov.tw/index.html，2007/08/15。
5.上河文化團隊，台灣地理人文全覽圖，2006/03，出處：   http://www.sunriver.com.tw/grid_tm2.htm，2007/08/20。
6.Intergraph, "geomedia", http://www.intergraph.com/geomedia/, 2007/09/11.