TWI593992B - 地層監測數據四維實境還原系統及其方法 - Google Patents

Description

地層監測數據四維實境還原系統及其方法

一種圖式繪製系統及其方法，尤其是指一種透過地層監測數據以進行坡地地表與地層的四維實境還原系統及其方法。

全球氣候的變遷，讓颱風及豪雨的強度較以往更為強烈，易造成土石流、邊坡滑動…等災害，隨著現代科技的進步，已經可以透過衛星隨時監測氣象變化，而讓人們提早開始進行對颱風的防災準備。但，豪雨造成的土石流等現象，由於影響因素眾多且範圍廣大，往往不容易事前預測。

為了更進一步可以提供土石流、邊坡滑動…等災害的預警，現有技術往往是提供災害發生當下的即時預警，且現有技術往往是透過坡地地表的監測來達到土石流、邊坡滑動…等災害的即時預警，但由於土石流、邊坡滑動…等災害發生的太快，現有技術所提供的即時預警往往成效不太，依然會發生生命財產的損失。

現有的坡地災害預警技術，一般是提供表面二維的圖式，表面二維的圖式的資訊中並未進行三維資訊重組也沒有時間的次序，並未提供坡地地層的監測以及依據時間對坡地地層的數據監控分析與實境還原，這也是現有坡地災害預警技術尚未提供的技術。

綜上所述，可知先前技術中長期以來一直存在現有坡地災害預警技術不具坡地地層的數據監控分析與三維以及時間序的實境還原的問題，因此有必要提出改進的技術手段，來解決此一問題。

有鑒於先前技術存在現有坡地災害預警技術不具坡地地層的數據監控分析與三維以及時間序的實境還原的問題，本發明遂揭露一種地層監測數據四維實境還原系統及其方法，其中：

本發明所揭露的地層監測數據四維實境還原系統，其包含：多個傾斜觀測管以及圖形繪製裝置；圖形繪製裝置更包含：連線模組、儲存模組、接收模組、計算模組以及實境繪製模組。

其中，每一個傾斜觀測管對應有地理訊息，傾斜觀測管與鄰近的傾斜觀測管以固定的間隔距離埋設於監測坡地的地層內，每一個傾斜觀測管內固定深度的間隔距離分別設置有傾斜觀測儀，每一個傾斜觀測儀為監測點用以監測上述監測坡地的地層內對應地層區域的監測數據，監測數據包含監測點的坡地傾向變化值與坡地走向變化值。

圖形繪製裝置的連線模組是用以分別與每一個傾斜觀測儀建立連線，並定時分別自每一個傾斜觀測儀獲得累積的監測數據，累積的監測數據即為前次獲得累積的監測數據至本次獲得累積的監測數據經累積的監測點監測數據；圖形繪製裝置的儲存模組是用以依據時間順序以及傾斜觀測儀設置於對應傾斜觀測管的深度順序儲存監測數據；圖形繪製裝置的接收模組是用以接收數據需求指令；圖形繪製裝置的計算模組是用以依據所述數據需求指令將每一個監測數據加以分別計算處理為對應的目標數據，以依據每一個目標數據分別計算出對應的一總和值、一方位角以及一全域方位角；及圖形繪製裝置的實境繪製模組是用以依據監測坡地的地理訊息、每一個監測點的所述總和值、每一個監測點的全域方位角以及被選取的時間點或是時間範圍繪製包含監測坡地表面與監測坡地地層的四維圖式，四維包含X軸、Y軸、Z軸以及時間軸，在顯示所述監測坡地表面與所述監測坡地地層的四維圖式時，即可依據時間軸的不同時間點呈現出所述監測坡地表面與所述監測坡地地層的三維圖式以及每一個監測點的總和值、每一個監測點的全域方位角的變化。

本發明所揭露的地層監測數據四維實境還原方法，其包含下列步驟：

首先，提供多個傾斜觀測管，每一個傾斜觀測管對應有地理訊息，傾斜觀測管與鄰近的傾斜觀測管以固定的間隔距離埋設於監測坡地的地層內，每一個傾斜觀測管內固定深度的間隔距離分別設置有傾斜觀測儀，每一個傾斜觀測儀為監測點用以監測上述監測坡地的地層內對應地層區域的監測數據，監測數據包含監測點的坡地傾向變化值與坡地走向變化值；接著，提供圖形繪製裝置，圖形繪製裝置分別與每一個傾斜觀測儀建立連線，並定時分別自每一個傾斜觀測儀獲得累積的監測數據，累積的監測數據即為前次獲得累積的監測數據至本次獲得累積的監測數據經累積的監測點監測數據；接著，圖形繪製裝置依據時間順序以及傾斜觀測儀設置於對應傾斜觀測管的深度順序儲存監測數據；接著，圖形繪製裝置接收數據需求指令；接著，圖形繪製裝置依據數據需求指令將每一個監測數據加以分別計算處理為對應的目標數據；接著，圖形繪製裝置依據每一個目標數據分別計算出對應的總和值、方位角以及全域方位角；最後，圖形繪製裝置依據監測坡地的地理訊息、每一個監測點的所述總和值、每一個監測點的全域方位角以及被選取的時間點或是時間範圍繪製包含監測坡地表面與監測坡地地層的四維圖式，四維包含X軸、Y軸、Z軸以及時間軸，在顯示所述監測坡地表面與所述監測坡地地層的四維圖式時，即可依據時間軸的不同時間點呈現出所述監測坡地表面與所述監測坡地地層的三維圖式以及每一個監測點的總和值、每一個監測點的全域方位角的變化。

