空載光達獲取資料後，原始資料須經過解算、過濾和編修等過程才能提供使 用者正高系統 DEM 或 DSM 等產品使用。目前作業流程規範尚在研擬中，本研 究根據現有之作業流程，設計一套品管流程，以進行品質控制。每進行下一步驟 前須先進行查核，合格者得繼續處理，不合格者則重新處理，達到以流程保證品 質的目標。
3-1 空載光達作業流程
空載光達作業流程可分為三部分：任務規劃、資料獲取和資料處理。資料獲 取屬於外業工作，任務規劃、資料處理屬於內業工作，其中資料處理又分為點雲 解算和點雲分類與編修，圖 3-1 為作業流程圖。
圖 3-1、空載光達作業流程 3-1-1 任務規劃
任務規劃分為空中與地面兩部分。空中部分指飛航規劃，地面部分指地面
GPS 基站的選擇。飛航規劃可利用輔助工具計算飛航參數作為參考，如 Leica 提 供該公司 ALS 系列作業規劃試算表，可依需求自行調整。然而不論是那一公司 儀器，考量因素皆包含下述項目：
1. 測區地形分析：分析測區地形最高、最低、平均高度、坡度及地形特徵。此 步驟對航線數目、方向有決定性之影響。若高差過大，考量分段以不同之飛 行高度施測，以維持相近之對地航高。
2. 植被覆蓋種類：根據測區的衛星影像或航照圖，判釋測區地表覆蓋特徵，以 決定視角(Field of View, FOV)角度大小、雷射發射頻率、掃瞄頻率和是否需要 降低航高。較大之視角可有較大之帶寬，有減少航線數目之功效，但是較小 之視角有較佳之穿透率適合地表覆蓋為密遮蔽之地區，而於密遮蔽地區施測 時，可同時提高掃瞄頻率以增加雷射點密度。
3. 決定航帶重疊區比率：有關航帶左右重疊區比率，有多種考量。基本上，若 保持良好對地航高，5%之重疊率即可，因其目的僅在確定兩航帶間無空隙。
但是國際間亦有使用 50%航帶重疊率者，其原因為提升原始點雲密度、增加 對同一地表左右方向之測線以減少遮蔽、補償因輕霧及小型雲塊等因素造成 之遮蔽等。藉由高重疊率，亦可考慮加航速及適度增大視角。較大之重疊率 亦有助於提升全區平差之幾何條件，故於高精度業務，較大之重疊率應有相 當意義。依據現有規範，NGS (2003)針對海岸線區光達作業要求兩航帶間至 少要重疊 25%。NGS (2005)針對航空站區光達作業要求兩航帶間至少要重疊 50%。
4. 飛航速度：目前國內航空測量飛機中，Britten Norman BN2 Islander 之航速約 為 65 至 140 節 (knot ， 一 節 為 每 小 時 一 海 浬 ， 合 1.852km/h) ， 根 據 Wikipedia(2005a)，BN2 最大航速為 147 節，合 273km/h。Beechcraft KingAir 0 至 240 節，根據 Wikipedia(2005b)，最大航速為 270 節，合 之航速約為 11
499km/h。一般航測作業多採用低飛航速度，史天元等(2005)應用 Beechcraft KingAir 時之航速為 150 節，工研院應用 BN2 Islander 時之航速為 110 至 120 節。
5. 航線規劃：由航高、地形變化、FOV 角計算帶寬及考慮重疊區比率，規劃出 航線間距、數目、起終點。空載光達為求全飛航時段 GPS 不脫鎖，迴轉半徑 要求較大，以避免機翼之遮蔽效應。故理想之航線規劃，亦應考量飛機飛航 時之迴轉半徑及其作業安全。
6.
