A420謝明志地理資訊系統在馬公港區工程基本資料.pdf

2012 台灣地理資訊學會年會暨學術研討會 1 地理資訊系統在馬公港區工程基本資料地理資訊系統在馬公港區工程基本資料 查詢展示之應用查詢展示之應用 GIS Application on Inquiring Basic Data of Engineering at Magong Harbor Area 謝明志 單誠基 陳志芳 曾文傑 張道光 謝幼屏 M J Hsieh C C Shan J F Chen W J Tseng T K Chang Y P Hsieh 摘摘 要要 本研究利用 MapInfo 地理資訊系統 Geographic Information System 簡稱 GIS 建 置馬公港區各項調查設計資料及基本圖層 並且以 MapBasic 程式語言來撰寫查詢 及分析模組 設計成資料查詢展示系統 目前所建構之資料庫計有四大類 分別 為 1 港區基本圖資 2 地質鑽探 3 碼頭設計 4 材料腐蝕等基本資料 除了資 料庫之建置外 本研究並開發資料展繪及分析應用等模組 使用者可透過下拉式 選單 螢幕地圖或利用對話框 來點選查詢各類屬性表單及圖形資料 並展繪分 析成果 如此 利用地理資訊系統 不僅方便資料之建檔及維護 而且 對於工 程人員或非工程專業領域之人士 都可透過簡單的界面操作 在短時間內獲得相 關資料及分析成果 壹壹 緒論緒論 舉凡工程開發或專案研究 基本資料的獲取常是首要工作 無論是往昔資料的 收集 或是近期現地調查 資料愈完整 對規劃工作之完整性愈有助益 馬公港 歷經多年的開發建設 已累積了許多港區工程基本資料 而運輸研究所港灣技術 趼究中心也在該港調查收集了多年的基本資料 但資料散見於不同執行單位 且 大多以書面方式儲存 保存及調閱皆甚為不便 不利資料整體使用與工作傳接 本研究運用軟體工具 將各項資料數化建檔 並加以分類整理儲存 不但可長久 保存及增加資料流通與應用 且可增進在工程維護管理及決策支援上之使用效益 貳貳 系統建置規劃系統建置規劃 一一 建置工具建置工具 本研究利用 MapInfo 地理資訊系統建置規劃配置及基本圖層 利用 Foxpro 軟 體建置地質屬性資料表單 利用 AutoCAD 軟體繪製碼頭斷面圖 再將所建之各項 運輸研究所港灣技術趼究中心科長 Researcher and section chief Center of Harbour and Marine Technology Institute of Tansportation 運輸研究所港灣技術研究中心研究員 Researcher Center of Harbour and Marine Technology Institute of Transportation 運輸研究所港灣技術研究中心副研究員 Associate Researcher Center of Harbour and Marine Technology Institute of Transportation 2012 台灣地理資訊學會年會暨學術研討會 2 資料轉入 MapInfo 系統 並以 MapBasic 程式語言來撰寫查詢及分析模組 設計成 資料查詢展示系統 二二 系統架構規劃系統架構規劃 系統查詢介面設計成下拉選單方式 依據資料類別 主選單規劃為 1 港埠 規劃 2 地質鑽探 3 碼頭資料 4 圖檔管理等 各主選單下再設置次選單 如地質 鑽探選單可下拉出港區鑽孔分佈圖 鑽探報表展示 鑽孔柱狀圖展繪 液化柱狀 圖展繪 全區液化潛能圖展繪等次選單 碼頭資料選單可下拉出港區碼頭位置分 佈圖 碼頭功能主題圖 碼頭設計斷面圖展示等次選單 另在碼頭資料資料選單 可下拉出港區材料腐蝕資料圖及資料表等次選單 利用選單及查詢對話框 使用 者可查得各項內建資料及分析成果 三三 資料處理資料處理 一一 地質資料處理地質資料處理 要將龐大及不同格式之資料加以規格化 以提供工程上直接使用及學術上研究 之便利 除了資料庫在結構上須作妥善地規劃外 其餘則全賴資料的整理及歸類 港區地質料不僅項目雜 數量多 且內容繁雜 要納入一個系統中 誠然不易 而且由不同單位產生之同一類報告其格式可能不盡相同 工程資料分類方法也多 有不同 所以表格須先統一才能進行資料庫建置及系統設計等作業 二二 資料庫表格檔之建置資料庫表格檔之建置 本研究在地質資料之處理上 係依據李咸享教授在 