本發明所揭露的系統及方法如上，與先前技術之間的差異在於本發明提供多個傾斜觀測管，每一個傾斜觀測管對應有地理訊息，每一個傾斜觀測管與鄰近的傾斜觀測管以固定的間隔距離埋設於監測坡地的地層內，每一個傾斜觀測管內固定深度的間隔距離分別設置有傾斜觀測儀，每一個傾斜觀測儀為監測點用以監測上述監測坡地的地層內對應地層區域的監測數據，監測數據包含監測點的坡地傾向變化值與坡地走向變化值，將監測數據提供至圖形繪製裝置以進行各項數據的計算，藉以依據監測坡地的地理訊息、每一個監測點的總和值、每一個監測點的全域方位角以及被選取的時間點或是時間範圍繪製監測坡地表面與監測坡地地層的四維圖式。

透過上述的技術手段，本發明可以達成提供坡地地層的數據監控分析與實境還原的坡地災害預警技術功效。

以下將配合圖式及實施例來詳細說明本發明的實施方式，藉此對本發明如何應用技術手段來解決技術問題並達成技術功效的實現過程能充分理解並據以實施。

以下首先要說明本發明所揭露的地層監測數據四維實境還原系統，並請參考「第1圖」至「第3B圖」所示，「第1圖」繪示為本發明地層監測數據四維實境還原系統的系統方塊圖；「第2圖」繪示為本發明地層監測數據四維實境還原的傾斜觀測管以及傾斜觀測儀配置示意圖；「第3A圖」以及「第3B圖」繪示為本發明地層監測數據四維實境還原方法的方法流程圖。

本發明所揭露的地層監測數據四維實境還原系統，其包含：多個傾斜觀測管10以及圖形繪製裝置20；圖形繪製裝置20更包含：連線模組21、儲存模組22、接收模組23、計算模組24以及實境繪製模組25。

每一個傾斜觀測管10對應有地理訊息（步驟101），地理訊息例如是：監測坡地的監測範圍、監測坡地的海拔高度、監測坡地的座標範圍…等，在此僅為舉例說明之，並不以此侷限本發明的應用範疇。

傾斜觀測管10與鄰近的傾斜觀測管10以固定的間隔距離埋設於監測坡地的地層內（步驟101），如「第2圖」所示，在監測坡地的範圍內，傾斜觀測管10與鄰近的傾斜觀測管10以固定4公尺的的間隔距離埋設第一傾斜觀測管101、第二傾斜觀測管102、第三傾斜觀測管103、第四傾斜觀測管104以及第五傾斜觀測管105，傾斜觀測管10與鄰近的傾斜觀測管10的間隔距離以及傾斜觀測管的數量在此僅為舉例說明之，並不以此侷限本發明的應用範疇。

每一個傾斜觀測管10內固定深度的間隔距離分別設置有傾斜觀測儀為監測點（步驟101），如「第2圖」所示，在第一傾斜觀測管101內固定3公尺的長度分別設置有第一傾斜觀測儀111、第二傾斜觀測儀112以及第三傾斜觀測儀113，且第一傾斜觀測儀111所在的地層區域為第一監測點121、第二傾斜觀測儀112所在的地層區域為第二監測點122以及第三傾斜觀測儀113所在的地層區域為第三監測點123。

在第二傾斜觀測管102內固定3公尺的長度分別設置有第四傾斜觀測儀114、第五傾斜觀測儀115以及第六傾斜觀測儀116，且第四傾斜觀測儀114所在的地層區域為第四監測點124、第五傾斜觀測儀115所在的地層區域為第五監測點125以及第六傾斜觀測儀116所在的地層區域為第六監測點126。

在第三傾斜觀測管103內固定3公尺的長度分別設置有第七傾斜觀測儀117、第八傾斜觀測儀118以及第九傾斜觀測儀119，且第七傾斜觀測儀117所在的地層區域為第七監測點127、第八傾斜觀測儀118所在的地層區域為第八監測點128以及第九傾斜觀測儀119所在的地層區域為第九監測點129。

而其餘第四傾斜觀測管104以及第五傾斜觀測管105內所設置的傾斜觀測儀以及對應的監測點可以參考上述說明之，傾斜觀測儀彼此之間的深度距離、傾斜觀測儀的數量以及監測點的數量僅為舉例說明之，並不以此侷限本發明的應用範疇。

