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研究生：	鄭夙惠 Cheng, Su-Hui
論文名稱：	河床沉積物粒徑分析之方法-數位影像處理(以旗山溪為例) Sediment Size Distributions Along the Chi- Shan River
指導教授：	吳銘志 Wu, Ming-Chee
共同指導教授:	蔡金郎 Tsai, Ching-Lang
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	理學院 - 地球科學系碩士在職專班 Department of Earth Sciences (on the job class)
論文出版年：	2016
畢業學年度：	104
語文別：	中文
論文頁數：	77
中文關鍵詞：	影像處理、粒徑分布、旗山溪
外文關鍵詞：	Digital Image Processing, Chi- Shan River
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河床質由不同大小及形狀之泥砂與礫石顆粒所組合而成，對河床表面糙度、形貌與河川型態有極大之影響。傳統之河床質粒徑分布調查以篩分析法及沉降法為主，對粗於礫石級之河床沉積物而言，分析時頗費時費力，近年來科技進步，使用數位相機拍照採樣並結合電腦軟體進行影像處理與粒徑分析，不但可增進調查工作之效率與便利，更可大幅減少人力與成本。
本研究以灰階數位影像幾何型態分析法，分析旗山溪河床沉積物粒徑。由上游迄至下游規劃24個取樣點，並將結果與經濟部水利署第七河川局(2010) 旗山溪河床穩定研究之調查結果進行比對。將其結果以中間值(D50)、均勻系數(D60/D10)、最大粒徑顯示，並對其影響因素，如地形、河岸岩性、河川幾何型態做探討。

Traditional methods for analyzing the riverbed material grain size distribution are labor intensive and time consuming. Recent advancement in digital image processing technology makes it possible to sample the bed material with digital cameras and quantify the grain size distribution with image processing and analysis software; thus significantly improves the sampling efficiency and lowers the costs.
In this investigative work, using the camera method on Chi-Shan River , planning 24 sampling points, the main course is to research on river bed particle size distribution and compare the result with the study of the Chi-Shan River stability, the Water Resources Agency, Ministry of Economic Affairs,7th River Bureau (2010) . Look forward to a more efficient way of investigation of the bed material on fieldwork-based survey, reducing the time and effort of the fieldwork. It is an indoor image analysis-based method of investigation.
The traditional sediment grain size includes Sieve Analysis and Settling Analysis .It takes a lot of time and effort to analyze the coarse gravels. In this study, the gray-scale digital image geometric patterns analysis is used to analysis of the Chi-Shan River bed sediment particle size. As a result, the intermediate value (D50), uniformity coefficient (D60/D10), the maximum size of display.

目  錄

頁數
摘要 ....................................................................................................... i
英文摘要 ............................................................................................... ii
致謝 ....................................................................................................... v
目錄 ........................................................................................................vi
圖目錄 ....................................................................................................ix
表目錄 ................................................................................................... xi

第一章 緒論............................................................................................ 1
  1-1 研究動機....................................................................................1
  1-2 研究目的....................................................................................3
第二章 研究區域概述.............................................................................4
  2-1 地理位置....................................................................................4
  2-2 氣候、雨量.................................................................................5
2-3 地形地勢………………………………………………….......8
2-3.1 地形……..............................................................................8
  2-3.2坡度與坡向...........................................................................8
   