NSI, 2000)中的規範配合各家 廠商儀器計算出安全距離，圖 3-1、圖 3-2 為 Leica ALS50 系統 SEED(安全目 視距離 Safe Eye Exposure Distance)估算值(Leica, 2004)。
安全航高：依地形變化及安全性設定航高。由於空載光達使用的雷射系統雷 射強度等級為 Class 4，屬於高能量系統(high-power)，直接的雷射光束會對人 體眼睛及皮膚造成為危害，擴散的反射亦有可能造成傷害。因此需要至少跟 地面保持一定的距離。根據 ANSI Z136.1-2000(A
圖 3-2、Leica ALS50 系統裸眼單發 SEED 曝 光量
圖 3-3、Leica ALS50 系統 50 mm Optics 單發 SEED 曝光量
7. 回波紀錄數 錄四次回波。可依產製產品 不同
8.
：目前各系統最多可紀 不同使用
回波數之設定。
交叉飛航數據：航線起終點應進行垂直各航線之交叉飛航掃瞄。此一要求係
針對提升精度時之考量，目的在增強全區平差時之幾何強度，並非所有飛航
投影
Vosselman & Mass(2001)
⎥⎤ TerraMatch (TerraSolid, 2004b)。Burman(2002)提出之觀測方程式如式 3-2。
dh
其中
λZl為量測點和檢核點高程之差異；
部一致 性，並進行系統性誤差的改正。參考陳大科等(2005)處理流程如下：
(1) 資料蒐集與前處理：測區航帶光達資料、航跡(trajecto 制點蒐集。
逐航帶點雲分類：每一條航帶分別將地面點、建物及非地面點分類。
(3) 航帶重疊區內部精度檢核：利用重疊區內地面點資料比對不同航帶間相同地 面點之平均絕對誤差(magnitude)及高程差(dZ)。
(4) 樣本點篩選：針對已分類之點雲資料，人工篩選出具代表性(變動性低者)之
II、 點雲分類與編修
~二 點高程值而定。Leica(2003)建議處理點雲用之電
8.x (以下簡稱內政部 2004 測試案)為例，根據內政部(2004)，其合約規範以 1/5000
基本圖圖幅為分幅依據。分幅大小除參考合約規
之電腦效能，避免因記憶體造成地面點過濾錯誤。以 TerraScan 為例，記憶體(RAM) 會影響處理點數。地面點分類時，每多分類一個
分類為地面點類別時，每個點佔 80 bytes。而展示地面點類別的高程時，256 MB 理二~五百萬點；512 MB 可處理四百萬~一千萬點；1024 MB 可處理八百萬 千萬點，此數量是依展示的
腦配備有 2GB 的 RAM、雙螢幕、雙處理器、作業系統為 Windows 2000 或 XP Professional、PCMCIA 讀卡機及可交換資料之硬碟，MicroStation 版本為 SE 或
。分幅後資料仍以不規則點雲(.las 檔)儲存。
離 (only return)
DEM (only return)
回波(last return)作為起始面。
(4) 不合理點
，可能發現少數異常的不合理點，如一片平坦地中有高程明顯不 點)的雷射點，會造成 DEM 及模型錯誤，如圖 2-9。此不合理點 出現
其他周圍點位低。此類雷射點通常稱為低點。
實務作業時 同(通常低於其他
原因為雷射光束受地形影響產生多次反射，因此雷射掃瞄儀接收到回波時間 較遲。由於系統以時間差推算直線距離求得雷射點三維坐標，使得該點距離雷射 掃瞄儀距離較遠，故高程比
(5) 地面點過濾
選擇適合之軟體或程式進行地面點過濾，針對不同地形設定不同參數，以求 較佳效果。以 TerraScan 軟體自動過濾為例，在地形平坦地區(覆蓋為農地或建 物)，Terrain angle 必須設小(最大不要超過 60 度)，避免 TerraScan 將矮植被一併 視為地表造成錯誤，如圖 3-4。當發生此類型錯誤時，可重設參數重新分類或是 以人工加以編修；山區因為地形坡度較大，Terrain angle 須調整為較大，才能使 山區過濾出地面點。但山區往往因為植被過於茂密造成雷射點無法穿透或穿透點 數極少，使山區地形無法完整表示，如圖 3-5。
