第四章 研究材料及實驗
第五節 自率光束法於 GPS 輔助空三平差之適用性
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圖 4- 30 花蓮縣吉安鄉航拍範圍 表 4- 12 相機參數
相機參數 率定值
焦距 24.5980 mm
像主點偏移量(mm) (0.1220, 0.1740)
輻射畸變差
K1 1.2676000e-004 K2 -3.4274000e-007 K3 3.0652000e-010
離心畸變差
P1 5.7896e-006 P2 9.7399e-006 Affinity Parameter
x、y 軸尺度比
B1 -3.016e-004
Affinity Parameter x、y 軸非正交
B2 1.1545e-004
然因 VBS-RTK GPS 於本實驗進行時尚未克服無線電問題，因此採用 後處理方式解算獲得 1 Hz 飛行軌跡，文獻回顧中 Ackermann 雖提及 GPS 接收頻率須達 2 Hz，但過去文獻載具移動時速為 200 公里，而本研究 UAV
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移動時速為 100 公里，即使後處理僅得 1 Hz 定位成果，判斷以線性內插 1 Hz 已可內插出與實際航拍取像相近的 UAV 飛行軌跡。
由於透鏡畸變差主要來源為輻射畸變差(Clarke et al., 1998)，因此空三 平差軟體 ORIMA，其模式雖為 Brown 模式，但平差時僅率定輻射畸變差(a1, a2, a3)，而其餘相機參數 b1、b2、c1至 c 3、d1至 d10改正項則不使用，因此 本節實驗率定之相機參數包含像主距(f)、像主點(x0, y0)以及輻射畸變差(a1, a2, a3)，設定見圖 4-31。
圖 4- 31 ORIMA 自率光束法空三平差時之相機參數設定
兩者空三平差之地面控制點配置相同，且皆以 RTK 實測所得，並將 RTK 測得橢球高以內政部公告之大地起伏轉換程式(精度 10 cm 以內)轉為 正高，獲得三維控制資訊。於相關研究中方法(Cramer et. al., 2000;袁孝修，
2001)曾提及使用自率光束法於空三平差時，必須搭配大量地面控制點或加 入正交航帶，本研究是以 GPS 觀測量輔助空三平差，目的即是降低地面控 制點需求，因此本節實驗控制點佈設方式為加入正交航帶並搭配少數控制 點。
其地面控制點佈設方式為首條及末條航帶及其正交航帶重疊區內各佈 設兩點控制點，共佈設 8 GCPs，並依精度(0.05 m, 0.05 m, 0.10 m)設定控制
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點權值，但右下角航帶重疊區內為河道，無法佈設控制點，因此往左佈設 控制點(見圖 4-32)。而檢核點以 RTK 實測所得，其配置乃依照國土測繪中 心 101 年度 1/5000 基本圖測製說明─『檢核點必須均勻測設於測區中央 5 個以上檢核點，以驗證空中三角測量品質』，其分布見圖 4-33，共 6 點。
地面連結點，以自動匹配並經除錯之後獲得約 6000 點，其分布見圖 4-34，
與投影中心連結網形見圖 4-35，可保證平差結果不受弱網形結構之影響。
平差時像點量測精度設為 6.4 μm，控制點及 GPS 觀測量精度設定為( 5 cm, 5 cm, 10 cm)，平差後其像點量測中誤差為 7.9 μm。
圖 4- 32 自率光束法空三平差適用性實驗中地面控制點及像片分布
圖 4- 33 自率光束法空三平差適用性實驗中檢核點及像片分布 河
道
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圖 4- 34 自率光束法空三平差適用性實驗中連結點分布
圖 4- 35 自率光束法空三平差適用性實驗中連結點與投影中心網形結構
二、實驗成果
空三平差後，以地面檢核點探討使用自率光束法對於 VBS-RTK GPS 輔助 UAV 影像空三平差是否有助益，透過表 4-13 與表 4-14，於 VBS-RTK GPS 輔助下若僅使用一般光束法空三平差於 E、N、H 方向其 RMSE 為 1.58 m、1.51 m、2.53 m；而使用自率光束法空三平差，於 E、N、H 方向其精
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三、小結
使用自率光束法對於本研究於 VBS-RTK GPS 輔助 UAV 影像空三平差 來說，是必要的。透過本節實驗成果顯示，因 UAV 酬載非量測型相機，加 上地面率定所得相機參數無法完全描述相機於航拍時之情況，若不使用自 率光束法，其空三精度僅達公尺級，無法使用於要求精度之圖資測製應用。
使用自率光束法後，其精度於 E、N、H 方向提升程度達 91%、89%、89%，
於 E、N、H 方向其精度可達 0.13 m、0.16 m、0.28 m，於此實驗可確定自 率光束法於 VBS-RTK GPS 輔助 UAV 影像空三平差之適用性。因此接續小 節中 VBS-RTK GPS 輔助 UAV 影像空三平差實驗中皆引入自率光束法，率 定之相機參數設定皆同於本節實驗，即僅允許像主距(f)、像主點(x0, y0)以及 輻射畸變差(a1, a2, a3)在平差過程自率，其餘相機參數則不使用。