391】社論主筆:陳樹棟

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(第一版)新聞焦點(社論•週聞輯要)

社論

由台北水患談河川整治之道

民國八十七年瑞伯、芭比絲颱風淹没汐止、基隆及瑞芳後,民國八十九年象神颱風及九十年納莉颱風豪雨成災又造成大台北地區水患,這些接踵而來的天災,使人記憶猶新,令人想起今年汛季來臨的天災,為確保水患不再發生,實有加速推動河川整治計畫之必要性及急迫性。

鑒於大台北地區,歷年遭逢水患侵襲,民怨四起,眾人所指的罪魁禍首主要是指基隆河道流域。施工中員山仔分洪計畫將貂嶺壩址上游集水區的洪水截流到北部濱海出口,有效降低基隆河中、下游洪水流量匯入大台北盆地可能造成水患的風險。另一方面,此項分洪計畫也降低基隆河整治計畫的總工程費用,既防災又省錢,一舉雙得。

一般以達到防洪目的之河川整治方法不外乎採取:疏浚河道及修築防洪牆。回顧以往經驗,在疏浚河道一項,似乎並未盡如理想。按理說,浚深河道為增加河川儲洪能量,且有效減緩河川流域洪峰集中的時間;同時利用河道疏浚的淤泥,依河岸兩側腹地大小,築堤造地,做有系統的河景造型規劃。再說,來自河道多餘的泥沙依造景計畫堆集,由河床砂石築成的堤防取代枯燥乏味的混凝土防洪牆,也符合實踐現時政府極力倡導的自然生態工法。

為維持河川生態生生不息,有效維護魚蝦及水生動植物的生存棲息條件,整治的河川岸側應維持一定的川流式迴水,俾建立水生動植物的生存環境及製造垂釣休憩地的有利條件。

對於某些特定河川地設置有砂石場的情況,部份不法業者,擅自將洗砂廢水及工程廢土直接排放入溪。無可諱言,此等做法,是導致河溪淤泥增加,造成河川污染的主要原因,似乎與河川整治背道而馳,必須勤做監督,嚴加管理,並採取重罰政策來杜絕防範。

由台北區近來接連發生的水患,使人聯想到河川整治除確保兩岸居民無淹水之虞以達到短期的防洪目標外,也應成立專責機構,類似河川發展局,將河川納入長期性規畫、維護及管理的工作。就大台北都會區的幾條大河川,如新店溪、大漢溪及基隆河而言,三條主要河流最終匯入具有寬闊水域及充沛水源的大淡水河。就整治河道的同時,不妨更著眼於觀光資源的開發,仿照巴黎的賽納河及德國的萊茵河左右兩岸的整治方式,作有系統的規劃設計,將大台北文化區淡水河沿岸景觀之美,澈底呈現出來,也是河川整治的另一項目標及願景。

高雄捷運工地意外坍陷

﹝本報訊﹞高雄捷運橘線大勇路與大仁路口的鹽埕車站工地,530日凌晨,疑似潛盾機穿越站區連續壁時,造成大量地下水及沙湧出,掏空站區上方兩側建物地基,估計有四、五十棟建物因而嚴重下陷。

意外發生後,工地周邊大勇路西側的九棟建物及東側的十幾間建物,因地基持續下陷,仍不斷傳出建物崩裂的聲響,現場搶救人員提心吊膽,經不斷的灌漿、填土,到下午四時地盤才漸趨穩定,施工單位也架起水平觀測儀,密切注意建物傾斜的變化。

捷運公司表示,之前坍方土方流失約600立方公尺,經捷運公司調派15部鑽孔及灌漿機具緊急搶救,已回填約450立方公尺,湧水滲沙的情況已經控制,同時將會滲漏的地方,也採特殊的遇水及膨脹之化學樹脂在連續壁後方高壓填實,已減緩坍塌的可能。此次的意外,在市府緊急應變處理下,狀況已趨於穩定,目前滲沙滲水土石的流失已經減少,同時成立指揮中心來處理受災居民善後的處理問題,市府會拿出最大的誠意來解決。

高雄市土木技師公會理事長歐良規說,鹽埕區原為潟湖,地質鬆軟,地下水位高,高雄市建築業、工程業者都知道,在鹽埕區建大樓,必須先做地質改良,但即使改良地質,也不保證工程順利。捷運隧道潛遁段破鏡時危險性最高,捷運這次事故他不覺得意外。