上述傾斜觀測儀是用以監測上述監測坡地的地層內對應地層區域（即為監測點）的監測數據，監測數據包含監測坡地的地層內對應地層區域的坡地傾向變化值與坡地走向變化值（步驟101），坡地傾向變化值與坡地走向變化值包含有正值、負值以及零，坡地傾向變化值的正值即為坡地傾向變化往坡地傾向所定義的正向變化，坡地走向變化值的正值即為坡地走向變化往坡地走向所定義的正向變化，坡地傾向變化值的負值即為坡地傾向變化往坡地傾向所定義的負向變化，坡地走向變化值的負值即為坡地走向變化往坡地走向所定義的負向變化，上述坡地走向為岩層層面與水平切面所成直線的延伸方向，而坡地傾向為岩層的傾斜方向，與坡地走向垂直，並且坡地傾向變化值與坡地走向變化值為相同單位，例如：公尺、英尺…等，在此僅為舉例說明之，並不以此侷限本發明的應用範疇。

圖形繪製裝置20的連線模組21是用以分別與每一個傾斜觀測儀11透過有線傳輸方式或是無線傳輸方式建立連線，上述有線傳輸方式例如是：有線網路…等，上述無線傳輸方式例如是：Wi-Fi、第三代行動通訊技術（3rd-Generation，3G）、第四代行動通訊技術（The fourth generation of mobile phone mobile communication technology standards，4G）…等，在此僅為舉例說明之，並不以此侷限本發明的應用範疇，並定時分別自每一個傾斜觀測儀11獲得累積的監測數據，值得注意的是，累積的監測數據即為圖形繪製裝置20的連線模組21前次分別自每一個傾斜觀測儀獲得累積的監測數據的時間點開始至圖形繪製裝置20的連線模組21本次分別自每一個傾斜觀測儀獲得累積的監測數據的時間點為止，每一個傾斜觀測儀所累積的監測數據（步驟102）。

在圖形繪製裝置20的連線模組21自每一個傾斜觀測儀11分別獲得監測數據後，即可在透過圖形繪製裝置20的儲存模組22依據時間順序以及傾斜觀測儀設置於對應傾斜觀測管的深度順序儲存監測數據（步驟103），監測數據包含監測坡地的地層內對應地層區域（即為監測點）的坡地傾向變化值與坡地走向變化值，如「第4A圖」以及「第4B圖」所示，「第4A圖」以及「第4B圖」繪示為本發明地層監測數據四維實境還原的實際監測數據圖，在「第4A圖」以及「第4B圖」中是以單一傾斜觀測管中每隔3公尺的深度配置一個傾斜觀測儀所儲存的監測數據作為示意，其餘傾斜觀測管的監測數據如同「第4A圖」以及「第4B圖」所示，本發明並不以此為限制。

在「第4A圖」中為在2014年8月8日凌晨0點（即日期與時間301）在傾斜觀測管中每3公尺的深度302設置傾斜觀測儀所實際量測的監測數據分別為坡地傾向變化值303與坡地走向變化值304，以深度302為“15”公尺來說明，監測數據的坡地傾向變化值303為“0.29”以及監測數據的坡地走向變化值303為“-6.19”；以深度302為“21”公尺來說明，監測數據的坡地傾向變化值303為“0.75”以及監測數據的坡地走向變化值303為“1.48”，其餘的數據請參考「第4A圖」所示，在此不再進行贅述，且上述說明僅為舉例說明，並不以此侷限本發明的應用範疇。

在「第4B圖」中為在2014年8月7日凌晨0點（即日期與時間301）在傾斜觀測管中每3公尺的深度302設置傾斜觀測儀所實際量測的監測數據分別為坡地傾向變化值303與坡地走向變化值304，以深度302為“15”公尺來說明，監測數據的坡地傾向變化值303為“0.32”以及監測數據的坡地走向變化值303為“-6.11”；以深度302為“21”公尺來說明，監測數據的坡地傾向變化值303為“0.69”以及監測數據的坡地走向變化值303為“1.41”，其餘的數據請參考「第4B圖」所示，在此不再進行贅述，且上述說明僅為舉例說明，並不以此侷限本發明的應用範疇。

接著，當圖形繪製的需求產生時，圖形繪製裝置20的接收模組23即自使用者介面（例如：下拉式選單、選項…等，在此僅為舉例說明之，並不以此侷限本發明的應用範疇）會接收數據需求指令（步驟104），上述數據需求指令包含原始數據、累積監測數據、累積監測增減數據以及監測增減數據…等，在此僅為舉例說明之，並不以此侷限本發明的應用範疇。