大地工程地質資料庫系統 及臺北市區建檔之研究 李 謝 1998 上對工程地質資料之處理原則進行資 料整理 要將內容繁雜的各港區工程地質資料納入一個系統中 誠然不易 本研 究乃依據李氏之建議表格及處理方法 將各港區所提供之不同格式鑽探報告 加 以規格化處理 再利用 Foxpro 或 Access 資料庫軟體將各港區內所有鑽孔之座標 高程 試驗公司 鑽探日期 地下水位等 28 項資料 建置成港區孔位資料庫表格 檔 而每一鑽孔 再依鑽探深度 登錄各深度之土壤岩石類別 標準貫入試驗錘 擊數 砂礫含量等 18 項資料建置成鑽孔試驗資料表格檔 二檔案之間以索引欄位 相關聯 以利搜尋 謝等 2008 謝等 2009 三三 地圖圖地圖圖層處理層處理 港區地圖資料 乃先利用 AutoCAD 製圖軟體製作基本圖 再由 MapInfo 系統 結合各向量線段成區域物件 並分別套色製成地圖圖層 而各港地圖圖層之座標 乃採用橫麥卡托投影二度分帶座標系統 簡稱 TM2 系統 四四 鑽孔分佈圖層製作鑽孔分佈圖層製作 另外 利用 MapInfo 系統內的結構化查詢語言 Structure Query Language 簡稱 SQL 功能 選取港區內所有鑽孔之座標值 再以製作點位 Create Point 的方法 製 成港區之鑽探孔位分佈圖 提供系統查詢展示鑽探資料用 2012 台灣地理資訊學會年會暨學術研討會 3 五五 碼頭斷面設計資料碼頭斷面設計資料 碼頭及堤防設計斷面圖 也是先利用 Auto CAD 軟體製作 將各港務局所提供 之碼頭堤防設計斷面圖描繪成檔 再編號命名轉存入 MapInfo 系統內 各碼頭之 基本資料說明 乃利用文書編輯軟體 製作成文件檔案 而各碼頭之屬性資料 也利用系統之資料庫編輯功能 建置成表格檔案 分十個欄位依序存放碼頭編號 碼頭面設計高程 裝御軌道長度 碼頭設計長度 碼頭設計水深 啟用日期 建 造經費 碼頭用途 租用單位 更新日期等資料 提供系統查閱使用 堤防之屬 性資料 建置方法與碼頭壘同 六六 碼頭材料腐蝕調查資料碼頭材料腐蝕調查資料 每一港口都有其自然環境條件 本研究所收錄的資料 乃以影響營運與擴建之 自然條件為主 項目包括平時波浪 颱風波浪 海流 潮汐 海岸地形 海底地 質與漂砂 張 王 1996 本研究先利用 Foxpro 資料庫軟體將上述資料建置成表 格檔 再轉入 MapInfo 系統內供作查詢使用 肆肆 液化分析之應用液化分析之應用 地理資訊系統 除了整理典藏珍貴資料 及快速便捷的查詢展示外 也應對所 典藏的資料提供分析應用的能力 對於地處環太平洋地震帶的臺灣 港灣結構物 的最大破壞力乃為烈震強浪所帶來的強烈衝擊及其延生的土壤液化 變形等現 象 對於地震這類不可預知的天然災害 若能事先確知那些地點於地震時較可能 受創 當可事先採取適當之防範措施 因此 對臺灣各港區而言 建立完整的土 層分佈地質資料庫 及利用軟體工具來展繪各鑽孔的可能液化程度 可提供工程 人員設計參考 以期達到災害防治的目的 賴 謝 2000 謝 2002 本研究之液化分析 採用安全係數評估法及機率分析評估法 安全係數評估法 採用美日等不同學者的建議方法 包括 a Seed 簡易經驗法 b 新日本道路橋經驗 法 c Tokimatsu Lai et al 2005 利用判別分析 discriminant analysis 方 法 依據所收集的 592 組國內外案例數據 包括 921 集集地震液化與非液化案例 288 組 Liao et al 1988 所蒐集世界各國液化與非液化案例 278 組及美國 Loma Prieta 地震液化與非液化案例 26 組 發展出一個以標準貫入試驗 SPT 評估土壤 液化潛能之分析模式 包括安全係數及機率分析兩種模式 五五 Liao et al 機率分析法機率分析法 本研究之液化機率分析採用邏輯迴歸法 Logistic Regression Method 賴 1990 本法係以邏輯轉換 Logic Transformation 及最大似然性法 Maximum Likelihood 之推定分析 將液化機率 PL 表示成地震力參數及土壤特性參數之函 數 Liao et al 蒐集震災地區共 278 組 SPT 現場數據 以邏輯迴歸方法進行分析 建立以 SPT N 值評估液化機之迴歸模式 Liao et al 1988 此法之最大優點為允許 