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拍攝的像對組經 Photomodeler 軟體處理後產生一組三維點雲(Point cloud)如圖 5。就視 覺上而言;從三維模型觀察已可有效的展示地形的樣貌,且能配合建模的需求,完成現地 的三維模型建置。

圖 5 研究區三維建模產生點雲圖

4.2 成果精度分析

使用軟體內建的三點坐標轉換模式進行空間坐標計算,選擇 3 個測控點之 A1、A3 及 A4 作為轉換控制點,另一點 A2 則作為檢核之用。最後計算控制點和檢核點的轉換坐標值 及精度如表 3。

表 3 三點坐標轉換點位精度分析表

點號 量測坐標N 量測坐標E 量測坐標H 產生坐標N 產生坐標E 產生坐標H N誤差 E誤差 H誤差 A1 217197.551 2551053.692 351.690 217196.439 2551053.224 351.371 -1.112 -0.468 -0.319 A3 217101.474 2550981.388 348.400 217101.474 2550981.388 348.400 0.000 0.000 0.000 A4 217111.604 2550936.257 350.880 217111.604 2550936.257 350.880 0.000 0.000 0.000 1.237 0.219 0.102

控制點均方根誤差(RMSE) 0.642 0.270 0.184

總均方根誤差(Total RMSE) 0.720

A2 217220.786 2551023.337 358.124 217218.697 2551023.179 357.930 -2.089 -0.158 -0.194

檢核點均方根誤差(RMSE) 2.089 0.158 0.194

總均方根誤差(Total RMSE) 2.104

由上表可知控制點精度為 0.720m,檢核點精度為 2.104m,若以 1pixels 約為 21cm 計算,

誤差值稍大。為提高精度,將從 Photomodeler 輸出的模型點位坐標,以三維七參數坐標轉 換 (3-D Conformal Coordinate Transformation)取代軟體中三點坐標轉換。經轉換後,精度分 析結果如下表 4。

表 4 七參數轉換點位精度分析表

點號 量測坐標N 量測坐標E 量測坐標H 產生坐標N 產生坐標E 產生坐標H N誤差 E誤差 H誤差 A1 217197.551 2551053.692 351.690 217197.486 2551053.666 351.687 -0.065 -0.026 -0.003 A3 217101.474 2550981.388 348.400 217101.547 2550981.595 348.396 0.073 0.207 -0.004 A4 217111.604 2550936.257 350.880 217111.596 2550936.076 350.887 -0.008 -0.181 0.007 控制點均方根誤差(RMSE) 0.057 0.159 0.006 總均方根誤差(Total RMSE) 0.169

A2 217220.786 2551023.337 358.124 217219.799 2551023.307 358.331 -0.987 -0.030 0.207 檢核點均方根誤差(RMSE) 0.987 0.030 0.207 總均方根誤差(Total RMSE) 1.001

由上表分析得知,控制點精度大幅提升至 0.169m,檢核點精度為 1.001m,整體精度已達預 估範圍值內。

35mm 2 1 27574 3 0.038 0.037 0.006 0.053

Total RMSE (m)

1 2.25 80.02 12.94 0.163 0.121 0.181 0.071 0.229 2 8.33 98.85 17.73 0.192 0.065 0.072 0.089 0.132 3 16.83 113.45 47.45 0.456 0.070 0.081 0.065 0.125

4 19.74 113.70 55.80 0.574 0.048 0.100 0.051 0.122 5 24.80 113.65 63.95 0.698 0.069 0.034 0.031 0.083 由上表 7 分析得知,基線物距比越大,模型精度越高,另各組模型的高程精度(H)均優於平

Total RMSE (m)

CS1-CS2 28.35 89.10 19.56 39'11" 0.088 0.153 0.094 0.200 CS3-

CS4 7.82 90.90 18.78 31'58" 0.159 0.119 0.134 0.239

響成模的精度,僅單純比對物距與精度的關係。以 3 相機站拍攝三幅影像,再分別以近景

Total RMSE (m)

Total RMSE (m)