接著，請同時參考「第4A圖」、「第4B圖」、「第5A圖」至「第5D圖」所示，「第5A圖」至「第5D圖」繪示為本發明地層監測數據四維實境還原的實際數據計算結果圖。

圖形繪製裝置20的計算模組24會先依據數據需求指令將每一個監測數據加以分別計算處理為對應的目標數據（步驟105），而目標數據是分別進行下列計算處理：

當為數據需求指令為原始數據時：

；

在「第4A圖」以及「第5A圖」所示，圖形繪製裝置20的計算模組24計算處理目標數據的以深度為“15”公尺來說明，目標數據40的坡地傾向變化值401為“0.29”以及目標數據40的坡地走向變化值402為“-6.19”與監測數據30的坡地傾向變化值303為“0.29”以及監測數據30的坡地走向變化值303為“-6.19”相同，其餘的數據請參考「第4A圖」以及「第5A圖」所示，在此不再進行贅述，且上述說明僅為舉例說明，並不以此侷限本發明的應用範疇。

當數據需求指令為累積監測數據時：

；

在「第4A圖」以及「第5B圖」所示，圖形繪製裝置20的計算模組24計算處理目標數據的以深度為“33”公尺來說明，目標數據40的坡地傾向變化值401為“-12.99”為監測數據30中深度為“33”公尺、“36”公尺以及“39”公尺的坡地傾向變化值303的加總，即為“-8.59 + (-4.39) + 0 = -12.99”，目標數據40的坡地走向變化值402為“-20.54”為監測數據30中深度為“33”公尺、“36”公尺以及“39”公尺的坡走傾向變化值304的加總，即為“-9.87 + (-10.67) + 0 = -20.54”，其餘的數據的計算過程可以參考上述說明以及參考「第4A圖」以及「第5B圖」所示，在此不再進行贅述，且上述說明僅為舉例說明，並不以此侷限本發明的應用範疇。

當數據需求指令為累積監測增減數據時：

；及

在「第4A圖」、「第4B圖」、「第5B圖」以及「第5C圖」所示，圖形繪製裝置20的計算模組24計算處理目標數據的以深度為“33”公尺來說明，目標數據40的坡地傾向變化值401為累積監測數據中深度為“33”公尺的坡地傾向變化值減去前次累積監測數據中深度為“33”公尺的坡地傾向變化值，累積監測數據中深度為“33”公尺的坡地傾向變化值為“-12.99”（即為「第5B圖」中的坡地傾向變化值401），前次累積監測數據中深度為“33”公尺的坡地傾向變化值為“-13.06”（為“-8.63 + (-4.44) + 0 = -13.06”，請參考「第4B圖」以及說明「第5B圖」的計算過程所計算得到），目標數據40的坡地傾向變化值401即為“-12.99 - (-13.06) = 0.08”。

圖形繪製裝置20的計算模組24計算處理目標數據的以深度為“33”公尺來說明，目標數據40的坡地走向變化值401為累積監測數據中深度為“33”公尺的坡地走向變化值減去前次累積監測數據中深度為“33”公尺的坡地走向變化值，累積監測數據中深度為“33”公尺的坡地走向變化值為“-20.54”（即為「第5B圖」中的坡地走向變化值402），前次累積監測數據中深度為“33”公尺的坡地傾向變化值為“-20.54”（為“-9.88 + (-10.66) + 0 = -20.54”，請參考「第4B圖」以及說明「第5B圖」的計算過程所計算得到），目標數據40的坡地走向變化值402即為“-20.54 - (-20.54) = 0”。

其餘的數據的計算過程可以參考上述說明以及參考「第4A圖」、「第4B圖」、「第5B圖」以及「第5C圖」所示，在此不再進行贅述，且上述說明僅為舉例說明，並不以此侷限本發明的應用範疇。

當數據需求指令為監測增減數據時：

。

在「第5C圖」以及「第5D圖」所示，圖形繪製裝置20的計算模組24計算處理目標數據的以深度為“33”公尺來說明，目標數據40的坡地傾向變化值401為“0.04”為累積監測增減數據中深度為“33”公尺的坡地傾向變化值（即為「第5C圖」中的坡地傾向變化值401）減去累積監測增減數據中深度為“36”公尺的坡地傾向變化值（即為「第5C圖」中的坡地傾向變化值401），即為“0.08 – 0.04 = 0.04”，目標數據40的坡地走向變化值402為“0”為監測數據30中深度為“33”公尺的坡地走向變化值（即為「第5C圖」中的坡地走向變化值402）減去累積監測增減數據中深度為“36”公尺的坡地走向變化值（即為「第5C圖」中的坡地走向變化值402），即為“-0.01 - (-0.01) = 0”，其餘的數據的計算過程可以參考上述說明以及參考「第5C圖」以及「第5D圖」所示，在此不再進行贅述，且上述說明僅為舉例說明，並不以此侷限本發明的應用範疇。

接著，請同時參考「第5A圖」至「第5D圖」所示，當圖形繪製裝置20的計算模組24依據數據需求指令將每一個監測數據加以分別計算處理為對應的目標數據之後，圖形繪製裝置20的計算模組24即可依據每一個目標數據分別計算出對應的總和值、方位角以及全域方位角（步驟106），而總和值、方位角以及全域方位角是分別透過下列公式所分別計算得到：

