整合單頻全球定位系統與單晶片微控制器應用於淺層邊坡位移監測之初探

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：88

、訪客IP：3.137.220.166

姓名

廖翊均(Yi-Chun Liao) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木系營建管理碩士班

論文名稱

整合單頻全球定位系統與單晶片微控制器應用於淺層邊坡位移監測之初探
(Preliminary Evaluation of Shallow Landslide Displacement Monitoring Using Single Frequency NSS Integrated with Arduino System)

相關論文

★ 時域反射法於土壤含水量與導電度遲滯效應之影響因子探討	★ TDR監測資訊平台之改善與感測器觀測服務之建立
★ 用過核子燃料最終處置場緩衝材料之熱-水耦合實驗及模擬	★ 堰塞壩破壞歷程分析及時域反射法應用監測
★ 深地層最終處置場緩衝材料小型熱-水耦合實驗之分層含水量量測改善	★ 應用時域反射法於地層下陷監測之改善研發
★ 深地層處置場緩衝材料小型熱-水-力耦合實驗精進與模擬比對	★ 淺層崩塌物聯網系統與深層型時域反射邊坡監測技術之整合
★ Modification of TDR Penetrometer for Water Content Profile Monitoring	★ 利用線上遊戲於國小一年級至三年級學童防災教育推廣效益之研究—以桃園防災教育館為例
★ 低放射性最終處置場混合型緩衝材料之工程特性及潛變試驗與模擬	★ Improved TDR Deformation Monitoring by Integrating Centrifuge Physical Modeling
★ 用於滑坡監測的 PS- 和 SBAS-InSAR 處理的參數研究——以阿里山為例	★ 穿戴式偵測墜落及跌倒裝備於本國建築工地之研發測試
★ 機器學習在水庫入流與濁度預測之應用-以石岡壩為例	★ 深度學習與資料擴增於山崩監測預測之可行性評估

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

至系統瀏覽論文 (2025-9-3以後開放)

摘要(中)

台灣處於副熱帶氣候，再加上屬於新褶曲帶，因此地勢陡峭，河流短淺，也因此充滿潛在淺層邊坡滑動的風險，而如何跳脫過去扛著儀器爬山監測的高風險，低價單頻衛星定位模組就成為一種能降低危險，提高地貌觀測效率的方法。
本研究著重於探討淺層邊坡滑動環境下，若使用單頻衛星定位系統(Global Navigation Satellite System, GNSS) 與單晶片微控制器結合，藉由相關軟硬體設備擷取有效觀測資料。目的是透過低價位的可犧牲式元件模組化系統測試，期望可改善以往邊坡滑動監測方法。本研究內容初步規劃以成對單頻定位晶片進行不同基線長度試驗，透過靜態與動態定位解算方法後處理(post-processing)觀測資料，並進一步透過XBee藍芽模組接收並短程傳輸觀測資料，初步模擬未來現地淺層邊坡滑動試驗系統。在後續解算觀測資料的方法上，本研究使用開源解算軟體RTKLIB進行資料後處理，以獲取次米級衛星定位解算成果，可能為未來現地試驗中提供一種更便利，成本也相較以往觀測模式低上許多的衛星定位應用方法。

摘要(英)

Taiwan has a subtropical monsoon climate and new fold mountains, so the terrain is steep, with shallow rivers. Therefore, it is full of potential land sliding risks. The low-cost single-frequency satellite positioning module would be a way to improve geomorphic observation efficiency and reduce risk simultaneously. This study explores how to league single-frequency Global Navigation Satellite System (GNSS) and single chip microcomputer, such as Arduino, to obtain valuable observation data through relevant software and hardware equipment in a shallow landslide environment. Expect to improve landslide monitoring by testing low-cost module systems with sacrificial components, this study preliminarily plans to use a single-frequency module for different baseline tests through Static and Kinematic positioning solution methods for post-processing observation data, and further receive short-range observation data through the XBee Bluetooth module. After these, this study used open-source software RTKLIB to deal with post-processing data for required sub-meter level satellite positioning resolution. This study provides a more convenient and cost-down device and method, resulting in a positioning application for the landslide monitoring practice.

關鍵字(中)

★ 單頻全球定位系統
★ 單晶片微控制器
★ 淺層邊坡滑動
★ RTKLIB

關鍵字(英)

★ Single frequency Global Navigation Satellite System (GNSS)
★ Single Chip Microcomputer
★ Shallow Landslide
★ RTKLIB

