博碩士論文 101382008 詳細資訊




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姓名 林鶴斯(Ho-Szu Lin)  查詢紙本館藏   畢業系所 土木工程學系
論文名稱 建築資訊模型導入地下管線管理與精進道路養護之策略研究
(A Strategy Research of Building Information Modeling Applied to Underground Pipeline Management and Road Maintenance Improvement)
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摘要(中) 台灣地區地狹人稠,民生需求之接水接電及公共設施維生管線之挖埋已成為常態也是道路養護單位執行路面維護之最大困擾;而公共設施管線因普遍埋設於道路底下屬於隱蔽設施,管線埋設因空間受限常相互縱橫交錯,若無法清楚掌握管線之正確埋設位置,將發生誤挖管線造成停水停電影響民眾生活甚至造成嚴重公安意外。因此,如何清楚掌握管線之埋設位置進而做好管線全生命週期之管理,已成為「後路平時代」之重要課題。
本研究嘗試將建築資訊模型(BIM)的發展技術導入道路底下公共設施管線管理,利用建築資訊模型具有全生命週期管理應用及整合作業之特性,從新設道路規劃埋設管線階段即導入BIM工具協助介面整合,並持續至維護管理階段及汰舊更新階段,以減少路面重覆挖掘;本研究以目前國內外積極發展的BIM技術為基礎,針對道路及地下管線之特性,提出「地下管線資訊模型」(Underground Pipelines Information Modeling, 簡稱UPIM)的新概念,希冀對長久以來影響道路養護效能的地下管線管理問題,提出一新的解決對策。
  由於國內外還未見相關之應用及研究,故本研究將提出架構性之導入策略,並提出可行性評估、導入作業流程、因應之契約規範、預期效益評估及短中長期推動目標等,建立妥善的配套措施及執行方案做為後續推動此項新制度之參考,並鎖定地下維生管線密集及挖埋頻繁之新闢「市區道路」為驗證案例,建構全生命週期之地下管線資訊模型管理系統平台雛型,提出地下管線管理之新模式,以期對提昇地下管線管理及精進道路養護作業之效能有所貢獻。
摘要(英) Taiwan is densely populated, requiring extensive public facilities in addition to water and electricity. Moreover, maintenance excavation of subsistence lines has become common, causing difficulties in road maintenance. Often, multiple components of utilities, such as water and electricity, overlap underground because of limited space. Inaccurate excavation can often cause damage, affect public life, and endanger lives. Therefore, knowing the precise positioning of buried pipelines is crucial for ensuring effective management of pipeline life cycles.

  This study applied building information modeling (BIM) technology to road pipeline management. BIM technology is used and integrated in life-cycle management. The initial use of the BIM tool would assist in constructing interfaces for identifying the stages of buried pipelines. The continued development of the tool would facilitate the elimination of redundant buried pipelines, thereby reducing repeated and unnecessary excavations. In this study, the positive development of the proposed BIM system, referred to as the Underground Pipeline Information Modeling system, was studied locally and abroad. It is anticipated that the long-term effectiveness of the model will positively benefit both the excavation of underground piping and road maintenance and provide a new countermeasure.

  Because the proposed system has not been applied domestically or abroad, the present study focused on the feasibility assessment and import processes of BIM technology. The long-term goals were to establish support measures and proper implementation of the program and to promote the proposed BIM system in supporting underground piping in dense urban roads. Enhancing the effectiveness of underground piping requires an information management system that considers the life-cycle information of underground pipeline systems. The findings of the present study can contribute to the sophisticated operation of road maintenance.
