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研究生： 林旂萍
LIN, Chi Ping
論文名稱： 清水地熱區淺層構造之透地雷達測勘
GPR imaging of a shallow structure in the Chingshui geothermal field
指導教授： 鄭懌
Jeng, Yih
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 地球科學系
Department of Earth Sciences
論文出版年： 2012
畢業學年度： 100
語文別： 中文
論文頁數： 82
中文關鍵詞： 清水地熱 、地熱 、GPR 、透地雷達 、IIR 、FIR
論文種類： 學術論文
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    • 隨著透地雷達透地雷達（ground penetrating radar，簡稱 GPR）之軟、硬體不斷的發展，透地雷達技術以其非破壞性之探測、高分辨率又直觀的圖像以及準確的解釋成果等優點逐漸被人們所熟知和認可，並被廣泛地應用於工程測勘，尤其近幾年來，透地雷達應用於地下水位調查、海水入侵調查、裂隙調查等含水區領域已有不少成功的範例。雖然應用領域日益廣泛，但較少研究將透地雷達應用於溫泉區域。
    本研究將透地雷達應用於清水地熱區，使用 50 MHz分離式透地雷達對清水地熱區做淺層測勘，利用雷達波反射信號在剖面的形態來判讀地熱區淺層之結構。但透地雷達使用上經常遇到人為與環境影響而引起干擾信號，俗稱雜信(波)，而雜信會造成對於原始波形特徵的辨認及原始信號內部蘊含資料的擷取造成困擾。本研究為了去除地質雷達探測過程中出現的水平雜信事件(events)，在傳統線性濾波技術的基礎上，以不遺失原始信號所含有資訊為前提，將（finite impulse response，簡稱FIR）和（infinite impulse response，簡稱IIR）濾波器相結合，提出了一種去除水平雜信之流程，其中除了利用反褶積處理方法獲得預測值與實際測量值之間的相關係數外，也根據其相關係數合併進行其他傳統線性濾波方法加以處理，並提供實現去除水平雜信的流程圖。最後將此流程應用於實際探測清水地熱區的透地雷達數據中，結果表明該方法亦能有效去除水平雜信，其結果令人滿意。

    摘要…………………………………………………………………………..…I 目錄………….……………………..…………………………………….…...III 圖目…………………………………………………………….……………...V 表目………………………………………………………………………....VIII 第一章序論………………………………………………………………….…1 1-1研究動機……………..……..……..…..…….…………….….…1 1-2研究方法…………………..………………….………………....2 1-3前人研究…....……………………………………..…..............…3 1-4本文介紹…....……………………………………..…..................4 第二章區域背景介紹………………….………..……………………………..5 2-1引言…....……………...………………….....…............................5 2-2透地雷達簡介……….…………….……………….….…….…..5 2-3 地熱的用途………………………………………….….……...17 2-4 清水地熱開發…………………..…………………..….……... 19 2-5 清水地熱未來的發展…………..…………………….…..……24 第三章理論基礎…………………………………..……………….........……26 3-1引言………………………………………………………..……26 3-2透地雷達簡介………………………..….……………..……….26 3-2資料處理流程…………..……………..….…………………….28 3-3 電磁理論………………………………..…...………………….30 3-3.1電磁波特性……………….……………..…...….....…….30 3-3.2 地層電性參數…………….……………..…...….....…….33 3-3.3 透地雷達解析能力……….……………..…...….....…….38 3-4傳統濾波方法………………………..…...………….……..…..40 第四章野外測勘及資料處理流程…………………….…………..……........42 4-1測勘儀器及野外測勘程序…………………….……....…..........42 4-1.1測勘儀器……………….…………………....….....…..….42 4-1.2野外測勘程序…………………………………...….…….45 4-1.3 參數設定………….………………………………….…..47 4-2資料處理流程…………………………………………..……….49 第五章野外測勘及資料處理流程…………………….………………..........72 5-1引言…………………………………………….……...…...........72 5-2 透地雷達於清水地熱區收集資料……………….…….………73 5-3 透地雷達於清水地熱區資料分析討論……….…….…...…….74 第六章結論………………………………….…………………………..........81 參考文獻……………………………….…………………………………......82   圖目 圖2.1經濟部中央地質調查所之台灣地質全圖…………………………...11 圖2.2 宜蘭縣地質圖……………………………………………………..…..12 圖2.3 清水地熱之鄰近地質圖………………………………………………13 圖2.4 本研究區域之衛星圖…………………………………………………13 圖2.5 清水地熱區域地層線性構造方向與分布區域……………………....14 圖2.6 本研究區方位之南北向一景…………………………………………14 圖2.7本研究區方位之東西向一景…………………………………………15 圖2.8 本研究區儀器擺設點與五條測線圖…………………………………15 圖2.9 深部地熱水沿地層破裂面流至地表的現象圖………………………16 圖2.10 地熱區附近地層的滲水常見褐色的鐵質沈澱物圖..