論文目次

摘要 I
Abstract II
目錄 iii
圖目錄 v
表目錄 xvii
一、前言 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 3
二、文獻回顧 5
2.1 簡易型淺層地滑監測 5
2.1.1 淺層地滑監測機制 5
2.1.2 既有相關淺層地滑監測系統與案例 6
2.2 單頻全球定位系統定位技術 9
2.2.1 定位解算技術 9
2.2.2 相關案例分析 17
2.3 開源硬體介紹 24
2.4 綜合評析 29
三、研究方法 32
3.1 單頻衛星定位技術改良與測試 33
3.1.1 商用RTK模組測試規劃 34
3.1.2 開源軟體於單頻衛星定位計算 40
3.1.3 零基線測試規劃 44
3.1.4 靜態超短基線與中長基線測試規劃 54
3.1.5 線性半靜態超短基線與中長基線測試規劃 56
3.2 Arduino單晶片微電腦於坡地監測環境開發與測試 61
3.2.1 系統整合設計與測試 61
3.2.2 無線傳輸系統測試 66
3.3 系統整合於定量位移測試規劃 69
四、研究成果與驗證 77
4.1 單頻衛星定位技術測試成果 77
4.1.1 商用RTK模組測試成果 77
4.1.2 零基線測試成果 82
4.1.3 靜態超短基線測試成果 88
4.1.4 線性半靜態超短基線與中長基線測試成果 95
4.2 Arduino單晶片微電腦於環境應用測試成果 114
4.2.1 整合傳統感測器之測試成果 114
4.2.2 無線傳輸系統測試成果 118
4.3 系統整合於位移測試成果 120
五、結論與建議 131
5.1 結論 131
5.2 建議 132
參考文獻 134

參考文獻

[1] Benoit et al. (2015). Monitoring landslide displacements with the Geocube wireless network of low-cost GPS. Engineering Geology Journal article(195), 頁 111-121.
[2] Dinesh. (2018年5月11日). Very Cheap RTK Receivers-Changing the Landscape of Positioning Services. MGA Webinar Series1. Very Cheap RTK Receivers: Changing the Landscape of Positioning Services, 頁 54. Tokyo: MGA Webinar Series1. 擷取自 Dinesh Manandhar: https://home.csis.u-tokyo.ac.jp/~dinesh/WEBINAR_files/MGA_W01.pdf
[3] He. (2016). Testing of low-cost GNSS receivers for landslide monitoring. Graduate thesis for Department of Civil and Environmental Engineering, Politecnico di Milano.
[4] U.S. Department of the Interior. (July, 2004). Landslide Types and Processes. U.S. Geological Survey. 擷取自 https://pubs.usgs.gov/fs/2004/3072/
[5] Uchimura et al. (2009年10月17日). Simple monitoring method for precaution of landslides watching tilting and water contents on slopes surface. Landslides, 7, 頁 351–357. doi:10.1007/s10346-009-0178-z
[6] 王鼎鈞. (2020). 即時精密單點定位探討. 新竹市: 交通大學土木所碩士論文.
[7] 李孟羲. (2017). 低成本GNSS即時動態定位系統之開發. 台北市: 國立師範大學碩士論文.
[8] 李俊擇. (2016). 多衛星系統組合對定位精度影響之分析. 國防大學理工學院環境資訊及工程學系.
[9] 李皇緣. (2021). 使用全球電離層模型提升GPS精密單點定位成果. 台南市: 國立成功大學測量及空間資訊學系碩士論文.
[10] 邱冠維. (2009). 利用精密單點定位進行GPS浮標近即時精密定位. 國立成功大學碩士論文.
[11] 范姜士彥. (2016). 使用開源軟體RTKLIB探討GPS連續站地球科學應用案例. 嘉義縣: 國立中正大學應用地球物理與環境科學研究所碩士論文.
[12] 高書屏. (2014). GPS衛星定位測量概論 (增修二版) (第二版版). (高書屏, 編者) 台北市: 詹氏書局.
[13] 張勝雄. (2011). 利用GPSorGLONASS多衛星訊號、地下水法和大地起伏模式應用於台灣地區地層變化之研究.
[14] 陳志芳等. (2016). 公路邊坡崩塌監測之無線感測網路模組研發.
[15] 陳志嘉. (2011). 以精密單點定位技術估計GPS追蹤站之絕對位移速度. 國立成功大學測量及空間資訊學系碩士論文.
[16] 陳春盛. (2003). 應用零基線原理檢驗GPS接收儀之內部雜訊. 行政院國家科學委員會補助專題研究計畫-成果報告.
[17] 陳昱妏. (2023). 邊坡長期監測資料分析及變位驗證建立之預警模式-以廬山清境地區為例. 南投縣: 暨南大學土木所碩士論文.
[18] 陳培中. (2005). 以GPS觀測資料探討鐵砧山地區地表變動與地下構造. 國立中央大學應用地質研究所碩士論文.
[19] 陳鶴欽. (2009). 結合低價單頻GPS接收儀與虛擬參考站定位精度之研究. 國立成功大學地球科學研究所博士論文.
[20] 童文保. (2017). 邊坡滑動破壞型式之探討—以小林村為例. 逢甲大學土木工程學系碩士論文.
[21] 楊建夫, 林大裕. (2006年6月1日). 山岳旅遊的起源與內涵之探討. 立德學報, 3(2), 頁 55 - 66.
[22] 詹勳全等. (2015年3月). 台灣山區淺層崩塌地特性調查與分析. 中華水土保持學報, 46(1), 頁 19-28.
[23] 簡濟豪. (2019). 淺層崩塌物聯網系統與深層型時域反射邊坡. 桃園市: 中央大學土木所碩士論文.
[24] 饒正等. (2009). 全球衛星定位與自動化監測系統在坡地防災之應用（2/4）. 交通部運輸研究所.
[25]

指導教授

鐘志忠(Chung-Chih Chung)

審核日期

2023-9-11

推文