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二維有限推移式造波水槽之瞬時波動解析
(2006)
張憲國
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CHANG HSIEN-KUO
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交通大學土木工程系
一些海岸工程的研究集中於特殊的單一波浪，或是一群指定如波高和週期等的波浪所造成的安全影響，因此，推算水槽中的瞬時波浪對於這些問題來說是非常重要的課題。在本研究將提出在有限長度水槽中，藉由週期振盪的推移式從靜止開始造波的卡氏座標的解析解。這些解可清楚地說明推導每一個公式的物理意義。並且在週期運動造波板之試驗驗證理論之正確性。解釋及預測在前波之傳遞之機制，本研究另一個探討的主題為瞬時造波之前波之傳遞解析。當波浪達到穩定前會有一個比穩定波高還大之波存在，此存在之原因亦為本研究之重點。孤立波以在一個非常長的水槽中生成，而但在主波後有漫延 (trailing) 的波群出現，本研究欲提出短期造波所形成孤立波之解析並和試驗結果比較。本研究結果除可應用至造波外，亦可應用至長波形成之現象及機制說明。
利用FFT及BEMD方法決定衛星影像圖的波向線並推算海下水深的研究
(2015)
張憲國
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CHANG HSIEN-KUO
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國立交通大學土木工程學系（所）
解決海岸侵淤之問題，從海岸地形變遷的特性來了解是基本的研究工作。一般海灘及海底地形的測量範圍可能涵蓋沿岸10公里而離岸2-5公里左右的大範圍，若以往昔利用船隻載具單束或多束測深儀來量測海底地形，在大範圍的此種測量方法不僅費時、費力，而且測量經費相對會高，測量頻率的要求為一年兩次，但一般在經費的限制之下，無法長期且密集的量測。本計晝主要提出以解析度為2公尺的福衛2號衛星影像來決定波向線及推算水深的新技術，以克服往昔大區域測量的問題，或補足工程規劃時缺少往昔水深資料的參考。本計劃擬以兩年時間來執行。第一年使用前期計晝的影像前置處理方法如直方圖均化、空間濾波及Otsu演算法先擷取衛星影像圖中的波紋線。再利用快速傅立葉轉換法(FFT)方法以波向線來決定各點的波向，再由擷取的波長及波向透過線性波浪理論地分散關係來推算水深，選擇屏東及宜蘭海岸當為驗證本研究方法可行的兩個基地。因為現場風浪除主要波以外還有其他短周期的小波及因地形或結構物的反射波所組合而成的，因此影像圖波紋會呈現雜亂現象。為解決此問題第二年擬用二維經驗模態分解法(BEMD)來進行濾出衛星影像圖内主要波浪的波紋，BEMD已被應用於不同的訊號處理。本年會撰寫三種不同演算法的BEMD程式，來分解出主要波浪的波紋且評估何種演算法比較適合分解出主要波浪的波紋。再利用第一年的研究基礎以主要波浪的波紋來推算水深，並比較兩年的研究結果的正確性。本創新的研究在國外尚在啟蒙階段，國内尚無人進行，本研究結果可以應用至海岸工程規劃所需的海底地形資料的參考。
利用FFT及BEMD方法決定衛星影像圖的波向線並推算海下水深的研究
(2014)
張憲國
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CHANG HSIEN-KUO
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國立交通大學土木工程學系（所）
應用衛星影像及測高資料於灘線變遷及波候特性之研究
(2011)
張憲國
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CHANG HSIEN-KUO
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國立交通大學土木工程學系（所）
由本研究預計以三年時間進行。第一年將透過色彩融合技術提升多頻譜衛星影像的解析度，再透過多頻譜影像資料比較常態化植生指數標準差(NDVI)與常態化水指數標準差(NDWI)在灘線位置辨識上的成效，最後探討監督式分類法所辨識出的海灘線位置與往昔邊界擷取方法的差異；第二年利用衛星測高資料針對不同季節以及空間區塊的波浪特性作分析與比較，並以群集分析法在空間上將台灣周邊海域分為不同的區域，最後再將每個分區進行分年、分季及分月的波浪統計特性分析，希望能透過本技術了解台灣周邊海域的波浪特性；第三年以目前高解析度的光學衛星影像配合二維頻譜分析來擷取影像中的海面波浪資訊，採用人造數據與衛星影像資料探討本方法中可能會產生的誤差，了解本法的適用性及其使用限制。
應用衛星影像決定波向線及估算水深之初步探討
(2013)
張憲國
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CHANG HSIEN-KUO
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國立交通大學土木工程學系（所）
考慮潮汐與波浪溯升因素以衛星影像監測灘線變遷之可行性研究
(2010)
張憲國
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CHANG HSIEN-KUO
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國立交通大學土木工程學系（所）