圖 3-4、平坦地區地面點過濾錯誤示意圖
圖 3-5、山區地面點過濾錯誤示意圖
圖 3-6、以地面點建立之地表擬色模型 (6) 建立模型(TIN 格式)
地面點自動過濾完成後，利用過濾出的地面點(不規則點雲格式)建立地表擬 色模型 圖 ，可幫助製圖人員編修時對地形的判斷，同時可利用人眼判釋自
動過濾成果正確性。其中需注意 軟體在建立模型時會稍微平滑化點
雲，因此所 (7) 人工編修
在點雲資料處理過程中，此步驟需要最多人工。因程式或軟體自動過濾的成
果無法達到完全正確，需要人工判斷修正。 濾錯誤的
雷射點分回正確的屬性、消除錯誤點及使地表模型盡量正確。
人工編修點雲的方式分為兩類：一為點雲過濾後，將每個雷射點賦予對應的 屬性。此種編修方式的優點在於地形重要特徵處的點被濾除時，可經由人眼的判 斷在地形重要特徵處改變點的屬性增加地面點；一為直接修改內插後格網式 DEM 的高程，此種方式較為直接，利用垂直剖面圖的方式將 DEM 的高程點與
原始雷 DEM 點位高程使其與人眼判斷的地面點高程相符(周
富晨，2004)。
本研究中的人工編修對象為不規則點雲。編修點雲的方式可分為兩大類：種 點和不種點。種點是指在缺乏雷射點的地區，利用人眼判斷高程，加入新的雷射 點(總點數增加)，但此須由具有豐富經驗的製圖人員進 避免增加錯誤降低品
( 3-6)
TerraScan
見者並非最真實的地表模型，但可作為輔助判釋之用。
編修的主要目的是將自動過
射點資料比對，修改
行，
質；不種點的方式為使用現有點雲，改變其屬性來增加地面點點數量(總點數不
(Thin points)
(group of points) 離內若
3-7 TerraScan
者手冊(Terraso 料量。
2004 1.3~1.4 /
0.4~0.7 少資料檔案大小於產出 DEM 時進行地面點薄化的動作。
圖 3-7、點薄化示意圖(Terrasolid, 2004a) (9) 滑化(Smoothen points)
是調整 點平
此指令 雷射點高程使產生之模型更加平滑，一般使用在地面點類別，
目的
平滑化是將點雲分群，以群為單位，利用每個雷射點與其周圍雷射點重覆比 較高程的迭代過程，求出最佳擬合平面，而以此點群之中心點最接近求得之擬合 平面。此指令最終會依地形判斷是否平滑化(平坦地區平滑，高程明顯變化處則 不改變)。但矮植被覆蓋地區或需要萃取特徵線時，不適合進行平滑化動作。
(10) 格網化
在此之前，資料皆以不規則分布的點雲格式儲存，而所需之 DEM 格式為規 則格網，可依需要的解析度設定不同格網大小將不規則點雲進行格網化動作。
是移除一些隨機變化的雷射點高程以產生更精確的模型或繪出較平滑表 面，則等高線和垂直剖面圖較美觀。
(11) 正高化算
將橢球高轉為正高之過程稱為正高化算。目前台灣地區有數個大地起伏模式 描述橢球高與正高間的大地起伏值。可選擇最新的或內政部公告之大地起伏模式 進行化算。
以上為由原始資料產製 DEM 的步驟。產製 DSM 之步驟則簡述如下：
(1) 回波分類
利用原始點雲(All points)中唯一回波和多重回波中的第一回波(only return 和 first return，即 Any first return)，即表示 DSM 所需的地表覆蓋點。
(2) 濾除錯誤點和離散點。
(3) 格網化輸出。
(4) 正高化算。
DEM & DSM
實務作業時發現，可能發生 DSM 高程小於 DEM 高程的不合理情形。故根 據定義 DSM 不論在任何地點理應均大於或等於 DEM，以此為標準進行比對，
實務作業時發現，可能發生 DSM 高程小於 DEM 高程的不合理情形。故根 據定義 DSM 不論在任何地點理應均大於或等於 DEM，以此為標準進行比對，