高雄捷運工地發生意外,市政府立即召開緊急應變小組會議,避免意外持續擴大,捷運公司提出處理方式,先發放受災戶每戶一萬元的緊急慰問金,及受災戶每人每天五百元一次七天的緊急救助津貼,先暫時解決受災戶生活困擾。

 

捷運小碧潭線 八月底將提前通車

﹝本報訊﹞施工範圍為臺北縣新店市中央路與環河快速道路交叉口之捷運新店機廠上方,預計九十三年九月底通車的小碧潭線可望提前一個月通車。

捷運小碧潭線是利用捷運七張站與捷運新店機廠間的聯絡軌道擴建而成,不含機電系統的建設經費約為新台幣四億元,全長僅一點九公里,並在新店機廠上方興建捷運小碧潭站、停車場及住商混合型聯合開發大樓。

通車後,小碧潭線將先由一列一般型電聯車來回行駛,民國九十五年起,改由短型電聯車行駛。由於沿線曾因噪音問題遭居民抗議,列車僅能以時速二十五公里行駛,市府捷運局估計,班距須達十二至十五分鐘,台北捷運公司則計劃將班距縮短為八至十二分鐘。

由於屬支線性質,捷運局預估,小碧潭線每小時最高運量僅約四千一百四十人次,與其它路線差距甚遠,興建效益曾遭質疑。但捷運局表示,小碧潭站位在新店中正路環河路口,距二高安坑交流道甚近,且該站將設置可停放三百零七輛汽車的停車場,供安坑、三峽、鶯歌等地開車族轉乘,運量及效益有提高的空間。

 

(第二版)時事論壇(我有話說•重大工程新聞)

誤懲技師 助其平反

王 濱技師

響應社論-「審慎處理技師懲戒」1.不是要求「審慎處理」,而是要積極平反。2.技師積極爭取委員參與懲戒委員會。3.營造業管理規則非法律,不可據以懲戒技師。

頃閱93.05.22出版389期技師報社論「審慎處理技師懲戒」讜論,可提請主管機關注意,但尚不足以糾正素以管理技師自居之主管人員逾法審慎處理之心態,公會必須積極協助受誤懲之技師會員,蒐集資料助其平反,社論中所提部份技師被主管機關依營造業管理規則提付懲戒顯屬違法之處理,因憲法明定人民之權利義務應以法律定之,而營造業管理規則雖係依建築法授權訂定,但究非法律,主管人員違法執行職務有無瀆職,公會實應積極探討以作因應之道,況且以營造業管理規則提付懲戒之案件而被撤銷者已有判例,公會應蒐集此項資料協助會員在行政法院中爭取平反!

93.05.24本人曾在長青社座談會中建議台北市土木技師公會理事長施義芳應積極爭取技師懲戒委員會之委員席次,以有利於懲戒案件在應否提付懲戒時發揮制衡作用。

據告技師主管機關以技師有32科,在無法擺平各技師公會推薦人選下祗能大家不請了,這種遁詞實不足以服人,因涉及工程之技師公會僅五、六類科,由該等公會自行協商共推即可,而民間技師公會亦應放寬心胸,與其大家亳無所獲,不如大家坐下來平心靜氣共推一、二位出去為全體技師共同維護其合法權益豈非更好?!

 

鋼筋混凝土圓形實心斷面構材之剪力設計

陳正平 技師

一、前言

鋼筋混凝土圓形斷面之剪力設計與矩形斷面之剪力設計並不完全相同,但在特殊結構審查案件中,常常看到設計者在設計圓柱或圓形斷面之基樁時,直接採用矩形斷面之剪力計算法,如此會造成偏不安全的設計。由於圓形斷面之環箍筋各分段與剪力作用方向並非全部一致,僅沿剪力作用方向之環箍筋二側與剪力作用方向一致,因此其任一段環箍筋僅有其在平行剪力方向上之分力對抵抗剪力才有貢獻,而一般文獻又甚少有討論到,因此提出設計拙見供工程先進設計參考。

