關鍵詞：手持式三維掃描儀、地面光達、坑道測量
5. 實驗成果分析
5.3 量測精度分析
(a)手持式三維掃描儀 (b)地面光達 圖 26 掃描檔局部比較
(a)手持式三維掃描儀 (b)地面光達 圖 27 重點掃描
(a)手持式三維掃描儀 (b)地面光達 圖 28 掃描檔局部比較—照明燈圖
圖 29 現地照片
5.3 量測精度分析
光達之掃描精度目前可達厘米等級，為了試 圖了解手持式三維掃描儀實際的精度為何，本次 實驗將手持式三維掃描儀以及地面光達的掃描檔 案分別匯入 Autodesk Recap360 進行特徵物的長度 量測。表 4 為本研究以砲陣地為範圍，量測七個 明顯的特徵地物示意圖，從最小特徵物 A4 紙之紙 張寬度、門、樓梯，最大特徵物為六邊形的砲陣 地其中一個邊的牆面，進行量測比較之結果。量 測結果會受到三維掃描儀本身之掃描精密度外，
亦然包含直接利用點雲資料進行量測的人為點選 誤差，故為了降低人為點選所造成的誤差，每個 量測的目標物皆會進行 5 次量測並取平均值，平 均值為實驗的量測結果。
表 4 手持式三維掃描儀及地面光達長度量測比較表
說明 手持式三維掃描儀 地面光達
1 A4 紙寬度
2 四月標長度
3 坑道入口鐵門寬度
4 坑道入口處牆壁寬度
5 坑道入口寬度
6 砲陣地鐵樓梯寬度
7 砲陣地一邊牆面
表 5 各量測結果比較表(單位：m)
表 5 為 7 項特徵地物量測 5 次的平均結果，
再將手持式三維掃描儀與地面光達進行差值比較，
利用地面光達所得之量測結果視為真值，手持式 三維掃描儀以及地面光達兩者所量測結果之差值 皆於兩公分以內。精度為差值之絕對值與地面光 達之比值，7 項特徵地物量測精度平均可達 1.11%，
亦為量測 100 cm 會有約 1 cm 之誤差，因掃描結 果隱含人為點選誤差，故每次點選所量測之結果 不盡相同，雖採用多次量測欲降低人為誤差，但 量測範圍越小，則人為點選誤差影響程度越大。
手持掃描儀以及地面光達皆是獲取三維資料 的儀器，但兩者因儀器的操作方式不同，而造成 掃描的點雲結果略有不同，手持式掃描儀為手持 掃描，具有重量輕盈、可單手掃描……等優勢，
掃描時可無死角的掃描任何一個場域，不會如同 地面光達有因遮蔽而無法獲取遮蔽物後方點雲的 問題。手持掃描使用者可依據自己所需之區域，
而加強掃描，但地面光達無法，地面光達每一個 掃描檔所有的點雲是呈現均勻分布，但也因為兩 者感測三維資料的方式不同，故可掃描的範圍則 有所差異，手持式三維掃描儀無法進行長距離的 掃瞄，所以相較於此，手持式三維掃描儀適合小 範圍空間的掃描。除了掃描範圍有所差異外，相 對於地面光達，手持式三維掃描儀較容易受限於 環境因素，而導致無法獲取點雲的可能性較高，
例如：無燈光、強光、氣溫過於嚴峻、環境單一 缺乏特徵物……等皆可能導致無法獲取三維資料 的。手持掃描儀所產製的點雲資料，進行量測長
度的結果與地面光達之誤差小於 2.5%，但軟體上 進行點選量測，隱含著人為點選可能造成的誤差。
6. 結論與建議
手持式三維掃描儀相對於地面光達而言，不 僅手持輕便且內業處理快速，其應用彈性也較高，
可依照使用者的需求，移動至任何一個角落，或 決定當下的點雲數量獲取的多寡，但其仍受限於 環境以及使用者操作的技術性影響。如本研究於 昏暗的坑道中進行掃描，手持掃描儀掃描期間需 要外加燈光的輔助，在強光的室外或是燈光不足 的場域皆無法進行掃描。且手持掃描儀受限於結 構光原理及儀器功率大小，僅適合掃描近距離、
小範圍的場域，無法進行長距離的掃描，以至於 分站次數繁多；但地面光達可於參數進行調整後，
進行大範圍室內或室外掃描。於本實驗中，兩者 在長度量測的差異約為 1.1%，使用者可依照該次 進行三維掃描的使用目的，考慮容許誤差，再選 用適合的三維掃描儀。例如進行橋梁監測的工程 測量，仍應選擇誤差為 mm 等級且可固定架站進 行掃描的光達較適合；若為了文資數位典藏，或 建置提供民眾觀看的三維模型，手持式三維掃描 儀應已足可達成目的。亦或兩種三維掃描儀應相 輔相成，視目的以及掃描區域而選擇不同的儀器，
例如利用地面光達先進行大範圍的掃描，細部範 圍區域則用手持式三維掃描儀進行重點式的細部 掃描。手持式三維掃描儀掃描的檔案較小，因此 內業的處理時間也快，且掃描結束的當下，即可
說明 手持式三維掃描儀 地面光達 差值 精度
1 A4 紙寬度 0.206 0.211 -0.005 2.4%
2 四月標寬度 0.160 0.163 -0.003 1.8%
3 坑道鐵門寬 0.937 0.932 0.005 0.5%
4 坑道入口處牆壁寬度 0.567 0.568 -0.001 0.2%
5 坑道入口寬度 0.903 0.911 -0.008 0.9%
6 樓梯寬度 0.896 0.911 -0.015 1.6%
7 砲陣地牆壁寬度 4.894 4.876 0.018 0.4%
透過平板電腦觀看掃描結果，並判斷是否能與上 幾何對位的平差計算功能，而 DotProduct 公司所 提供之軟體又僅能輸入一個控制點的坐標，導致 掃描的點雲輸入坐標後，呈現錯誤的片狀分布。
故後續研究建議可採用處理點雲的專業商用軟體，
如：TerraScan 或 SolidWorks 進行幾何對位後，再 進行精度比較。 Development Association, 2015. Rural Rejuvenation Project of Ci Sing Tang Community, Sin Cheng Township, Hualien County, Available at:
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1Master Student, Department of Geography, National Taiwan Normal University Received Date: Sep. 18, 2017
2.Associate Professor, Department of Geography, National Taiwan Normal University Revised Date: Feb. 12, 2018
3.Master, Department of Geography, National Taiwan Normal University Accepted Date: Nov. 20, 2018
*Corresponding Author, Tel: 886-2-77341683, E-mail: [email protected]