關鍵字(中) ★ 地下管線管理
★ 建築資訊模型
★ SWOT分析法
★ DEMATEL分析法
★ DANP分析法
★ 系統平台
關鍵字(英) ★ underground pipeline management
★ building information modeling
★ SWOT analysis
★ DEMATEL analysis
★ DANP analysis
★ system platform
論文目次 目 錄
中文摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 V
圖目錄 XI
表目錄 XV
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 研究範圍 4
1.4 研究方法 5
1.5 研究流程 6
1.6 研究成果與論文架構 8
第二章 地下管線管理文獻回顧 10
2.1 管線挖埋對道路的影響 10
2.1.1 道路挖掘埋設管線施工順序 11
2.1.2 地下管線孔蓋種類 12
2.1.3 地下管線施工對道路的影響 14
2.1.4 地下管線孔蓋與道路不齊平之影響 15
2.2 道路挖掘管理制度 18
2.2.1 中央政府道路挖掘相關規定 18
2.2.2 地方政府道路挖掘相關規定 22
2.2.3 道路挖掘申請作業流程 23
2.3 地下管線埋設位置規定 26
2.3.1 市區道路地下管線埋設物設置位置 26
2.3.2 使用公路用地埋設地下管線規定 29
2.3.3 台灣電力公司管線埋設規定 32
2.3.4 中華電信公司管線埋設規定 33
2.3.5 台灣自來水公司管線埋設規定 34
2.4 公共設施管線資料庫 36
2.4.1 國土資訊系統(NGIS)簡介 36
2.4.2 公共設施管線資料庫推動過程 39
2.4.3 公共設施管線種類及定義 41
2.4.4 公共設施管線資料庫建置作業 42
2.5 共同管道系統 45
2.5.1 共同管道概論 45
2.5.2 國外共同管道發展情形 49
2.5.3 國內共同管道發展歷程 51
2.5.4 共同管道的建設時機與效益 52
2.6 本章結語 54
第三章 建築資訊模型技術與應用 55
3.1 建築資訊模型(BIM)探討 55
3.1.1 建築資訊模型定義 56
3.1.2 建築資訊模型作業模式 58
3.1.3 建築資訊模型技術發展 61
3.1.4 建築資訊模型發展優勢 63
3.2 BIM導入與應用經驗 65
3.2.1 BIM模型及相關應用 65
3.2.2 國外發展情形 66
3.2.3 國內推動現況 68
3.2.4 相關學術研究 70
3.3 BIM相關應用軟體 72
3.3.1 Autodesk公司 72
3.3.2 Bentley公司 72
3.3.3 Graphisoft公司 73
3.3.4 Tekla公司 73
3.4 BIM導入時機及預期效益 74
3.4.1 BIM導入之時機與效益分析 74
3.4.2 BIM導入之短期及長期效益 75
3.5 本章結語 77
第四章 地下管線管理課題分析 78
4.1 專家訪談 78
4.1.1 深度訪談法 79
4.1.2 訪談對象 80
4.1.3 訪談大綱 81
4.2 地下管線管理現況 84
4.2.1 管線單位 85
4.2.2 道路主辦機關 87
4.3 案例研析 91
4.3.1 個案研究法 91
4.3.2 高雄地下管線氣爆事件 91
4.3.3 地下管線管理文獻評析 97
4.4 本章結語 100
第五章 地下管線資訊模型導入策略架構分析 102
5.1 地下管線資訊模型(UPIM)概念 102
5.2 導入策略擬定 104
5.2.1 策略規劃程序 104
5.2.2 態勢分析法(SWOT分析) 106
5.2.3 UPIM之SWOT分析 109
5.3 分析流程及架構建立 114
5.4 利用DEMATEL建構網路影響關係 118
5.4.1 DEMATEL基本概念及假設 118
5.4.2 DEMATEL運算步驟 120
5.4.3 DEMATEL因果圖各象限代表意義 122
5.5 運用DANP求取動態重要度 124
5.5.1 網路分析法(ANP)簡述 124
5.5.2 DANP基本概念 126
5.5.3 DANP運算步驟 127
5.6 本章結語 130
第六章 地下管線資訊模型策略執行方案研擬 131
6.1 問卷分析結果 131
6.1.1 道路主辦機關群組分析 131
6.1.2 管線單位群組分析 139