二、剪力設計原理背景

鋼筋混凝土圓形斷面之剪力設計與矩形斷面之剪力設計,均所附須分為混凝土剪力與箍筋剪力二部份考慮。依參考資料[4]4.2(剪力強度)4.2.1規定,斷面承受剪力之設計應依據(ψVn≧Vu),式中Vu為在所考慮斷面上之設計剪力,而Vn則為依(n=Vc+Vs)計算之剪力計算強度,式中Vc應依第4.4(非預力構材之混凝土剪力計算強度)之規定計算,Vs應依第4.6.6(剪力鋼筋之剪力計算強度)之規定計算,其中第4.6.6.8節特別規定「剪力計算強度Vs不可取大於(2.12bwd)

三、圓形實心斷面之剪力設計

前章規定僅適用於矩形斷面之剪力設計,而圓形斷面之有效剪力面積(或抵抗剪力之有效構材深度(d))之計算方法與矩形斷面略有不同,茲就不同部份,說明如下:

3.1混凝土剪力(c)

圓形斷面之剪力分佈,由材料力學之原理可知,圓形斷面上距中性軸距離為y1任一點的剪應力為(見圖一),圖中顯示圓形斷面上剪應力之最大值比平均剪應力大三分之一,靠近剪力作用方向之最上下緣剪應力為零。因上下二端之剪應力為零,故該部份影響剪力設計不大。在混凝土剪力設計實務上一般均予以簡化,依據美國卅公路及運輸官員協會(AASHTO)「公路橋梁設計規範」1992年版第8.16.6.2.1節規定圓形斷面承受剪力之計算寬度取外徑D為斷面寬度,有效深度(d)則取「不必小於受壓端外緣至受張側半圓內之鋼筋重心間之距離」。參考資料[2]建議(d)值取。參考資料[1]所彙整之各種建築及橋梁設計規範之計算方法中,大多數取有效剪力面積Ae0.8Ag,其中Ag為圓形斷面之總面積。

將以上介紹之計算方法所求得之有效剪力面積乘以混凝土單位面積之剪應力強度,即可求得混凝土之剪力強度(c)。但若所採用之設計規範中有規定「對於可能發生撓曲降伏之塑鉸區,構材軸壓力小於某定值時Vc不計」之規定時,則Vc須假設為零。

3.2箍筋剪力(s)

因圓形斷面之剪力箍筋亦為圓形,故與構材軸線垂直配置之圓箍筋,在箍筋之軸線方向除沿剪力作用方向二側部份為與剪力作用方向平行外,其餘部份之箍筋段均與剪力作用方向成一傾斜角,故通過剪力斜裂縫各箍筋段在平行剪力作用方向上之有效分量均不同,參考資料[1]所彙整之各種設計規範均建議採用單一箍筋平均有效剪力面積取倍,若為無配置繫筋之單一圓箍筋則,(見參考資料[2])。

其中Ash=單根箍筋之斷面積,fyh=箍筋之降伏強度,D’=圓形柱之箍筋圍束直徑,St=圓形箍筋之間距,另外,建築技術規則第410條第5款亦有規定「柱中緊密箍筋,應符合下式要求,()。其中(v)為緊密箍筋在間距(s)間之面積,如用緊密螺箍時以(Av)代替(Av)。」之規定,亦可參考採用。

以上計算所得之箍筋剪力(s)仍須符合「不可取大於(2.120.8Ag)之規定。

3.3剪力計算強度

將以上計算所得之混凝土剪力(Vc)與箍筋剪力(s)合併後即為圓形實心斷面之剪力計算強度(n=Vc+Vs)。惟在此特別提醒讀者剪力箍筋需求量須外加入圍束箍筋量內,不能共用。

四、計算例

圓形斷面非塑餃區之剪力設計例圓柱直徑=200cm,Vn=Vu/ψ=300t,Vc0.530.538.4kg/cm2,Vcvc(0.8Ag)211t

試用D13橫箍間距10cm103t4VcVnVcVs211103314t300tok

【參考資料】

1)〝鋼筋混凝土柱FRP圍束補強之設計準則比較及試算例〞林澄政等,結構工程第16卷第4期,中華民國9212月。

2)〝公路橋梁耐震設計規範之補充研究〞交通部台灣區國道新建工程局,中華民國864月。

3)〝材料力學〞施殿金等,大行出版社,中華民國73年元月。

4)〝結構混凝土設計規範〞,91627內政部營建署台內營字第0910084633號。

5)〝公路橋梁耐震設計規範〞交通部頒布,中華民國841月。

6)〝STANDARD SPECIFICATIOINS for HIGHWAY BRIDGES,15th AASHTO,1992.