………………16 圖2.11清水地熱系統示意圖……………………...........................…………18 圖2.12 清水溪河床上噴氣孔圖…………………..........................…………21 圖2.13 廢棄的清水發電廠圖…………………..........................……………21 圖2.14 清水地區等溫線分佈圖.………………..........................……...……22 圖3.1常見透地雷達施測方法圖………..………………………………….28 圖3.2雷達波傳遞示意圖……………………………………………………28 圖3.3 反射係數示意圖………………………………………………………36 圖3.4 夫瑞奈帶示意圖………………………………………………………39 圖4.1MALÅ ProEx透地雷達系統全圖………………………..…….…...44 圖4.2ProEx主機單元圖…………………………………………….………45 圖4.3 50MHz分離式天線進行等支距測勘時之固定式安裝圖……….......45 圖4.4本研究之野外測勘程序結構圖…………...…..……………….……..47 圖4.5資料處理流程圖……………………………………………….….…..49 圖4.6第一條測線之原始資料圖………………………..…………………..50 圖4.7第二條測線之原始資料圖………….………………..…………..…..51 圖4.8 第三條測線之原始資料圖………….………………..…………..…..51 圖4.9第四條測線之原始資料圖………….………………..…………..…..52 圖4.10第五條測線之原始資料圖………….…………..…..…………..…..52 圖4.11 第一條測線經背景移除後之處理圖.………………..………..……53 圖4.12 第二條測線經背景移除後之處理圖.………………..………..……54 圖4.13 第三條測線經背景移除後之處理圖.………………..………..……54 圖4.14 第四條測線經背景移除後之處理圖.………………..………..……55 圖4.15 第五條測線經背景移除後之處理圖.………………..………..……55 圖4.16 第一條測線經帶通濾波器之處理圖.………………..………..……56 圖4.17 第二條測線經帶通濾波器之處理圖.………………..………..……57 圖4.18 第三條測線經帶通濾波器之處理圖.………………..………..……57 圖4.19 第四條測線經帶通濾波器之處理圖.………………..………..……58 圖4.20 第五條測線經帶通濾波器之處理圖.………………..………..……58 圖4.21 第一條測線運用反摺積方法之處理圖.………..……..……………60 圖4.22 第二條測線運用反摺積方法之處理圖.………..……..……………60 圖4.23 第三條測線運用反摺積方法之處理圖.………..……..……………61 圖4.24 第四條測線運用反摺積方法之處理圖.………..……..……………61 圖4.25 第五條測線運用反摺積方法之處理圖.………..……..……………62 圖4.26 第一條測線經水平濾波之處理圖.……………..……..……………63 圖4.27 第二條測線經水平濾波之處理圖.……………..……..……………64 圖4.28 第三條測線經水平濾波之處理圖.……………..……..……………64 圖4.29 第四條測線經水平濾波之處理圖.……………..……..……………65 圖4.30 第五條測線經水平濾波之處理圖.……………..……..……………65 圖4.31 第一條測線經信號移位方法之處理圖.…….………..……..………67 圖4.32 第二條測線經信號移位方法之處理圖.…….………..……..………67 圖4.33 第三條測線經信號移位方法之處理圖.…….………..……..………68 圖4.34 第四條測線經信號移位方法之處理圖.…….………..……..………68 圖4.35 第五條測線經信號移位方法之處理圖.…….………..……..………69 圖4.36 異常物之雷達波信號示意圖.…….…………………..……..………70 圖4.37 Text格式開啟結果圖.……….….…………………..……..………71 圖5.1 第一條測線未經水平濾波之處理圖………………...…………….....75 圖5.2 第一條測線經傳統線性濾波之處理圖………………...………….....75 圖5.3 第二條測線未經水平濾波之處理圖………………...…………….....76 圖5.4 第二條測線經傳統線性濾波之處理圖………………...………….....76 圖5.5 第三條測線未經水平濾波之處理圖………………...…………….....77 圖5.6 第三條測線經傳統線性濾波之處理圖………………...………….....77 圖5.7 第四條測線未經水平濾波之處理圖………………...…………….....78 圖5.8 第四條測線經傳統線性濾波之處理圖………………...………….....78 圖5.9 第五條測線未經水平濾波之處理圖………………...…………….....79 圖5.10第五條測線經傳統線性濾波之處理圖……………...………….......79 圖5.11透地雷達於施測時儀器離地距離圖………………...………….......80 圖5.12 透地雷達於施測時與基盤高度距離圖………………...……….......80   表目 表2.1本研究測區由老至新之地質概況表………….……………………...6 表2.2 中油公司於清水地熱區之七口深井資料表…….…………………...23 表3.1 典型的電阻率及相對介電常數表……………….…………………...37 表4.1天線頻率與穿透深度關係表………………………………..………..45 表5.1本研究之五條測線所使用之參數表………………………..………..73

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