；

；

其中，若該監測點坡地走向的目標數據為0且該監測點坡地傾向的目標數據大於0時，則方位角為90度；若該監測點坡地走向的目標數據為0且該監測點坡地傾向的目標數據小於0時，則方位角為負90度；

；

；

；或

。

以「第5A圖」中以深度為“15”公尺來說明，目標數據40的坡地傾向變化值401為“0.29”以及目標數據40的坡地走向變化值402為“-6.19”，總和值403即為 ，方位角404即為 ，此時由於目標數據40的坡地傾向變化值401大於等於0，目標數據40的坡地走向變化值402小於0，以及方位角小於0，則 ，其餘「第5A圖」至「第5D圖」中的所有目標數據的計算過呈上述說明，在此不再進行贅述，且上述說明僅為舉例說明，並不以此侷限本發明的應用範疇。

接著，請參考「第6A圖」至「第6C圖」所示，「第6A圖」至「第6C圖」繪示為本發明地層監測數據四維實境還原的實際監測坡地表面與監測坡地地層的於不同時間點的四維圖。

圖形繪製裝置20的計算模組24經過上述計算後，即可透過圖形繪製裝置20的實境繪製模組25依據監測坡地的地理訊息、每一個監測點的總和值403、每一個監測點的全域方位角（每一個監測點的總和值403以及每一個監測點的全域方位角在四維圖式50中是以向量方式作為呈現，在此僅為舉例說明之，並不以此侷限本發明的應用範疇）以及被選取的時間點或是時間範圍繪製監測坡地表面與監測坡地地層的四維圖式50，四維包含X軸、Y軸、Z軸以及時間軸，在顯示監測坡地表面與監測坡地地層的四維圖式50時，即可依據時間軸的不同時間點呈現出監測坡地表面與監測坡地地層的三維圖式以及每一個監測點的總和值、每一個監測點的全域方位角的變化（步驟107）。

在「第6A圖」中是以時間點為“2014年8月9日凌晨0點”的監測坡地表面與監測坡地地層的四維圖式50，在「第6B圖」中是以時間點為“2014年8月10日凌晨0點”的監測坡地表面與監測坡地地層的四維圖式50，以及在「第6C圖」中是以時間點為“2014年8月11日凌晨0點”的監測坡地表面與監測坡地地層的四維圖式50，然而在「第6A圖」至「第6C圖」中雖然不能明顯得看出每一個監測點的總和值、每一個監測點的全域方位角的變化，但由實際的監測數據以及計算出的目標數據、總和值、方位角以及全域方位角，可以明確的知道每一個監測點的總和值、每一個監測點的全域方位角依然是具有變化。

除此之外，圖形繪製裝置20的實境繪製模組25更包含提供被繪製的監測坡地表面與監測坡地地層的四維圖式於被選定的時間點進行三維旋轉，請參考「第7A圖」至「第7C圖」，「第7A圖」至「第7C圖」繪示為本發明地層監測數據四維實境還原的實際監測坡地表面與監測坡地地層的三維旋轉圖，在「第7A圖」至「第7C圖」可以明顯看出被繪製的監測坡地表面與監測坡地地層的四維圖式於被選定的時間點進行三維旋轉所呈現出不同的顯示態樣。

除此之外，圖形繪製裝置20的實境繪製模組25更包含提供被選取的監測點、對應被選取的監測點的總和值、對應被選取的監測點的全域方位角以及被選取的時間範圍繪製所述監測點的移動趨勢三維圖式，三維包含X軸、Y軸以及時間軸，請參考「第8A圖」至「第8C圖」所示，「第8A圖」至「第8C圖」繪示為本發明地層監測數據四維實境還原的實際監測坡地表面與監測坡地地層的移動趨勢三維示意圖。

在「第8A圖」中是以單一監測點60（即為單一傾斜觀測儀）作為示意，於第一時間點在監測點60所計算出的監測點的總和值以及監測點的全域方位角以第一向量61為圖面的示意，表示監測點60會移動至第一向量61的向量終點。

在「第8B圖」即是於第二時間點在監測點60移動至第一向量61的向量終點後，所計算出的監測點的總和值以及監測點的全域方位角以第二向量62為圖面的示意，表示監測點60會從第一向量61的向量終點移動至第二向量62的向量終點。

在「第8C圖」即是於第三時間點在監測點60移動至第二向量62的向量終點後，所計算出的監測點的總和值以及監測點的全域方位角以第三向量63為圖面的示意，表示監測點60會從第二向量62的向量終點移動至第三向量63的向量終點。

值得注意的是，在「第8A圖」至「第8C圖」中是以較為顯著的方式作為監測點移動的示意，當監測坡地並未產生顯著滑動時，監測點應會在特定範圍之內偏移而已，當監測坡地產生顯著滑動時，監測點才會呈現出明顯的移動，且經過不斷的時間點演進，即可呈現出監測點一段時間所呈現的走向，藉以進一步提供監測坡地狀態的判斷。