         

(a)                           (b)

圖一 圓形斷面剪應力分佈圖

 

編按:本報390期第二版刊登台灣省土木技師公會學術技術研討會調查通知,報名費誤植100元,特此更正應為每人每場200/人,敬請讀者見諒。

 

苗栗三義鯉魚潭水庫、關刀山登山活動

主辦單位:臺灣省土木技師公會中區登山社

集合時間:612(星期六)上午7:30台中市四維國小,7:50豐原台中縣議會

自  備:午餐、飲水、傘帽雨具、交通自理

洽詢電話:(04)2230-2778張秘書

 

天母古道、陽明書屋登山活動

主辦單位:台灣省土木技師公會登山社

活動日期:620(星期日)上午7:30

集合地點:天母圓環

自  備:飲水、點心、雨具、交通自理(公車220224601603)

規劃路線:天母圓環à水管路à林蔭小徑à前山公園à陽明公園à中興路à陽明書屋à11:00參觀「陽明書屋」

洽詢電話:(02)8961-3968143楊如玉小姐

 

無線電與數位研究社活動通知

活動時間:621(星期一)下午4:00

集合地點:台北市土木技師公會

活動內容:1.無線傳輸實務演練。2.多媒體簡報技巧研究。(請攜帶手機及手提電腦)

聯絡電話:8961-3968143楊如玉小姐

 

(第三版)技術專刊(建材•工法•營建管理•法令)

PDA在大地工程上之應用

中興大學水土保持學系教授 馮正一

壹、前言

個人數位助理(Personal Digital Assistant,PDA)之迅速發展,其輕便快速之特質,已成為工程應用之新趨勢。如能善以利用在大地工程的調查、現場試驗與監測上,應可有效地縮短辦公室與現場之時空差距,提昇現場調查資料之可靠度。本文介紹PDA在大地工程上之幾個應用方向,並利用其輕巧、快速與行動方便,且可與桌上型電腦緊密結合之特性,可撰寫調查與試驗的專屬程式,提供工程師在直覺與易用的環境下,迅速處理現場所取得的資訊,達到提昇資料處理的品質與提高效率之目的。依此觀念,可建構多套大地工程現場作業PDA輔助系統。

本文特別提出一些實際應用 PDA在大地工程上之應用,分別為「鑽探調查助理系統」、「土石流災情資訊管理查詢系統」、「地表地質調查助理系統」、「坡地安全評估助理系統」、「PDA及藍芽數位式傾斜儀」、「溪流邊坡現地調查PDA助系統」等應用。

貳、「鑽探調查助理系統」之應用

現場鑽探調查中,大地工程師所應執行的工作包括鑽探督導、土/岩之採樣、分層的判定、土/岩石分類判定以及進度控管等工作,回到辦公室後,更需指派取回樣本需進行之試驗,並將現場鑽探紀錄及試驗結果彙整成報告書,提供後續分析設計工作使用。中興工程顧問社大地工程研究中心開發了「鑽探調查助理系統」以協助工程師以最簡便有效的方式完成上述工作流程為目標。

2.1程式發展工具介紹

「鑽探調查助理系統」包括了不同軟硬體系統間之整合,所使用的程式開發工具亦因各模組功能、執行的軟硬體平台的差異而有不同的選擇。在PDA端的資料蒐集模組,採用Metrowerks Code Warrior  for Palm OSConstructor for Palm OSPalm OS Emulator,配合Palm Software Development Kit作為發展工具。PC端之資料同步模組(Conduit),則採用Microsoft Visual C++ 配合Palm Computing Conduit Development Kit撰寫,並編譯成DLL檔,供HotSync Manager 在資料同步處理時呼叫。PC端之後處理程式,則採用Microsoft Visual Basic來發展,並透過ODBC來存取以Microsoft Access格式儲存的資料庫。

