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(一) 主要辦理工作

1.全球導航衛星系統資料聯合處理技術發展子計畫(辦理期程:95-97年)
2.臺灣本島與離島地區高程系統連測技術發展子計畫(辦理期程:95-97年)
3.潮間帶基本地形測量技術發展計畫(辦理期程:95-97年)
4.臺灣地區實施海底大地測量可行性先期研究(辦理期程:97-98年)
5.臺灣地區平均海水面監測先期研究規劃(辦理期程:97-98年)
6.潮位站潮位資料標準分析作業模式之先期研究(辦理期程:98-99年)
7.臺灣西部潮位模式建立技術發展(辦理期程:98-99年)
8.合成孔徑雷達干涉技術於測量領域應用先期研究(辦理期程:98-99年)
9.研發廣域差分定位系統作業(辦理期程:98-99年)
10.發展臺灣區域性對流層延遲估算模式先期研究(辦理期程:99年)
11.微波輻射計資料品質校正作業(辦理期程:99年)
12.水深測量技術發展先期研究(辦理期程99)

(二)執行成果與效益

1.全球導航衛星系統資料聯合處理技術作業(辦理期程:95-97年) 
        發展國內自主的基線解算軟體,以落實培養本土技術的發展,主要工作項目在於蒐集分析國內外GNSS發展現況及趨勢、發展GNSS結合雙(多)系統之定位原理、研發GNSS靜態基線解算軟體(含動態精密單點定位〔PPP〕解算功能及GNSS L1動態基線解算功能),並與國外合作進一步評估分析GNSS的定位精度及效益。研究成果顯示,使用GPS/Galileo三頻資料進行追蹤站長基線測量時,每日解之定位精度可比目前GPS雙頻提升約40%左右,對地殼變動監控、坐標系統定義等科學應用有很大的幫助。另使用GPS/Galileo測量型單頻接收儀,搭配e-GPS虛擬參考站資料進行動態定位解算,有效降低硬體成本,並大幅推廣e-GPS定位服務之工程應用層面。

GPS實測與雙系統模擬資料之平均Ratio值變化圖
GPS實測與雙系統模擬資料之平均Ratio值變化圖

2.臺灣本島與離島高程連測作業(辦理期程:95-97年) 
        為臺灣本島與各離島之間高程系統之連結,建立一致之高程系統,主要辦理臺灣基隆與澎湖、金門、馬祖、小琉球、蘭嶼、綠島等海域之高密度船載重力測量,以及潮位資料、GPS測量資料,再配合海面地形資料、海水鹽度、溫度、海流、風力等多種資料之組合分析,運用2套以上海洋動力模式及大地測量法計算海面地形差值,進而推求各離島高程差異及精度分析。

  • 船載重力儀置於船隻進行重力觀測作業 船載重力儀置於船隻進行重力觀測作業
  • 螢幕顯示船隻航行軌跡畫面 螢幕顯示船隻航行軌跡畫面

3.潮間帶基本地形測量技術作業(辦理期程:95-97年) 
        本作業測繪地區涵蓋桃園老街溪至彰化大肚溪與嘉義北港溪至高雄興達港附近海域,主要應用空載光達測量技術,以其具高度機動特性,在高低潮位出現的瞬間,辦理臺灣西部潮間帶地形測量,完整國土地理資訊。作業時須配合潮汐漲落時間分別以空載光達測繪海岸地區地形圖資外,並以船載單音束水深測量測繪海岸地區水域地形圖資。計完成約660平方公里面積潮間帶地形測量及約599幅1/2500比例尺地形圖資,對於銜接陸海域圖資有重大效益及貢獻,全案於98年6月完成。

  • 潮間帶航標布設與觀測 潮間帶航標布設與觀測
  • 由航空載具俯視臺灣西部潮間帶 由航空載具俯視臺灣西部潮間帶

4.臺灣地區實施海底大地測量可行性先期研究(辦理期程:97-98年) 
        主要蒐集國外實施現況、目的與效益及規劃國內未來辦理之海域海底地形研析、選址條件、布設地點、可能布設數量,及蒐集其他可能相關資料、評估未來臺灣地區辦理海底大地測量可行性及研發海上中長距離動態定位與海下音波定位成果聯合處理技術,提升發展海底大地測量觀測之能力。