6.1.3 BIM專家學者群組分析 146
6.1.4 總群組分析 153
6.2 導入作業流程 161
6.2.1 自辦設計監造模式 161
6.2.2 委託設計監造模式 163
6.2.3 統包作業模式 164
6.3 契約規範探討 166
6.4 導入效益分析 168
6.5 短中長期推動目標 170
6.6 本章結語 171
第七章 地下管線資訊模型系統平台規劃 172
7.1 現行管線圖資管理系統評估 172
7.1.1 台北市管線圖查詢模組 172
7.1.2 新北市道路管線分布查詢系統 175
7.1.3 新竹縣管線圖資查詢模組 177
7.2 建構地下管線資訊模型 182
7.2.1 案例背景說明 183
7.2.2 建模系統需求及圖說規格 185
7.2.3 建置流程 186
7.3 地下管線資訊模型管理系統平台建置 192
7.3.1 管理系統平台架構 192
7.3.2 系統建置與說明 193
7.3.3 系統功能模組 193
7.4 輔助技術應用 200
7.4.1 無線射頻辨識技術(RFID) 200
7.4.2 地下管線探測技術 202
7.5 本章結語 206
第八章 結論與建議 207
8.1 結論 207
8.2 研究貢獻 208
8.3 建議 209
參考文獻 210
附錄
附錄A:UPIM導入策略架構分析專家問卷
附錄B:道路工程專案導入地下管線資訊模型之契約附件範本
附錄C:地下管線資訊模型(UPIM)建置規範範本
圖目錄
圖1-1 台灣常見地下管線問題 3
圖1-2 研究流程圖 7
圖2-1 道路挖掘埋設管線施工順序 12
圖2-2 常見人手孔蓋簡介 13
圖2-3 公路總局第三區養護工程處申挖流程圖 24
圖2-4 高雄市政府申挖流程圖 25
圖2-5 市區道路地下管線埋設物設置位置圖 29
圖2-6 使用公路用地設施位置示意圖 31
圖2-7 台灣電力公司電力管路埋設示意圖 33
圖2-8 台灣自來水公司管溝開挖斷面示意圖 35
圖2-9 國土資訊系統九大資料庫架構圖 39
圖2-10 公共設施管線資料庫建置流程圖 44
圖2-11 傳統管線模式與共同管道模式比較 46
圖2-12 幹管共同管道型式示意圖 47
圖2-13 供給管共同管道型式示意圖 49
圖3-1 建築資訊模型全生命週期應用概念圖 57
圖3-2 傳統作業流程與BIM作業流程比較 60
圖3-3 傳統作業模式與BIM作業模式比較 60
圖3-4 BIM技術發展歷程圖 61
圖3-5 BIM模型及相關應用圖 66
圖3-6 Cloud-BIM系統概念圖 71
圖3-7 BIM導入工程生命週期之時機與效益圖 74
圖4-1 高雄地下管線氣爆範圍圖 92
圖4-2 高雄氣爆空拍圖(三多凱旋路口) 93
圖4-3 3D公共設施管線資料展示示範圖 94
圖4-4 都市地下管線輔助設計系統架構圖 98
圖5-1 策略規劃流程圖 106
圖5-2 UPIM導入策略架構分析流程圖 115
圖5-3 UPIM導入策略架構圖 116
圖5-4 DEMATEL結構模型範例 120
圖5-5 DEMATEL因果圖各象限的意義與特性 123
圖5-6 AHP與ANP之結構模型比較 125
圖6-1 構面因果散佈圖(道路主辦機關群組) 135
圖6-2 策略因果散佈圖(道路主辦機關群組) 136
圖6-3 策略因果象限圖(道路主辦機關群組) 136
圖6-4 構面因果散佈圖(管線單位群組) 143
圖6-5 策略因果散佈圖(管線單位群組) 143
圖6-6 策略因果象限圖(管線單位群組) 144
圖6-7 構面因果散佈圖(BIM專家學者群組) 150
圖6-8 策略因果散佈圖(BIM專家學者群組) 150
圖6-9 策略因果象限圖(BIM專家學者群組) 151
圖6-10 構面因果散佈圖(總群組) 156
圖6-11 策略因果散佈圖(總群組) 157
圖6-12 策略因果象限圖(總群組) 157
圖6-13 導入作業流程圖(自辦設計監造模式) 162
圖6-14 導入作業流程圖(委託設計監造模式) 163
圖6-15 導入作業流程圖(統包作業模式) 165
圖6-16 契約附加條款邏輯架構流程圖 167
圖6-17 UPIM短中長期推動目標 170
圖7-1 管線圖查詢模組系統登入(台北市) 173
圖7-2 圖層控制選項功能(台北市) 173
圖7-3 管線分布圖資查詢功能(台北市) 174
圖7-4 管線屬性資料查詢功能(台北市) 174
圖7-5 人手孔蓋屬性資料查詢功能(台北市) 174