更多影響液化特性之參數 納入邏輯迴歸之評估中 另一優點為能夠直接定量的 表達工址可能發生液化之機率 伍伍 系統查詢展示系統查詢展示 在電腦上進入本系統 首先展現的是臺灣本島地圖及各大國際港及國內港的分 佈位置 點選馬公港 則馬公港的地圖及查詢選單隨即呈現 此時下拉選單點取 資料項 可查得本港相關調查及分析資料 如圖 1 為馬公港基本圖套疊碼頭位置 及鑽孔分佈圖 使用者可利用碼頭分佈位置圖 點選其中一座碼頭可展繪該碼頭 之設計斷面圖並獲取相關資料 利用相同的方法也可查得材料腐蝕調查資料 展 繪材料腐蝕調查成果 如圖 2 為碼頭功能主題圖 圖 3 為所查得之碼頭之設計斷 面圖 圖 4 為碼頭鋼板樁腐蝕調查成果圖 圖 5 為系統依據地質資料所展繪之柱 狀圖 圖 6 為輸入地震參數後系統所繪製之液化分析成果 使用者可依系統選單 及對話框 快速查得需用資料 六六 結論建議結論建議 1 國內各港及研究機構雖有許多基本工程資料可供參考利用 可惜這些資料散 見於各有關單位 保存及調閱皆甚為不便 故利用軟體工具將資料數化 有系統 的整理分析並儲存鍵置成資料庫 彙整在一系統下查詢管理 已是一個可行的的 問題解決方法 2 工程資料庫之建檔工作為一永久性的計劃 須不斷的補充更新 使各港區資 料庫更趨完備 2012 台灣地理資訊學會年會暨學術研討會 5 3 地理資訊系統 除了整理典藏珍貴資料 及快速便捷的查詢展示外 也應對 所典藏的資料提供分析應用的功能 本研究利用軟體工具來設計分析模組 由資 料庫內擷取地質資料 展繪各鑽孔及全區域的可能液化程度 可提供工程人員設 計參考 預做災害防治處理 謝誌謝誌 本文之完成 承蒙高雄港務公司提供各項設計圖檔 乃使本研究得以順利完 成 特致感謝 參考文獻參考文獻 1 李咸亨 謝浩明 1988 大地工程地質資料庫系統及臺北市區建檔研究 內政 部營建署 2 賴聖耀 1990 以標準貫入試驗值建立土壤液化潛能判別模式 中國土木水 利工程學刊 第二卷 第四期 301 頁 311 頁 3 日本道路協會 1996 道路橋示方書 同解說 V 耐震設計篇 4 張金機 王慶福 1996 臺灣地區整體國際港埠發展規劃 港灣技術研究所專 刊 124 號 5 陳景文 林宏翰 2000 高雄都會區土壤液化潛能微分區 地工技術 第 82 期 7 1 頁 7 18 頁 6 賴聖耀 謝明志 2000 港灣地區土壤液化與震陷潛能評估 港灣工程耐震安 全評估與災害防治研討會 7 謝明志 2002 GIS 應用於臺中港區土壤液化潛能之評估 2002 中華地理資訊 學會年會暨學術研討會 臺中 8 賴聖耀 2003 以 SPT 試驗評估液化潛能之本土化模式 第二十五屆海 洋工程研討會論文集 pp 749 755 9 謝明志 陳志芳 單誠基 賴瑞應 林雅雯 曾文傑 2008 GIS 在高雄港區 土壤液化分析及震災速報系統之開發應用 2008 臺灣地理資訊系統年會暨空 間資訊基礎建設國際研討會 10 謝明志 陳志芳 單誠基 賴瑞應林雅雯 曾文傑 2009 GIS 在臺北港區土壤 液化分析及震災速報系統之開發應用 2009 臺灣地理資訊學會年會暨學術研 討會 11 Lai S Y P S Lin M J Hsieh and H F Jim 2005 Regression Model for Evaluating Liquefaction Potential by Discriminant Analysis of the SPT N Value J of Can Geotech Vol 42 pp 856 875 12 Liao S S C D Veneziano and R V Whitman 1988 Regression Models for Evaluating Liquefaction Probability J of Geot Engr ASCE Vol 114 No 4 pp 389 411 2012 台灣地理資訊學會年會暨學術研討會 6 13 Peter K Roberson and Cathrine E Wride 1998 Cyclic Liquefaction and its Evaluation Based on SPT and CPT Proceedings of the MCEER Workshop on Evaluation of Liquefaction Resistance