CS1-CS2 2 8.36 86.71 16.07 0.065 0.072 0.089 0.132 CS1-CS2-CS4 3 14.82 86.71 36.59 0.089 0.029 0.057 0.120 CS1-CS2-CS4-

CS3 4 24.61 102.4 57.39 0.014 0.029 0.015 0.036

3. 3.由各項影響建模因素分析總結,理想的近景攝影測量建模應採用透鏡畸變較小的鏡

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七、計畫成果自評

本研究成功的利用一般型相機拍攝大範圍的新開地區崩塌大範圍的崩塌案例,並探討利 用不同拍攝方法產生的精度差異,可以提供災區快速的建模參考。

臺灣本島地形多山多丘陵且地質條件特殊,當發生天然災害時,如何在最短時間內重現 災區的實景,一直是防災、救災的重要課題。本研究以新開地區的崩塌案例,利用地面近 景攝影測量技術為基礎,選擇不同距離、不同性質的崩塌區進行實驗測試,成功建立大比 例地表之崩塌面積及土方等資料,可提供後續研究分析及救災規劃參考運用。

本研究亦案討不同拍攝方法及距離產生的精度差異,可提供現場人員依需求規劃拍攝模 式,配合不同應用,達成不同精度之產品需求。

後續研究方向為在現場環境條件限制下,如何建置有效的拍攝模式,並探討利用簡易的 拍攝相機,搭配演算法提升成果精度。

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表

日期:2012/10/17

國科會補助計畫

計畫名稱: 應用數值近景攝影測量技術於大比例地表變異量製圖之研究 計畫主持人: 謝嘉聲

計畫編號: 100-2116-M-151-001- 學門領域: 測地學和重磁學

無研發成果推廣資料

100 年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人:謝嘉聲 計畫編號:100-2116-M-151-001- 計畫名稱:應用數值近景攝影測量技術於大比例地表變異量製圖之研究

其他成果

(

無法以量化表達之成 果如辦理學術活動、獲 得獎項、重要國際合 作、研究成果國際影響 力及其他協助產業技 術發展之具體效益事 項等,請以文字敘述填 列。)

本研究完成利用一般型數位相機進行遠距離、大範圍崩塌地三維之建模,可提 供災區工程人員快速的完成災損地區之最新三維建模,以利進行災害之評估及 救災之規劃。

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程/模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動/競賽 0

研討會/工作坊 0

電子報、網站 0

目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度、達成預期目標情況、研究成果之學術或應用價

值(簡要敘述成果所代表之意義、價值、影響或進一步發展之可能性) 、是否適

合在學術期刊發表或申請專利、主要發現或其他有關價值等,作一綜合評估。

1. 請就研究內容與原計畫相符程度、達成預期目標情況作一綜合評估

■達成目標

□未達成目標(請說明,以 100 字為限)

□實驗失敗

□因故實驗中斷

□其他原因 說明:

2. 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形:

論文:□已發表 □未發表之文稿 ■撰寫中 □無 專利:□已獲得 □申請中 ■無

技轉:□已技轉 □洽談中 ■無 其他:(以 100 字為限)

本研究成功的利用一般型相機拍攝大範圍的新開地區崩塌大範圍的崩塌案例,並探討利用 不同拍攝方法產生的精度差異,可以提供災區快速的建模參考。

3. 請依學術成就、技術創新、社會影響等方面,評估研究成果之學術或應用價 值(簡要敘述成果所代表之意義、價值、影響或進一步發展之可能性)(以 500 字為限)

臺灣本島地形多山多丘陵且地質條件特殊,當發生天然災害時,如何在最短時間內重現災 區的實景,一直是防災、救災的重要課題。本研究以新開地區的崩塌案例,利用地面近景 攝影測量技術為基礎,選擇不同距離、不同性質的崩塌區進行實驗測試,成功建立大比例 地表之崩塌面積及土方等資料,可提供後續研究分析及救災規劃參考運用。

本研究亦案討不同拍攝方法及距離產生的精度差異,可提供現場人員依需求規劃拍攝模 式,配合不同應用,達成不同精度之產品需求。

後續研究方向為在現場環境條件限制下,如何建置有效的拍攝模式,並探討利用簡易的拍 攝相機,搭配演算法提升成果精度。

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