        研究成果顯示,臺灣海峽及北部海域,水深大多淺於200m,且地殼變形速率緩慢(小於3mm/yr),現階段較不適合實施長期海底大地測量;相對地,東部及西南部海域水深、板塊位移等條件,較適合布設海底控制點。研究規劃結果,臺灣地區約需設置20個海底控制點,至定位精度方面成果顯示18小時長距離動態測試整體精度約20-30公分,未達國外約5公分精度,後續在觀測程序及資料處理方面,仍有極大的改善空間。

海底音波回應器定位結果示意圖
海底音波回應器定位結果示意圖

5.臺灣地區平均海水面監測先期研究(辦理期程:97-98年) 
        建置GPS浮標於高雄潮位站觀測海水面變化,評估GPS浮標取代潮位站監測平均海水面之可行性,並配合衛星測高資料,評估GPS浮標資料率定衛星測高資料以監測海水面之可行性。其測試成果及精度與潮位站潮位資料相近(如圖7),顯示GPS浮標可提供另一平均海水面監測方式,且其參考基準與潮位站不同,可避免潮位儀汰換更新時零點位置變動之困擾,有助於提升長期監測精度品質。

擬合GPS浮標與潮位資料 GPS浮標作業情形
擬合GPS浮標與潮位資料 GPS浮標作業情形

6.潮位站潮位資料標準分析作業模式之先期研究(辦理期程:98-99年) 
        利用基隆、高雄、蟳廣嘴、蘇澳、富岡等5站潮位資料的處理經驗與過程,建立制式化、標準化處理潮位資料的作業模式,做為計算平均海水面及建立高程基準之參考。研究結果,最佳計算平均海水面的方法是利用調和分析估計所有的理論潮汐,在其殘差中分析可能的環境影響及暴潮等因素。臺灣地區現今採用之高程系統其平均海水面的計算係採用多變數迴歸法,雖然可同時解算天文潮與環境因素的影響,然而其對天文潮的估計可能不夠精確,故現在仍然無法計算無天文潮及環境影響的平均海水面,因此只能假設這些因素的長期平均值均為零,以最簡單的算術平均值來計算平均海水面,全案於99年6月完成。

基隆潮位站資料分析成果圖
基隆潮位站資料分析成果圖

基隆潮位站平均海水面計算成果圖
基隆潮位站平均海水面計算成果圖

7.臺灣西部潮位模式建立技術發展(辦理期程:98-99年) 
        臺灣西部海域潮汐主要受太平洋天文潮與受海峽內淺水化效應影響,潮汐變化極大,造成近岸與離岸海域有顯著潮時及潮位的差異。我國海域基本圖測量範圍涵蓋近岸、領海及鄰接區海域,測深資料的潮位修正係引用最鄰近潮位站之潮汐觀測資料辦理,會造成近岸與外海水深測量結果誤差,影響水深測量成果精度。

        本案分析臺灣西部海域近岸及離岸潮汐的差異,建立潮位分區(Tidal Zone),並據以建立水深測量修正模式,並以GPS浮標實測方式驗證模式精度,有效提升海域水深測量精度,並提供後續辦理海域測量應用及科學研究分享使用,全案於99年9月完成。

GPS浮標驗證潮位模式作業
GPS浮標驗證潮位模式作業


臺灣海域潮位分區圖

8.合成孔徑雷達干涉技術於測量領域應用先期研究(辦理期程:98-99年) 
        合成孔徑雷達干涉(Interferometric Synthetic Aperture Radar, 簡稱InSAR)測量技術是結合側視雷達成像與電磁波干涉技術,其作業涵蓋範圍較大,且可獲得高精度之地表變動量的量測結果,本案主要利用InSAR技術進行地表變遷偵測及DTM更新的可行性之研究,以評估作業效益、適用變遷偵測之地形及地貌、INSAR產製DTM可行性作法及更新頻率之探討,並對合成孔徑雷達干涉技術於測繪領域的應用及發展方向進行研析,以做為未來發展方向、災害應變、防救災等應用之依據。

        以衛載SAR影像,搭配InSAR及合成孔徑雷達差分干涉(DInSAR)技術研究結果,在InSAR於DTM產製方面,平坦地區可達公尺級,而在地勢較高之丘陵及山區,成果不佳,需透過永久散射體雷達干涉技術提升精度;在DInSAR於地表變遷偵測方面,由於清境廬山屬山區,因幾何效應及多植被等因素,無法得到較佳之結果,而屬平坦地之921大地震區域,則可獲得與斷層走勢一致之變形,全案於99年8月完成。

