| 年度 |
111年度 |
| 主管單位 |
內政部建築研究所 |
| 執行單位 |
興創智能股份有限公司 |
| 預算來源 |
科技經費 |
| 執行經費(仟元) |
NT$1443.00 |
| 執行期間(起＆迄) |
2022/1/25~2022/12/31 |
| 計畫主持人 |
沈哲緯 |
| 計畫重點描述 |
臺灣國土面積中，山地所佔比例高達70%，在平地資源有限的情況下，山坡地過度開發使用的情形至為嚴重，以人口密集的雙北都會區為例，坡地社區就超過三千處。在土地的過度開發與不當利用、水土保持設施年久失修老化，加上極端降雨與地震事件的影響下，坡地上的潛在風險日益增高，經常造成山崩落石、邊坡滑動、土石流及地基淘刷等嚴重災害。實際上坡地社區安全議題經近年研究探討，也發展出許多於社區內可因地制宜的自動化監測設備，如雨量計、水壓計、裂縫計、傾斜計與地中傾斜管等，每種應用都有其監控需求，上述設備大多作為安全監控的最後防線，針對高風險設施進行嚴密監控，必要時則根據觀測預警結果以工程手段來抑制。
但由於這些潛在災害的肇因並非一日而生，尤其是跨社區或社區外之長期潛變，在既有的監測方案中尚且缺少長時間尺度的地表位移觀測機制，以做到更早的趨勢因應與大面積監控，致使需要導入衛星導航系統(Global Navigation Satellite System，GNSS)來加強坡地安全監控的活用性。GNSS作為精密的地表變形觀測設備，過去主要應用於大規模斷層監測與潛在崩塌，但礙於觀測精度與設備使用上的諸多限制，建置成本居高不下。近幾年消費型GNSS晶片蓬勃發展，逐漸成為具有優勢、低成本且適用於坡地社區監測之IoT自動化監測設備。如何應用國內已有的雙頻多星系GNSS設備研發技術成果，於坡地社區試行地表變形監測整合技術之研究，尋找合適的試驗場區，透過時序資料分析、觀測數據驗證，以及即時監控展示等內容來完善技術整合之成果，為下一階段目標。
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| 必要工作項目 |
為了提升坡地安全長時間尺度的全域監控能力，受託單位將使用國內已研發的低成本衛星導航系統GNSS IoT自動化監測設備或自主研發，實際於坡地社區試行系統化的即時監測作業，規劃工作內容包含GNSS定位解算技術研析、示範場域GNSS監測測試、時序監測數據分析與驗證，以及即時運算服務系統之建置四項，各項內容規劃說明如下。
1. GNSS定位解算技術研析：其定位原理係以多顆衛星的電碼測距與空間後方交會原理來計算觀測設備的三維空間座標。因此，定位的精準度往往取決於衛星數量、軌道定位品質，以及使用的測量解算策略。受託單位根據應用需求，研析適用於坡地監測之主要定位解算方法，包含靜態測量(Static)、動態測量(Kinematic)等監測技術之文獻蒐整與研析。
2. 示範場域GNSS監測測試：為進一步實證公分級GNSS IoT自動化監測的適用性，受託單位盤點擇定一處合適的坡地社區案場，並依據過往的現地調查結果，在通訊、電力與透空無虞的環境下，為潛在崩移的社區地基，完成至少2站實地設備安裝與觀測數據之採集，並根據前述的解算策略完成精密定位測量與即時數據展示。
3.時序監測數據分析與驗證：受託單位參照國內外既有GNSS數據監測處理方法，分別比較靜態測量(Static)、動態測量(Kinematic)的測量精度與差異。由時序觀測數據計算常見的位移監測指標，包含位移量、速度場、移動平均等數值，評估待測社區地表位移之具體現況。進階應配合現場既有的IoT自動化監測設備進行驗證，對比各項觀測物理量數據監測之合理性或相關性，並建立長時間尺度聯合監測之方案。
4.即時運算服務系統之建置：為實現以坡地社區為主體的自動化GNSS即時監測服務，串接現地GNSS觀測設備進行空間座標之位移解算，選擇採用精密單點定位(Precise point positioning，PPP)或即時動態定位技術(Real TimeKinematic， RTK)，搭配應用程式介面(Application Programming Interface ，API)在Web網頁中即時呈現，除了時序的解算結果，亦包含長時間尺度的位移監測指標統計，配合內政部建研所「山坡地社區智慧防災系統可行性研究-邊坡智能感測暨雲端運算」等相關研究成果，研提異常行動管理門檻值，達成早期警戒之目的。
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| 預期成果產出 |
1. GNSS定位解算技術研析：回顧GNSS定位解算技術，蒐集相關技術監測之文獻，以確保國內自主研發的低成本雙頻多星系GNSS設備符合坡地監測應用需求。
2. 示範場域GNSS監測測試：實際安裝GNSS IoT自動化監測於合適的坡地社區地基，並完成至少2站的實地設備安裝與至少三個月的觀測數據採集。
3. 時序監測數據分析與驗證：比較不同解算策略之差異，產出時序觀測數據與常見的位移監測指標，並進一步比較現地既有的觀測數據，交叉驗證實證區潛在位移之趨勢。
4. 即時運算服務系統之建置：完成靜態與即時運算開發，並部署自動化GNSS即時監測服務，透過API送出數據，並併同長時間尺度的位移監測指標展示於Web網頁中，並與本所山坡地建築管理履歷資料庫平台整合。
5.研議本技術落實應用於坡地社區防減災之作為與機制。
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| 對應方案課題 |
- (舊)課題三：強化防災社會服務機制
- (舊)課題四：精進防災科研技術
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