在上述圖形繪製裝置20的計算模組24分別計算目標數據、總和值、方位角以及全域方位角的過程中，圖形繪製裝置20的儲存模組22更可分別對應儲存。

綜上所述，可知本發明與先前技術之間的差異在於本發明提供多個傾斜觀測管，每一個傾斜觀測管對應有地理訊息，每一個傾斜觀測管固定長度以及寬度的間隔距離分別埋設於監測坡地的地層內，每一個傾斜觀測管內固定深度的間隔距離分別設置有傾斜觀測儀為監測點，每一個傾斜觀測儀用以監測上述監測坡地的地層內對應地層區域的監測數據，監測數據包含監測坡地的地層內對應地層區域的坡地傾向變化值與坡地走向變化值，將監測數據提供至圖形繪製裝置以進行各項數據的計算，藉以依據監測坡地的地理訊息、每一個監測點總和監測增減值、每一個監測數據的監測點總和監測增減全域方位角以及被選取的時間點或是時間範圍繪製監測坡地表面與監測坡地地層的四維圖式。

藉由此一技術手段可以來解決先前技術所存在現有坡地災害預警技術不具坡地地層的數據監控分析與實境還原的問題，進而達成提供坡地地層的數據監控分析與實境還原的坡地災害預警技術功效。

雖然本發明所揭露的實施方式如上，惟所述的內容並非用以直接限定本發明的專利保護範圍。任何本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明所揭露的精神和範圍的前提下，可以在實施的形式上及細節上作些許的更動。本發明的專利保護範圍，仍須以所附的申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧傾斜觀測管
101‧‧‧第一傾斜觀測管
102‧‧‧第二傾斜觀測管
103‧‧‧第三傾斜觀測管
104‧‧‧第四傾斜觀測管
105‧‧‧第五傾斜觀測管
11‧‧‧傾斜觀測儀
111‧‧‧第一傾斜觀測儀
112‧‧‧第二傾斜觀測儀
113‧‧‧第三傾斜觀測儀
114‧‧‧第四傾斜觀測儀
115‧‧‧第五傾斜觀測儀
116‧‧‧第六傾斜觀測儀
117‧‧‧第七傾斜觀測儀
118‧‧‧第八傾斜觀測儀
119‧‧‧第九傾斜觀測儀
121‧‧‧第一監測點
122‧‧‧第二監測點
123‧‧‧第三監測點
124‧‧‧第四監測點
125‧‧‧第五監測點
126‧‧‧第六監測點
127‧‧‧第七監測點
128‧‧‧第八監測點
129‧‧‧第九監測點
20‧‧‧圖形繪製裝置
21‧‧‧連線模組
22‧‧‧儲存模組
23‧‧‧接收模組
24‧‧‧計算模組
25‧‧‧實境繪製模組
30‧‧‧監測數據
301‧‧‧日期與時間
302‧‧‧深度
303‧‧‧坡地傾向變化值
304‧‧‧坡地走向變化值
40‧‧‧目標數據
401‧‧‧坡地傾向變化值
402‧‧‧坡地走向變化值
403‧‧‧總和值
404‧‧‧方位角
405‧‧‧全域方位角
50‧‧‧四維圖式
60‧‧‧監測點
61‧‧‧第一向量
62‧‧‧第二向量
63‧‧‧第三向量
步驟 101‧‧‧提供多個傾斜觀測管，每一個傾斜觀測管對應有地理訊息，傾斜觀測管與鄰近的傾斜觀測管以固定的間隔距離埋設於監測坡地的地層內，每一個傾斜觀測管內固定深度的間隔距離分別設置有傾斜觀測儀，每一個傾斜觀測儀為監測點用以監測上述監測坡地的地層內對應地層區域的監測數據，監測數據包含點側點的坡地傾向變化值與坡地走向變化值
步驟 102‧‧‧提供圖形繪製裝置，圖形繪製裝置分別與每一個傾斜觀測儀建立連線，並定時分別自每一個傾斜觀測儀獲得累積的監測數據，累積的監測數據即為前次獲得累積的監測數據至本次獲得累積的監測數據經累積的監測點監測數據
步驟 103‧‧‧圖形繪製裝置依據時間順序以及傾斜觀測儀設置於對應傾斜觀測管的深度順序儲存監測數據
步驟 104‧‧‧圖形繪製裝置接收數據需求指令
步驟 105‧‧‧圖形繪製裝置依據數據需求指令將每一個監測數據加以分別計算處理為對應的目標數據
步驟 106‧‧‧圖形繪製裝置依據每一個目標數據分別計算出對應的總和值、方位角以及全域方位角
步驟 107‧‧‧圖形繪製裝置依據監測坡地的地理訊息、每一個監測點的總和值、每一個監測點的全域方位角以及被選取的時間點或是時間範圍繪製包含監測坡地表面與監測坡地地層的四維圖式，四維包含X軸、Y軸、Z軸以及時間軸，在顯示監測坡地表面與監測坡地地層的四維圖式時，即可依據時間軸的不同時間點呈現出監測坡地表面與監測坡地地層的三維圖式以及每一個監測點的總和值、每一個監測點的全域方位角的變化