921大地震區域之變遷成果與斷層帶套疊
921大地震區域之變遷成果與斷層帶套疊

9.研發廣域差分定位系統作業(99年) 
        研發適用於臺灣地區之廣域差分定位系統(Wide Area Differential GNSS,以下簡稱WADGNSS定位系統),並開發使用者端多頻段差分修正訊號接收模組及內建GNSS 衛星定位接收模組之整合式定位系統操作平台,以透過多頻段廣播方式,可快速、安全將即時將差分修正訊息傳送給使用者,提升定位精度。 

        本案研發多功能之使用者GNSS雛型產品,透過產官學合作機制,將整合式即時動態定位系統、技術及相關軟硬體設計概念,提供業界進行2次開發,可帶動引導國內高精度GNSS衛星定位商品及適地性服務(Location Based Service,LBS)等各項與空間資訊相關的基礎建設及民生產業,進入行動e化的多目標使用里程碑。

廣域差分定位系統主控站平台各項監控模組運作及顯示功能
廣域差分定位系統主控站平台各項監控模組運作及顯示功能

10.發展臺灣區域性對流層延遲估算模式先期研究(辦理期程:99年)

        本研究開發利用精密單點定位方法計算絕對天頂對流層延遲的軟體,及臺灣區域性對流層延遲修正模式,其中所開發的軟體,經與陽明山、北港站水汽輻射計觀測得到之絕對天頂對流層濕延遲比較,所得天頂方向對流層延遲觀測精度約可達到1.5~1.6 公分;而所開發的修正模式,則可供應用於臺灣本島、澎湖、金門、馬祖、綠島以及蘭嶼之GPS衛星定位解算,利用全臺均勻分布的14個檢核點之天頂方向總延遲量、檢核點之e-GPS真實觀測值進行精度比較,其RMS(Root Mean Square)值為±4.77 cm。另外本研究成果應用於導航單點定位,可提升高程方向成果,以玉山北峰(YUSN)、成大測站(CKSV)為例,使用臺灣區域性模式之高程定位誤差平均值,與全球性模式(Modified Hopfield)成果相較,皆降低了約50%如下表。


YUSN與CKSV站使用不同對流層改正模式單點定位成果比較 

YUSN與CKSV站使用不同對流層改正模式單點定位成果比較

 

11.微波輻射計資料品質校正作業(辦理期程:99年) 
        一般來說,GPS定位誤差來源中,大氣水氣含量造成之訊號延遲效應影響甚大,其中GPS訊號傳遞的乾延遲誤差可靠氣象模式進行消除,但濕延遲誤差卻是難以準確的修正。本作業使用內政部2部水氣微波輻射計(WVP-1500),透過量測微波輻射量,精確測定大氣中的水氣含量與分布,進而推估水氣濕延遲量,修正訊號傳遞之濕延遲誤差的最佳異質觀測。微波輻射計推估之濕延遲量或大氣水氣含量,其精確度可達mm等級,能有效的修正GPS濕延遲誤差,提升本中心建置之全國性e-GPS衛星定位基準網之主站定位精度,俾益e-GPS定位技術發揮其最大的效益。

        WVP-1500輻射計為一精密的量測儀器,任何擾動,如搬移或大氣環境隨時間的改變,皆會影響輻射計的精度,未經過校正的輻射計,其觀測資料會有相當大的偏差量,故欲獲得精確資料,需要重新校正。鑑此,為驗證輻射計的資料品質,本中心針對輻射計資料品質校正進行深入的探討,全案於100年5月完成。

水氣微波幅射計於雲林縣北港地政事務所觀測情形
水氣微波幅射計於雲林縣北港地政事務所觀測情形

12.水深測量技術發展先期研究(辦理期程:99年) 
        配合海域測量技術之發展,使海域基本圖測量工作順利推動,本中心藉由規劃海洋測繪訊息交流平台、開發最低潮位面計算工具等工作,提供資料分享與流通加值、提升海洋測繪資料使用效率;同時蒐集整合國內外海測相關標準規範與測量技術,研擬海域基本圖測量作業手冊,提供海域基本圖測量工作使用,有效提升海洋測繪成果品質及精度。

研商海域基本圖作業手冊(草案)情形
研商海域基本圖作業手冊(草案)情形