2.2系統發展架構

PDA除因其體積較小,可隨身攜帶外,在螢幕解析度、運算速度、記憶體、儲存裝置、周邊裝置、資料庫及既有軟體的支援上,均不如傳統桌上型電腦豐富。因此,本系統應用上之規劃,並非以PDA取代桌上型電腦為目標,而是與桌上型電腦相結合,作為桌上型電腦的衛星設備,伴隨工程師到現場作資料記錄,並使用同步技術透過直接、無線或網路連線與桌上型電腦交換資料。至於資料的比對、分析乃至於設計、繪圖、文件處理等,均交由桌上型電腦來處理,才能各自發揮其特色與長處,達到提高效率之目標。因此,根據上述規則,本系統劃分為在PDA上執行的資料蒐集模組以及在PC上執行的資料同步模組、後處理模組等三個模組 (如圖2.1)

2.1 系統發展架構圖

2.3製作GEO系列之鑽孔資料檔案

鑽探調查時,所需記錄的資料繁多,調查所得之地質探勘資料,更是工程建設、資源開發、環境保育以及學術研究等方面不可或缺的基本資料。但是各大工程顧問公司及鑽探承包商間紀錄的格式均不相同,在相互參考時,往往引起困擾。因此,為推動地質資料共享,避免重複調查造成資源浪費,九十二年起地調所主辦營運「國土工程地質探勘資料庫建置」,過去八十五年至九十一年間,由經濟部資訊中心主辦。此計畫將過去各大公共工程建設所完成的地質調查工作予以建檔,迄今已完成了15000筆以上的個鑽孔的資料建置作業,同時發展了GEO系列(GEO2000GEO2002)等電腦程式。

GEO系列程式的資料庫架構龐大且複雜,為減少工程師處理資料之負擔,「鑽探調查助理系統」亦提供了GEO系列資料格式的匯入與匯出功能。工程師在現場鑽探完成後,可快速地將資料轉為GEO系列規範規定之資料格式,作為鑽探報告之附件,省去再次為GEO系列格式輸入鑽孔資料的步驟,節省了大量的人力,且免除了資料轉換間可能的人為錯誤。

2.4「鑽探調查助理系統」之重點效益

「鑽探調查助理系統」以簡單、直覺與圖形化的操作介面,直接協助工程師處理鑽探工作中之資料與報表,達到省時、省力、減少錯誤等多重功能。主要重點效益可歸納如下:1.取代傳統紙張、表單。2.免去重複輸入資料之時間。3.迅速印製鑽孔柱狀圖與日報表。4.提供公共工程必需之鑽探資料檔案製作功能(Geo系列之程式之格式)5.可將調查資料直接整合進入GIS資料庫。6.PalmOS機種攜帶方便,電池壽命長,可經有線與無線的方式作即時傳輸。

參、「地表地質調查助理系統」之應用

依前述開發「鑽探調查助理系統」相同的理念,應用在地表地質調查上,開發出一套類似的「地表地質調查助理系統」。此系統的調查記錄項目主要亦是參考地調所GEO系列之工程地質探勘資料庫作業參考規範,所定的格式與其相容。雖然野外地表地質調查最需要的可能是在地形圖上定位記錄,但是一般的PDA螢幕太小,雖能載入地圖顯示,但其能提供之參考資訊範圍太小,對工程師之幫助仍有限。「地表地質調查助理系統」開發的考量上,以GPS定位座標擷取與地質位態、不連續面記錄等文字性紀錄為主要目標。由於GPS取得的空間資料與調查點位的屬性資料在PDA內已連結,所有的調查成果可在GIS軟體內快速地轉換成圖層與資料庫,做為後續之展示、分析與設計之用。

3.1~3.4PDA端之地表地質調查現場資料蒐集模組之輸入介面,GPS之座標擷取只需在PDA的螢幕上輕觸,即可由連結於PDA上之小型GPS接收儀穫得,並存入PDA之記憶體內。地質構造、不連續面之位態、特性與岩土分類均設計以直覺性的點選來記錄,避免冗長之字串輸入,使一個調查點位以幾個簡單的介面就可迅速完成。野外調查到的空間與屬性資料,可以桌上型電腦端之編輯程式(如圖3.5)做最後確認後,即可存成GIS之資料庫格式,方便後續之調閱使用。

 

               

3.1 調查點位紀錄                   3.2 GPS座標擷取與描述

               

3.3 不連續面描述                   3.4 岩石分類選擇

 

