台灣四面環海，是一個與海洋息息相關的國家，各種海洋工程皆需要進行海洋探測或海岸資料調查。包括海底管線舖設的探測、海洋放流管的探測、人工魚礁的建置、海床沉積物探測，乃至於海下考古的搜尋及海難時的緊急搜救等，因此提升水下搜尋與辨識技術之能力為當務之急。本研究主要針對水下建構物監測與淺層地質影像分析二項實際海下探測之應用深入探討，以求提高水下搜尋與辨識技術之能力。水下建構物監測主要著重在三種儀器之資訊整合。包括側掃聲納 (sidescan sonar)、地層剖面儀 (sub-bottom profiler)、磁力儀 (marine magnetometer) 等三種水下搜尋儀器做為研究之儀器。側掃聲納主要任務為大範圍之海底地貌掃描、地物搜尋；地層剖面儀則進行海底地層組織結構描繪、海底掩埋物探測；磁力儀則是可以辨識建構物材質與成份。結合側掃聲納搭配地層剖面儀使用，一為海床上之觀測，一為海床下之側視，如此可將二維的影像整合為三維影像，可更清楚了解水下建構物當時情形。再搭配磁力儀，可判斷建構物是否為金屬材質。以船礁為例則可容易判斷所在位置、長寬高大小、船礁掩埋深度、鐵殼船或 FRP 船。而淺層地質影像分析主要是分析由地層剖面儀探測所得之影像，透過一些已知的作業環境、基本原理、影像分析等，及建立影像分析步驟、討論影像分析受限、淺海環境作業及陡坡環境作業之差異。進而了解海底地層組織結構。最後探討此類拖曳式水下搜尋儀器探測所得之影像、資料座標位置與實際可能位置之差異。以便在打撈或水下作業時，推估可能真正位置。本研究在水下建構物監測中，已可順利由側掃聲納探測到每艘船礁之長寬高、由地層剖面儀探測到每艘船礁裸露在海床上高度及掩埋在海床下深度、由磁力儀探測結果可初步判斷船礁為鐵殼船或 FRP 船、並整合資訊與技術。未來建議有更密集的磁力儀測線，可在磁力部分有更好之結果。而在淺層地質影像分析中，目前已可分辨出數條雜訊訊號干擾、得知影像分析受限原因，及初步的海床地質判斷。未來建議可以程式方式將雜訊濾掉，而得真正海床影像圖。海床地質部份，可透過反射系數再去求得。本文以水下建構物監測、淺層地質影像分析、水下目標物之定位探討等三方面分析探討，以求增進水下搜尋與辨識技術之能力。

The application of underwater search and identification technology has been widely used in the underwater engineering. There are two major fields in this thesis: monitoring of underwater structures and analysis of upper-layer geological properties of seabed. The former focus on the cooperation of these three major equipments: sidescan sonar, sub-bottom profiler, and marine magnetometer to improve the ability of identification. The latter analyzes the image displayed by the sub-bottom profiler to set up the data base of different environments and equipments. Finally, it is illustrated that the difference between the actual position and the data position exists in equipment with a tow fish style to refine the search technology and predict the real position. This thesis will demonstrate the monitoring of underwater structures, analysis of upper-layer geological properties of seabed, and the position error of underwater targets to discuss and improve the capability of the underwater search and identification technology.

第一章 緒論
1.1 研究緣起與研究背景
1.2 研究動機與目的
1.3 研究方法與步驟
1.4 論文範疇
第二章 海下探測相關儀器介紹
2.1 側掃聲納 (Sidescan Sonar)：KLEIN SYSTEM 3000 SONAR
2.2 地層剖面儀 (Sub-bottom Profiler)：EdgeTech SB-216S 與 EdgeTech SB-512i
2.3 磁力儀 (Marine Magnetometer)：SeaSPY
2.4 其它相關儀器
第三章 相關軟體基本功能與使用方法
3.1 側掃聲納影像顯示軟體：SonarPro 8.0
3.2 側掃聲納影像拼圖軟體：SonarWizMAP
3.3 地層剖面儀影像顯示軟體：EdgeTech Discover Sub-Bottom 3.30
3.4 磁力儀探測顯示軟體：SeaLINK
3.5 座標系統轉換軟體
第四章 水下建構物監測-以台南外海船礁區為例
4.1 探測規劃區域與測線範圍
4.2 側掃聲納影像參數分析
4.3 側掃聲納影像分析
4.4 地層剖面儀影像分析
4.5 磁力儀資料分析
4.6 資料比對、分析
4.7 結語
第五章 淺層地質影像分析-以南星計劃區為例
5.1 探測區域環境
5.2 影像參數分析
5.3 影像分析
5.4 地質分析步驟
5.5 地質分析
5.6 影像扭曲現象理解分析
5.7 地質影像分析受限
5.8 淺海環境與陡坡環境作業時差異
5.9 結語
第六章 水下目標物之定位探討
6.1 文獻回顧
6.2 側掃聲納定位差異探討
6.3 地層剖面儀定位差異探討
6.4 結語
第七章 結論與建議
7.1 結論
7.2 建議
7.3 其它相關資訊

1.劉金源，《水中聲學—水聲系統之基本操作原理》，國立編譯館，2001。
2.劉金源，《海洋聲學導論—海洋聲波傳播與粗糙面散射之基本原理》，中山大學出版社，2002。
3.楊光哲，淺水多音束聲納測深資料精確度及海底地形影像分析之研究，國立中山大學海下技術研究所碩士論文，民87。
4.李忠潘、薛憲文、劉金源、楊光哲，”多音束測深系統於水下搜尋之運用”，水下搜尋及測量技術研討會論文集，2003.2，頁73-83。
5.田文敏，”側掃聲納與地層剖面系統於水下搜尋之應用”，水下搜尋及測量技術研討會論文集，2003.2，頁84-108。
6.《台灣西南海域天然氣水合物賦存區地質調查研究地球物理調查 (1/4)-台灣西南海域的水深與重、磁力研究》，中央地質調查所報告第93-24-F號，經濟部中央地質調查所。
7.Martin, J. “First high-resolution chirp sonar profiles from the central Arctic Ocean reveal erosion of Lomonosov Ridge sediments,” Marine Geology, 158(1999), pp. 111-123.
8.Gil, Y.K., Dae, C.K., Soo, C.P. and Gwang, H.L., “Chirp (2-7kHz) echo characters and geotechnical properties of surface sediments in the Ulleung Basin, the East Sea,” Geosciences Journal, Vol. 3, No.4, p.213-224, December 1999.
9.Marshall, N., Norall, T., Grove, R.S. and Elwany, M.H.S., “Artificial Surveys Site Selection : Geophysical Surveys for San Clemente Kelp Reef,” OCEANS 2003. Proceedings Volume 2, 22-26 Sept. 2003 Page(s):793 - 803 Vol.2.