台灣海岸因大波浪及海岸結構物等因素常有海岸變遷問題。對海岸變化特性瞭解後有助於海岸侵淤問題之解決，台灣海岸變遷之研究對國土保護是相當重。往昔研究海灘地形變化的現場調查方法，當在近灘線或有結構物處有不易測量之技術問題及現場調查的高經費的困擾下，本研究為克服此問題而提出三年之研究計畫，主要建立以新科技之衛星影像的擷取灘線技術及因潮汐高低及波浪溯升而移動的修正的方法，本研究結果可做為未來海岸變遷研究所需灘線位置的基本資料。在第一年研究，主要提出修正潮汐所造成的海灘線位置方法。申請人以前已提出將原本擷取衛星影像的灘線，修正因潮汐影響至平均潮位的兩種方法(張與陳，2005)。然而，此方法在兩張衛星影像之時間間距長及灘線變化不是穩定時就有誤差，本研究參考 Gardel and Gratiot (2005) 求出海灘坡度的方法來降低潮汐對辨識灘線位置的影響。第二年計畫為提出修正波浪溯升所造成海灘線位置差異的方法。計畫中利用衛星影像中的海面資訊，以衛星影像拍攝時間，先判斷波浪波向及計算波浪大小後，以波浪理論估算波浪的溯升，進而修正海灘線位置。第三年之計畫主要先統計台灣目前較常使用的SPOT 以及FORMOSA2 等光學衛星的雲覆蓋率，主要當地表雲量大的時候，會遮蔽地表進行光反射，造成地表資訊無法判別，故限制了光學衛星影像的使用。本研究即欲提出解決此問題之統計方法，能正確的決定灘線位置。
考慮潮汐與波浪溯升因素以衛星影像監測灘線變遷之可行性研究
(2008)
張憲國
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CHANG HSIEN-KUO
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國立交通大學土木工程學系(所)
台灣海岸因大波浪及海岸結構物等因素常有海岸變遷問題。對海岸變化特性瞭解後有助於海岸侵淤問題之解決，台灣海岸變遷之研究對國土保護是相當重。往昔研究海灘地形變化的現場調查方法，當在近灘線或有結構物處有不易測量之技術問題及現場調查的高經費的困擾下，本研究為克服此問題而提出三年之研究計畫，主要建立以新科技之衛星影像的擷取灘線技術及因潮汐高低及波浪溯升而移動的修正的方法，本研究結果可做為未來海岸變遷研究所需灘線位置的基本資料。在第一年研究，主要提出修正潮汐所造成的海灘線位置方法。申請人以前已提出將原本擷取衛星影像的灘線，修正因潮汐影響至平均潮位的兩種方法(張與陳，2005)。然而，此方法在兩張衛星影像之時間間距長及灘線變化不是穩定時就有誤差，本研究參考 Gardel and Gratiot (2005) 求出海灘坡度的方法來降低潮汐對辨識灘線位置的影響。第二年計畫為提出修正波浪溯升所造成海灘線位置差異的方法。計畫中利用衛星影像中的海面資訊，以衛星影像拍攝時間，先判斷波浪波向及計算波浪大小後，以波浪理論估算波浪的溯升，進而修正海灘線位置。第三年之計畫主要先統計台灣目前較常使用的SPOT 以及FORMOSA2 等光學衛星的雲覆蓋率，主要當地表雲量大的時候，會遮蔽地表進行光反射，造成地表資訊無法判別，故限制了光學衛星影像的使用。本研究即欲提出解決此問題之統計方法，能正確的決定灘線位置。
考慮潮汐與波浪溯升因素以衛星影像監測灘線變遷之可行性研究
(2009)
張憲國
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CHANG HSIEN-KUO
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國立交通大學土木工程學系(所)
台灣海岸因大波浪及海岸結構物等因素常有海岸變遷問題。對海岸變化特性瞭解後有助於海岸侵淤問題之解決，台灣海岸變遷之研究對國土保護是相當重。往昔研究海灘地形變化的現場調查方法，當在近灘線或有結構物處有不易測量之技術問題及現場調查的高經費的困擾下，本研究為克服此問題而提出三年之研究計畫，主要建立以新科技之衛星影像的擷取灘線技術及因潮汐高低及波浪溯升而移動的修正的方法，本研究結果可做為未來海岸變遷研究所需灘線位置的基本資料。在第一年研究，主要提出修正潮汐所造成的海灘線位置方法。申請人以前已提出將原本擷取衛星影像的灘線，修正因潮汐影響至平均潮位的兩種方法(張與陳，2005)。然而，此方法在兩張衛星影像之時間間距長及灘線變化不是穩定時就有誤差，本研究參考 Gardel and Gratiot (2005) 求出海灘坡度的方法來降低潮汐對辨識灘線位置的影響。第二年計畫為提出修正波浪溯升所造成海灘線位置差異的方法。計畫中利用衛星影像中的海面資訊，以衛星影像拍攝時間，先判斷波浪波向及計算波浪大小後，以波浪理論估算波浪的溯升，進而修正海灘線位置。第三年之計畫主要先統計台灣目前較常使用的SPOT 以及FORMOSA2 等光學衛星的雲覆蓋率，主要當地表雲量大的時候，會遮蔽地表進行光反射，造成地表資訊無法判別，故限制了光學衛星影像的使用。本研究即欲提出解決此問題之統計方法，能正確的決定灘線位置。
非線性孤立波之數值解析及其動力特性探討
(2012)
張憲國
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CHANG HSIEN-KUO
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國立交通大學土木工程學系（所）
由往昔地震引致海嘯資料顯示，尤其2004 年之印尼外海強烈的地震，能造成近十萬人罹難及海岸極嚴重的災害，因南亞海嘯再被科學家及學者以撰書及論著來更解析海嘯特性。解析海嘯傳遞過程多視海嘯為單一長波(long wave) 處理，或者以孤立波 (solitary wave)解析之。本計畫分析往昔研究成果發現仍有些問題如(1)有限振幅孤立波級數解析之收斂問題。(2)以簡單之顯示公式表示小至大孤立波之數值結果。(3) 描述孤立波軌跡之方法及結果。(4)最大孤立波波峰分岐奇異點之夾角是90o 或120o，及最大孤立波之整體波場解。本計劃欲以2 年時間有系統分析探討符合精度且實用之非線性孤立波之數值解析，可精準計算小至大孤立波之動力特性。第一年:探討有限振幅孤立波之解析，主要推導孤立波基本解之tanh 形式(即tanh 孤立波)，分析低階孤立波之運動軌跡及漂移速度；以數值collocation 方法計算極座標形式之孤立波解，解析小至大孤立波之動力特性，並表示成顯示公式；第二年:探討近最大波及極限孤立波最大孤立波之數值解析。