3.5 桌上型電腦端編輯介面:不連續面

肆、「土石流災情資訊管理查詢系統」之應用

4.1應用簡易型GPS裝置進行土石流勘災記錄

筆者曾赴南投縣溪頭風景區勘察土石流災情,攜帶了PalmVx PDA 搭載GPS裝置、數位相機、地質羅盤、地形圖航照圖等進行災情記錄工作,為後續之整治建議方案作準備。雖然StreetFinder GPS的精度有限,約在5~15公尺左右,下大雨時較不方便使用,但因為其經濟、簡單快速、PalmVx PDA之電池壽命長等特性,對於勘災任務應已足夠。溪頭勘察的範圍約4km x 5km,因此筆者主要的勘災需求為:(1)勘察路線的全程記錄,需可於背景狀態下持續記錄。(2)災害點之定位記錄與照片號碼及簡單的屬性資料記錄。目前網路上有許多Palm GPS軟體可下載使用。該次勘察作業,整個行程約為5~6小時,GPS裝置與PalmPDA隨時保持開啟狀態置於口袋中,設定為每10秒自動記錄點位一次。當遇到需要定位的點位時,再操作PDA進行座標定點、拍照與記錄災情。

4.2建立GIS土石流災情資訊查詢系統

近年來GIS已成為整理與地理相關之空間資料與屬性資料之必備工具,因GIS具備查詢、分析功能,並可提供決策支援。本次的勘災亦利用ArcGIS 系統作GPS定位點座標套疊比對與災情照片連結,製作成一災情GIS查詢系統。而對未來可能增加的資料,ArcGIS 亦留有彈性可逐漸加入。

Cetus GPS所蒐集到的路徑資料(Tracks)與定位點(Waypoints),可藉由Palm HotSync同步傳輸至PC,取出TrackWaypoint的經緯度與各屬性資料。因Cetus GPS所記錄到的經緯度,以WGS 84 為基準投影面,故需先轉為台灣常用的二度分帶座標系統才易於ArcGIS中與其他的圖層套疊。

簡易的GPS裝置定位的準確度,以勘察的需求而言應已足夠。Locations可記錄簡易屬性資料與照片編號,故可一併建入GIS屬性資料庫中,災情照片更可建立超連結(Hyperlink),可立即調閱災情照片。整個勘災GIS查詢系統的圖資處理看似複雜,但所須作業時間相當少。對未來可能增加的資料,如緊急防災設施、防災結構物之設計與施工等相關資料,可陸續於GIS系統內建入,使整套系統更為完整,供管理單位使用。

伍、「坡地安全評估助理系統」之應用

坡地社區之穩定性攸關著大眾的生命財產安全,提供預警的山坡地社區安全評估就相形重要,本節所開發之「坡地安全評估助理系統」即為坡地安全評估人員現地使用而設計。此系統之發展主要參考李咸亨(2002)文中之基本檢視表、現場檢視表與指標權重之分配。雖然檢視項目及指標權重在未來若有增修,程式亦可迅速配合修改。基本檢視表包括環境與大地徵兆的檢視項目。現場檢視表則包括環境、大地與房屋徵兆的檢視項目。各個檢視項目配有權重,可統計權重的總合,以供判斷坡地之安全等級與分類。

承襲前述PDA程式的開發理念,圖5.1~5.6之評估記錄介面,將可讓使用者對評估項目一目瞭然,檢視項目之權重亦可在檢視項目右側點選後以反黑顯示。各個檢視項目之重點亦可點選查看其詳細內容。最後坡安檢查的總指標分數可由PDA自動統計,並顯示該邊坡是屬於安全、應注意或危險中之那一個等級,邊坡之評估狀態亦需加以登錄以供管理。同樣地,坡地的經緯度座標可以簡易型GPS擷取後存入PDA之記憶體,再與檢視項目之評估結果一併上傳至桌上型電腦,以整理成GIS資料庫。在坡地社區之GIS管理系統內,更能以圖層套疊方式對大範圍的坡地安全性做評估。如以年為單位建立圖層,將可比較每年山坡地社區的安全狀況之變遷。在考量操作簡便之下,該系統應是坡地安全評估人員一個有效率的工具。

 

            

5.1 基本檢視表與權重點選     5.2 現場檢視:環境與大地徵兆

 

            

5.3 現場檢視:房屋徵兆        5.4 坡地徵兆內容探討提示

            

5.5 評估結果指標分數統計表      5.6 坡地相關資訊

 