第1圖繪示為本發明地層監測數據四維實境還原系統的系統方塊圖。 第2圖繪示為本發明地層監測數據四維實境還原的傾斜觀測管以及傾斜觀測儀配置示意圖。 第3A圖以及第3B圖繪示為本發明地層監測數據四維實境還原方法的方法流程圖。 第4A圖以及第4B圖繪示為本發明地層監測數據四維實境還原的實際監測數據圖。 第5A圖至第5D圖繪示為本發明地層監測數據四維實境還原的實際數據計算結果圖。 第6A圖至第6C圖繪示為本發明地層監測數據四維實境還原的實際監測坡地表面與監測坡地地層的於不同時間點的四維圖。 第7A圖至第7C圖繪示為本發明地層監測數據四維實境還原的實際監測坡地表面與監測坡地地層的三維旋轉圖。 第8A圖至第8C圖繪示為本發明地層監測數據四維實境還原的實際監測坡地表面與監測坡地地層的移動趨勢三維示意圖。

步驟104‧‧‧圖形繪製裝置接收數據需求指令

步驟105‧‧‧圖形繪製裝置依據數據需求指令將每一個監測數據加以分別計算處理為對應的目標數據

步驟106‧‧‧圖形繪製裝置依據每一個目標數據分別計算出對應的總和值、方位角以及全域方位角

步驟107‧‧‧圖形繪製裝置依據監測坡地的地理訊息、每一個監測點的總和值、每一個監測點的全域方位角以及被選取的時間點或是時間範圍繪製包含監測坡地表面與監測坡地地層的四維圖式，四維包含X軸、Y軸、Z軸以及時間軸，在顯示監測坡地表面與監測坡地地層的四維圖式時，即可依據時間軸的不同時間點呈現出監測坡地表面與監測坡地地層的三維圖式以及每一個監測點的總和值、每一個監測點的全域方位角的變化

Claims (10)