圖7-6 道路管線分布查詢系統登入(新北市) 175
圖7-7 系統功能模組(新北市) 176
圖7-8 管線圖層套疊功能(新北市) 176
圖7-9 管線圖資查詢模組系統登入(新竹縣) 177
圖7-10 圖資查詢功能(新竹縣) 178
圖7-11 開啟GIS圖台功能(新竹縣) 178
圖7-12 圖層控制選項功能(新竹縣) 179
圖7-13 管線分布圖資查詢功能(新竹縣) 179
圖7-14 量測管線長度資訊功能(新竹縣) 180
圖7-15 管線屬性資料查詢功能(新竹縣) 181
圖7-16 建模案例位置圖 183
圖7-17 地下管線配置圖 184
圖7-18 UPIM建置流程圖 186
圖7-19 Revit操作介面及確認專案單位 187
圖7-20 建置道路模型 188
圖7-21 建置管線模型 189
圖7-22 道路模型與管線模型匯整 190
圖7-23 管線配色與道路配景 191
圖7-24 系統架構圖 192
圖7-25 系統登入畫面 194
圖7-26 系統功能模組 194
圖7-27 電子佈告欄模組介面 195
圖7-28 巡查紀錄公告模組介面 196
圖7-29 地下管線圖資查詢模組介面 197
圖7-30 編輯功能模組介面 198
圖7-31 帳號管理模組介面 198
圖7-32 道路挖掘相關法令模組介面 199
圖7-33 RFID基本架構圖 201
圖7-34 RFID應用於人手孔管理架構圖 201
圖7-35 RFID應用於人手孔施工流程圖 202
圖7-36 DigiTrak F5定位系統示意圖 203
圖7-37 地下管線探測儀器選用準則 205
表目錄
表2-1 人手孔蓋間距比較表(台電與中華電信) 13
表2-2 公共設施管線八大類型 42
表2-3 共同管道優缺點分析 53
表2-4 共同管道建設效益 53
表3-1 BIM導入之效益分析 76
表4-1 訪談名單(管線單位) 80
表4-2 訪談名單(道路主辦機關) 81
表5-1 BIM及UPIM比較表 103
表5-2 SWOT分析矩陣 107
表5-3 UPIM之SWOT因素分析表 109
表5-4 UPIM之SWOT策略矩陣表 110
表5-5 構面與策略說明 117
表5-6 DEMATEL矩陣式問卷範例 119
表5-7 AHP與ANP之對照表 125
表6-1 道路主辦機關群組之基本資料 132
表6-2 構面總影響關係矩陣(道路主辦機關群組) 133
表6-3 構面影響程度關係表(道路主辦機關群組) 133
表6-4 策略總影響關係矩陣(道路主辦機關群組) 134
表6-5 策略影響程度關係表(道路主辦機關群組) 134
表6-6 影響重要性程度比較表(道路主辦機關群組) 138
表6-7 管線單位群組之基本資料 139
表6-8 構面總影響關係矩陣(管線單位群組) 140
表6-9 構面影響程度關係表(管線單位群組) 140
表6-10 策略總影響關係矩陣(管線單位群組) 141
表6-11 策略影響程度關係表(管線單位群組) 141
表6-12 影響重要性程度比較表(管線單位群組) 145
表6-13 BIM專家學者群組之基本資料 146
表6-14 構面總影響關係矩陣(BIM專家學者群組) 147
表6-15 構面影響程度關係表(BIM專家學者群組) 148
表6-16 策略總影響關係矩陣(BIM專家學者群組) 148
表6-17 策略影響程度關係表(BIM專家學者群組) 149
表6-18 影響重要性程度比較表(BIM專家學者群組) 152
表6-19 總群組之基本資料 153
表6-20 構面總影響關係矩陣(總群組) 154
表6-21 構面影響程度關係表(總群組) 154
表6-22 策略總影響關係矩陣(總群組) 155
表6-23 策略影響程度關係表(總群組) 155
表6-24 影響重要性程度比較表(總群組) 158
表6-25 整體權重比較表 160
表6-26 UPIM全生命週期各階段之預期效益分析 168
表6-27 導入UPIM使用對象之預期效益分析 169
表7-1 地下管線相關資訊 184
表7-2 建模系統需求表 185
表7-3 地下管線探測儀器分析表 204
參考文獻 參考文獻
中文部分
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指導教授 林志棟(Jhih-Dong Lin) 審核日期 2016-1-18
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