陸、「應用PDA與無線通訊強化坡地社區安全調查作業」之應用

台北科技大學土木系陳偉堯教授基於防災觀念中的減災與緊急應變,結合資訊科技技術、電子產品的進步與無線上網環境的成熟,著手研究PDA與無線傳輸技術應用於坡地社區安全檢查的可行性,並開發可應用於坡地社區安全檢查之「坡地社區安全調查即時資料傳輸系統」,作為坡地社區災害發生初期的緊急應變即時系統,並據以建議改善傳統坡地社區安全檢視流程。其優點為可將原本檢視員在外檢視回到室內需半天至兩天的作業時間,利用無線通訊技術在短短數十秒當中完成。

該系統將內部政建築研究所推行的「坡地社區管理維護檢視表」電子化,可置於PDA內或網頁上,此檢視表評估因子權重經過回饋分析且經過實例驗證,具有相當之準確率,且經過土木、水利、大地、結構等技師公會的建議。檢視內容分為三種委託評估(長期、臨時與緊急),每種委託評估各有基本檢視表與現場檢視表,依據權重的加總,可得到評估方式指標,再對照出行動等級對照表。

6.1系統架構

該系統架構採用網路主從式架構,如圖6.1所示,由檢視人員的PDA作為Client端,加上Web Server與後端的Database所組成,因此所有系統程式皆建置於Web Server端而非PDA端,檢視人員只需透過網路即可登入該系統。網路主從式架構特色為:1.系統維護:日後系統進行維護管理時,只需更新Web Server端程式,不需更新PDA上的程式,在管理、維護上具有方便性與時效性。2.資料共用性:檢視資料一律存在Database中,而非存在PDA的記憶體內,因此所使用的資料皆為最新資料,不會產生資料不一致的情形。3.Client端:檢視人員攜帶PDA,只需利用PDA內的網際網路瀏覽器,藉由GPRSPHS手機,即可登入系統進行勘災作業,並搭配GPS獲取現場大地座標,及數位相機擷取現場影像,即時同步的將資料傳送至遠端關聯式資料庫。4.Server端:利用IIS(Internet Information Services)搭配Resin Web Server建置系統環境,利用JSP(Java Server Pages)網頁動態語法與HTML共同開發系統程式,後端資料庫採用Access關聯式資料庫。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


6.1 系統架構圖

6.2系統特色

1.採用網路主從式架構,將系統程式建置於伺服器端,可供多人同步登入該系統,且不限制PDA作業系統與機種登入系統,圖四為使用Pocket PC登入系統畫面,對於日後系統維護更新與硬體變更升級皆有足夠的彈性。

2.檢視資料皆儲存於後端資料庫中,而非PDA的記憶體內,檢視人員可在坡地社區現場同步新增與修改檢視資料,並立即查詢同筆坡地社區的歷史資料,將有助於追蹤坡地社區長期變化趨勢。

3.在坡地社區現場的檢視人員,可用數位相機將擷取的現場影像,經過記憶卡的轉置,從PDA端上傳照片至遠端資料庫中,也可從PDA中獲取最新的現場影像,經由圖像的顯示,對於坡地社區的災情將有更深刻的體認。

由於科技日新月異,PDA獨特的特點已被各領域加以廣泛使用,應用在土木工程上更有著截長補短之功效,而無線網路環境不但技術逐漸成熟且是目前資訊科技熱門的話題,結合PDA電子化資料的特性與無線網路行動化的優點可大幅度改善傳統坡地社區調查流程的作業時間與資料即時性,縮小坡地社區現場與防災應變中心的時空差距,減短緊急應變救災時間,有效減少損失。

柒、「PDA及藍芽數位式傾斜儀」之應用實例

PDA之藍芽功能可加以應用於大地監測工作上,如RST公司開發之藍芽數位式傾斜儀(Digital Inclinometer),針對傳統類比式傾斜儀量測系統之缺點,RST之藍芽無線傳輸之數位式傾斜儀,其特性為:1.PDA測讀器為,輕巧方便。2.以一般之PocketPC PDA作為測讀器,輕巧方便,並以藍芽技術進行無線傳輸,避免接頭接觸不良,影響測值。3.採數位輸出,讀數穩定且反應時間較類比式快4倍以上。4.量測數據可於現場立即繪圖顯示,且可以圖形判讀量測誤差,可於現地立刻得知量測資料品質。5.電纜輕量化,僅5.5mm O.D.,且使用Kevlar材質,強度較以往電纜更強。30m長度僅重1.4㎏,更易於山坡地、水壩量測攜帶。6.儀器長期之飄移值(off-set)可由電腦直接校正設定。7.傾斜儀接頭處長度變短,避免電纜接頭處碰撞管壁。碰撞管壁不僅易影響讀值,且易造成電纜接頭處接觸不良或浸水。8.電纜接頭防水達5,000psi9.24bit A/D解析量測精度更高。

