實驗成果分析

將相同試驗區中，不同航帶但相同入射角分帶 分類之穿透率平均後，得到每一試驗區之不同入射 角分帶之穿透率，比較其值，排序如下：

z 新竹六曲窩：中央(19%)>右一(17%)>左 一(15%)>右二(13%)>左二(12%)

z 新竹富興頭：中央(37%)>右一 1(30%)>

左一(27%)>右二(23%)>左二(23%) z 桃園三民：右一(22%)>中央(19%)>左一

(19%)>右二(16%)>左二(12%)

由成果得知，除了桃園三民試驗區以外，新竹六曲 窩與新竹富興頭試驗區航帶在入射角較小時穿透 率都較高，入射角越大時，穿透率越低。

圖五 桃園三民試驗區之正射影像

黃清美、史天元：雷射入射角與空載光達穿透率關係探討 71

桃園三民試驗區，中央分帶(入射角最小)穿透 率並非最高，可能與地表覆蓋或點雲資料本身之分 類錯誤有關。由圖五桃園三民試驗區之航空正射影 像可以看出此試驗區可能因為有較多道路，且加上 建物及水體的影響，地表覆蓋物不均勻而影響結 果。因此，地表覆蓋之影響應為此現象之主要因 素。若要避免地表覆蓋物影響，統計數量應增加，

統計單位面積也應增大，並挑選地表覆蓋種類在航 帶中較均勻之區域，以排除地表覆蓋種類影響。且 由於人工編修時第一類錯誤(Type I error)，亦即誤

將地形點濾除所生錯誤，難以完全消除，可能在某 些統計面積下分佈大量的第一類錯誤，此種情況亦 會影響實際之穿透率值。

由於各航線之掃描重疊率為 40%，故三航線中 最左航線(航帶 80)之右一分帶與中間航帶(航帶 81) 左二分帶掃描地區相同，右二分帶與中間航帶左一 分帶掃描地區相同。在中間航帶與最右航帶(航帶 82)亦為同樣情況。三個航帶以地面區域分，在重 疊率為 40%共可分十一分帶。

表四 相同地物不同入射角與穿透率值(穿透率 A) A: 新竹六曲窩

航帶 1 2 3 4 5 6 7 8 67 11.7 15.1 18.9 18.9 11.6

68 9.8 10.3 14.1 11.3 10.5 B: 新竹富興頭

航帶 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 26 22.3 26.7 30.8 22.1 22.0

27 15.5 20.6 36.4 32.1 22.4 28 27.2 30.5 37.4 32.0 22.0

C: 桃園三民

航帶 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 80 10.2 12.8 10.3 15.7 11.7 81 8.6 18.1 17.9 18.7 12.3 82 12.6 18.4 22.8 24.5 18.0

表五 相同地物不同入射角與穿透率值(穿透率 B) A: 新竹六曲窩

航帶 1 2 3 4 5 6 7 8

67 14.9 19.8 24.7 25.2 15.0

68 12.9 13.6 18.1 14.6 13.7 B: 新竹富興頭

航帶 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

26 24.8 30.0 34.4 24.9 24.5

27 17.4 23.1 39.8 35.7 24.9 28 30.3 33.9 41.2 35.2 24.6

C: 桃園三民

航帶 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

80 13.7 17.3 14.2 20.6 14.9 81 11.8 23.2 22.7 23.6 15.4 82 16.0 23.5 28.8 30.2 22.0

航測及遙測學刊 第十三卷 第一期 民國 97 年 3 月 72

因此，由表一、二、三中截取相關相同地區、不同 入射角度，將穿透率 A、B 重新列表如表四、五。

由表四、五可見，穿透率與入射角之負相關關係明 確。入射角大時，穿透率降低。由表三所見三民地 區之疑問，由表四、五可見 80-4 高於 81-4，81-5 高於 80-5，81-7 高於 83-7，82-8 高於 81-8，完全符 合雷射入射角與穿透率成反比之推論，亦似乎可以 證實前所敘述之中央分帶穿透率低於兩側分帶推 論之因素。

但是，新竹六曲窩第 5 分帶與新竹富興頭第 5 分帶卻展現不符之現象。67-5 之入射角大於 68-5，

可是穿透率卻高於 68-5。由於新竹六曲窩航帶 67 之整體穿透率高於航帶 68，或尚可理解為整體上 之因素導致之差異。但是，新竹富興頭航帶 27 之 整體穿透率高於航帶 26，無法以此理由解釋如何 產生。或可推論為第一類錯誤，亦即誤將地形點濾 除所生錯誤，所導致之影響。但是為何發生於該兩 處？似乎與當地地形有關。故而目前推論應為地形 之坡向造成雷射入射角之改變。但是，尚有待具體 證實。

5. 結論與建議  

實驗結果顯示雷射入射角越小時，穿透率越 高，本研究中除了桃園三民試驗區，可能受地表 覆蓋物分佈不均及光達過濾誤差之影響，成果並 非以中央分帶穿透率最高，但其他試驗區不同入 射角之穿透率排序順序皆為中央分帶>左一或右 一分帶>左二或右二分帶，而所有試驗區穿透率最 低的區塊皆為雷射入射角最大時，即為左二與右 二分帶。

扣除桃園三民試驗區，其他試驗區之中央分帶 穿透率約是左一及右一分帶的 1.3 倍，是左二及右 二分帶的 1.6 倍。由於各分帶所對應者為雷射入射 角，此一數據應可提供空載光達規劃航線時選擇視 場角(FOV)之考量參考。

6. 致謝  

本研究承蒙國家科學委員會支助，專案編號

95-2221-E-009-243-MY2，謹此致謝。本研究進行中 承蒙工研院能環所劉進金先生、徐偉城先生、陳大 科先生協助、指導，亦謹此致謝。本文承蒙成功大 學廖揚清教授指正，增加相同地物不同入射角與穿 透率值部分之分析，在此深表感謝。

參考文獻 

工研院，2005。應用空載光達生產數值地形模型之 製作規範及標準作業程序，內政部主辦，工業 技術研究院能源與環境研究所執行。

何心瑜，2006。空載光達作業流程及品質管理之研 究，國立交通大學土木工程學系碩士論文。

黃清美，2007。空載光達點雲穿透率探討，國立交 通大學土木工程學系碩士論文。

Journal of Photogrammetry and Remote Sensing Volume 13, No. 1, March 2008 73

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On the Laser Incidence Angle and Airborne LiDAR Penetration Rate

C.M. Huang

^{T.Y. Shih}

ABSTRACT

The point cloud obtained from airborne LiDAR is composed of ground points and non-ground points. The density of ground points is an important index for characterizing the quality of DEM.

When ground point density is high and distributed evenly, topography can be presented with high fidelity. There are a number of factors which may influence the ground point density. In addition to the density of the original point cloud, penetration rate is another essential factor. Penetration rate is influenced by land-cover types, incidence angle, flying height, etc. This study investigates the influence of incidence angle on penetration rate. Partitioning a flight line into five segments along the flight direction, the penetration rates are computed. It is shown that the penetration rate is higher with smaller incidence angle. The central segment of the flight line is 1.6 times of the right most and left most sections, and 1.3 times penetration rate of next right and next left sections.

Keyword：

1Engineer, CECI Engineering Consultant Inc.

2 Professor, Department of Civil Engineering, National Chiao-Tung University

Received Date: Mar. 19, 2007 Revised Date: May. 19, 2008 Accepted Date: J u n . 06, 2008