1. 一種地層監測數據四維實境還原系統，其包含： 多個傾斜觀測管，每一個傾斜觀測管對應有一地理訊息，傾斜觀測管與鄰近的傾斜觀測管以固定的間隔距離埋設於一監測坡地的地層內，每一個傾斜觀測管內固定深度的間隔距離分別設置有傾斜觀測儀，每一個傾斜觀測儀為一監測點用以監測所述監測坡地的地層內對應地層區域的一監測數據，所述監測數據包含所述監測點的坡地傾向變化值與坡地走向變化值；及 一圖形繪製裝置，所述圖形繪製裝置更包含： 一連線模組，用以分別與每一個傾斜觀測儀建立連線，並定時分別自每一個傾斜觀測儀獲得累積的所述監測數據，累積的所述監測數據即為前次獲得累積的所述監測數據至本次獲得累積的所述監測數據經累積的監測點監測數據； 一儲存模組，用以依據時間順序以及所述傾斜觀測儀設置於對應傾斜觀測管的深度順序儲存所述監測數據； 一接收模組，用以接收一數據需求指令； 一計算模組，用以依據所述數據需求指令將每一個監測數據加以分別計算處理為對應的目標數據，以依據每一個目標數據分別計算出對應的一總和值、一方位角以及一全域方位角；及 一實境繪製模組，用以依據所述監測坡地的地理訊息、每一個監測點的所述總和值、每一個監測點的所述全域方位角以及被選取的時間點或是時間範圍繪製包含所述監測坡地表面與所述監測坡地地層的四維圖式，四維包含X軸、Y軸、Z軸以及時間軸，在顯示所述監測坡地表面與所述監測坡地地層的四維圖式時，即可依據時間軸的不同時間點呈現出所述監測坡地表面與所述監測坡地地層的三維圖式以及每一個監測點的所述總和值、每一個監測點的所述全域方位角的變化。
2. 如申請專利範圍第1項所述的地層監測數據四維實境還原系統，其中所述數據需求指令包含原始數據、累積監測數據、累積監測增減數據以及監測增減數據。
3. 如申請專利範圍第2項所述的地層監測數據四維實境還原系統，其中： 所述計算模組依據所述數據需求指令將每一個監測數據加以分別計算處理為對應的目標數據是分別進行下列計算處理： 當所述數據需求指令為原始數據時： ； 當所述數據需求指令為累積監測數據時： ； 當所述數據需求指令為累積監測增減數據時： ；及 當所述數據需求指令為監測增減數據時： ； 所述計算模組依據每一個目標數據分別計算出對應的所述總和值、所述方位角是分別透過下列公式所得到： ；及 ； 其中，若該監測點坡地走向的目標數據為0且該監測點坡地傾向的目標數據大於0時，則所述方位角為90度；若該監測點坡地走向的目標數據為0且該監測點坡地傾向的目標數據小於0時，則所述方位角為負90度；及 所述計算模組依據每一個目標數據分別計算出對應的所述全域方位角透過下列公式所得到： ； ； ；或 。
4. 如申請專利範圍第1項所述的地層監測數據四維實境還原系統，其中所述實境繪製模組更包含提供被繪製的所述監測坡地表面與所述監測坡地地層的四維圖式的於被選定的時間點進行三維旋轉。
5. 如申請專利範圍第1項所述的地層監測數據四維實境還原系統，其中所述實境繪製模組更包含依據被選取的所述監測點、對應被選取的所述監測點的所述總和值、對應被選取的所述監測點的所述全域方位角以及被選取的時間範圍繪製所述監測點的移動趨勢三維圖式，三維包含X軸、Y軸以及時間軸。
6. 一種地層監測數據四維實境還原方法，其包含： 提供多個傾斜觀測管，每一個傾斜觀測管對應有一地理訊息，傾斜觀測管與鄰近的傾斜觀測管以固定的間隔距離埋設於一監測坡地的地層內，每一個傾斜觀測管內固定深度的間隔距離分別設置有傾斜觀測儀，每一個傾斜觀測儀為一監測點用以監測所述監測坡地的地層內對應地層區域的一監測數據，所述監測數據包含所述監測點的坡地傾向變化值與坡地走向變化值； 提供一圖形繪製裝置，所述圖形繪製裝置分別與每一個傾斜觀測儀建立連線，並定時分別自每一個傾斜觀測儀獲得累積的所述監測數據，累積的所述監測數據即為前次獲得累積的所述監測數據至本次獲得累積的所述監測數據經累積的監測點監測數據； 所述圖形繪製裝置依據時間順序以及所述傾斜觀測儀設置於對應傾斜觀測管的深度順序儲存所述監測數據； 所述圖形繪製裝置接收一數據需求指令； 所述圖形繪製裝置依據所述數據需求指令將每一個監測數據加以分別計算處理為對應的目標數據； 所述圖形繪製裝置依據每一個目標數據分別計算出對應的一總和值、一方位角以及一全域方位角；及 所述圖形繪製裝置依據所述監測坡地的地理訊息、每一個監測點的所述總和值、每一個監測點的所述全域方位角以及被選取的時間點或是時間範圍繪製包含所述監測坡地表面與所述監測坡地地層的四維圖式，四維包含X軸、Y軸、Z軸以及時間軸，在顯示所述監測坡地表面與所述監測坡地地層的四維圖式時，即可依據時間軸的不同時間點呈現出所述監測坡地表面與所述監測坡地地層的三維圖式以及每一個監測點的所述總和值、每一個監測點的所述全域方位角的變化。
7. 如申請專利範圍第6項所述的地層監測數據四維實境還原方法，其中所述圖形繪製裝置接收所述數據需求指令的步驟中，所述數據需求指令包含原始數據、累積監測數據、累積監測增減數據以及監測增減數據。
8. 如申請專利範圍第6項所述的地層監測數據四維實境還原方法，其中： 所述圖形繪製裝置依據所述數據需求指令將每一個監測數據加以分別計算處理為對應的目標數據是是分別進行下列計算處理： 當所述數據需求指令為原始數據時： ； 當所述數據需求指令為累積監測數據時： ； 當所述數據需求指令為累積監測增減數據時： ；及 當所述數據需求指令為監測增減數據時： ； 所述圖形繪製裝置依據每一個目標數據分別計算出對應的所述總和值、所述方位角是分別透過下列公式所得到： ；及 ； 其中，若該監測點坡地走向的目標數據為0且該監測點坡地傾向的目標數據大於0時，則所述方位角為90度；若該監測點坡地走向的目標數據為0且該監測點坡地傾向的目標數據小於0時，則所述方位角為負90度；及 所述圖形繪製裝置依據每一個目標數據分別計算出對應的所述全域方位角是透過下列公式所得到：。 ； ； ；或 。
9. 如申請專利範圍第6項所述的地層監測數據四維實境還原方法，其中所述圖形繪製裝置依據所述監測坡地的地理訊息、每一個監測點的所述總和值、每一個監測點的所述全域方位角以及被選取的時間點或是時間範圍繪製所述監測坡地表面與所述監測坡地地層的四維圖式，四維包含X軸、Y軸、Z軸以及時間軸，在顯示所述監測坡地表面與所述監測坡地地層的四維圖式時，即可依據時間軸的不同時間點呈現出所述監測坡地表面與所述監測坡地地層的三維圖式以及每一個監測點的所述總和值、每一個監測點的所述全域方位角的變化的步驟中，更包含所述圖形繪製裝置提供被繪製的所述監測坡地表面與所述監測坡地地層的四維圖式的於被選定的時間點進行三維旋轉的步驟。
10. 如申請專利範圍第6項所述的地層監測數據四維實境還原方法，其中所述地層監測數據四維實境還原方法更包含依據被選取的所述監測點、對應被選取的所述監測點的所述總和值、對應被選取的所述監測點的所述全域方位角以及被選取的時間範圍繪製所述監測點的移動趨勢三維圖式，三維包含X軸、Y軸以及時間軸的步驟。