 

7.1 藍芽數位式傾斜儀(Digital Inclinometer)

捌、「溪流邊坡現地調查PDA輔助系統」之應用

為提昇進行溪流邊坡調查之效率與資料正確性,中興大學水土保持學系將以PDA結合GPS與數位相機來進行溪流邊坡生態調查工作,並驗證以PDA進行溪流邊坡調查的可行性及有效性。該計畫所進行的溪流邊坡現地調查所得資料可作為界定各個重要影響因子的依據與數值分析模式之基本輸入參數,這些調查項目眾多,整理繁複,故將利用PDA輔助進行現場資料蒐集後,匯入地理資訊系統(GIS)作為屬性資訊,並利用PDA小型GPS裝置進行溪流之WGS84經緯度座標定位與記錄,成為GIS圖層上的空間資訊。使得每次調查後可迅速完成一個簡易的調查資料查詢系統,提昇現地調查資料的建檔與管理效率。

溪流邊坡PDA調查記錄表格之設計以選訂之典型溪流邊坡為主,記錄之項目包括溪流邊坡角度、高度、長度、邊坡材料、植生被覆、沖蝕淤積情形、破壞區域、保護工法型式、穩定性初評…等,並適度擴展記錄之詳細度與層次。PDA系統開發時需考慮溪流邊坡調查的特性與PDA螢幕大小限制,使調查人員能夠很清楚的使用點選或填寫方式記錄與檢視所調查的資料。

「溪流邊坡現地調查PDA輔助系統」之開發,該計畫將以PocketPC 2003作業系統為基礎,採用Visual Studio .net 2003開發PDA現地調查輔助程式與系統,開發流程如圖8.1所示。

 

8.1 「溪流邊坡現地調查PDA輔助系統」開發流程圖

玖、國外相關應用實例

9.1災害調查資料蒐集

Frost and Deaton (2001)應用PalmV PDA發展了一套震後災害調查資料蒐集系統,PQuake system,該系統可搭配數位相機、GPS等儀器,在地震之後作為現場勘災的輔助工具,記錄建物、維生管線、交通設備、大地結構物與與水壩等受損項目與受損狀況,以及該項目之GPS座標。如此,震災資訊可以快速取得,且很快的存入GIS資料庫進行展現,作地震災害GIS空間資料分析,以協助救災與復建的決策與資源分配。

9.2監測資料擷取器

PDA亦可應用在大地工程監測擷取與顯示上,Applied Geomechanics,Inc.(AGI,2001)使用PalmOS的相容機種Visor PDA,利用其擴充槽加裝一片小型的類比數位轉換器(AD converter),成為輕便的掌上型資料擷取器(Data Logger),稱為AD-Visor。可用來量測類比訊號輸出之大地監測儀器,如壓力計、變位計、傾度盤與傾度管等。如此,除體積小輕便外,現場量測到的數據可馬上檢視繪圖,感應器(sensor)的校正因子等亦可隨時檢查。

拾、結論與建議

藉由PDA的協助,已可將大地工程現場調查工作中大量的紙張、表單、人工處理作業自動化。透過紅外線、數據機、手機、網際網路與桌上型電腦交換資料的能力,更可大幅降低了工程師重複輸入和資料轉換的工作負擔。而迅速的圖報表繪製,亦提供工程師以更快速的方式,掌握大地工程的重點與特性。基於PDA在行動上的優點,國內外已相繼開發,未來將會有更多層面的應用。

誌謝

誠摯感謝以下單位與個人,他們所提供之資料充實了本文之內容。中興工程顧問社大地工程研究中心,台北科技大學土木系陳偉堯教授,台安工程顧問有限公司何應璋先生。

 

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