  2-3.3河川水系型態.....................................................................9
2-4 岩性分布...................................................................................10
    2-4.1地質條件.........................................................................10
    2-4.2地形條件.........................................................................12
第三章 文獻回顧....................................................................................17
      3-1.1 河相分類........................................................................17
        3-1.2 泥沙底質分類................................................................17
  3-2 礫石河床質特徵.......................................................................20
3-2.1 縱向變異性....................................................................20
  3-3 量測方法...................................................................................20
3-3.1 量測方法的演進............................................................20
3-3.2 粒徑分析........................................................................22
3-4 採樣方法...................................................................................25
3-4.1表面採樣法…………………..........................................25
3-4.2體積採樣法………………………..................................25
第四章 研究方法與步驟........................................................................32
  4-1 選定施作地點...........................................................................33
  4-2 拍攝照片……….......................................................................35
4-2.1 野外拍攝裝備................................................................35
4-2.2 野外拍攝流程................................................................36
4-3 影像前處理操作步驟...............................................................37
   4-3.1計算比率值(scale)………………………….……………37
  4-3.2選擇處理範圍……………………………………………38
  4-3.3範圍縮小……………………………………...…………38
   4-3.4求出scale值………………………………………….….39
       4-3.5影像處理…………………………………………...……39
   4-4 影像數位化................................................................................45
   4-4.1在ACD讀圖軟體存檔……………………………...……46
       4-4.2 使用sufer 10 軟體將圖形轉檔……………………..…47
  4-4.3將數據植入Excel工作表格……………………………..47
  4-4.4 灰階強度換算為0，1………………………………….48
   4-5計算粒徑及粒徑分布參數…………………………....………48
第五章 結果與討論................................................................................51
第六章 結論與建議................................................................................58
參考文獻..................................................................................................59
附錄..........................................................................................................62
 
圖目錄
圖2-1高屏溪及其上游支流水系之地理分部位置圖............................6
圖2-2旗山溪流域 水系分布圖..............................................................7
圖2-3旗山溪流域 地形圖.....................................................................13
圖2-4旗山溪流域 坡度圖.....................................................................14
圖2-5旗山溪流域 坡向圖.....................................................................15
圖2-6旗山溪流域 交通路網圖.............................................................16
圖3-1體積法與表面法表底層示意圖...................................................26
圖 3-2 體積法.........................................................................................30
圖 3-3 波納採泥器.................................................................................30
圖 3-4 重量法.........................................................................................31
圖 4-1影像處理流程圖...........................................................................32
圖4-2旗山溪右岸...................................................................................33
圖 4-3 野外拍攝位置圖........................................................................34
圖 4-4-a 拍攝裝備..................................................................................35
圖 4-4-b水平氣泡儀……………………………….…………………..36
圖 4-5 旗尾橋0051.................................................................................37
圖 4-6 實際影像處理照片.....................................................................40
圖 4-7 轉成灰階照片.............................................................................40
圖4-8影像處理步驟(一) .......................................................................42
圖4-9影像處理步驟(二) .......................................................................43
圖4-10達卡努瓦村158 .........................................................................44
圖4-11影像處理步驟(三) .....................................................................45
圖4-12 Surfer資料檔..............................................................................46
圖4-13 paint shop pro 9完成圖................................................................46
圖4-14 網格圖........................................................................................47
圖4-15網格座標......................................................................................48
圖4-16面積計算......................................................................................49
圖4-17折線圖………..............................................................................49
圖5-1各測站與河口距離、最大粒徑關係圖..........................................54
圖5-2各測站與河口距離、(D50）關係圖...............................................55
圖5-3各測站與河口距離、CU 關係圖...................................................55
圖5-4逢甲大學(2000)D50分析圖.............................................................56
圖8-1測點折線圖..……………………………………………..……77








 
表目錄
表1    河床質粒徑分布採樣及分析方式比較....................................2
表 3-1  河床底質分類...........................................................................18
表 3-2  泥、砂顆粒分類表...................................................................19
表 3-3  表面採樣方法特性比較...........................................................26
表3-4  體積法、網格法優缺點比較表........... ............. ....................27..
表 4-1  mm/pixel的關係.......................................................................38
表 4-2  各過篩率的數據表..................................................................50
表 5-1  各測站與河口距離、(D50)、最大粒徑、Cu關係表.............52
表 8-1  野外拍攝位置...........................................................................62
表8-2 測點過篩率數據…...……………….…………………………..64
                                    

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