1. 前言
無人飛行載具(Unmanned Aerial Vehicle, UAV) 成本低、機動性高及可重複利用的優點，使其迅速 應用到民生和科學研究的領域，相關的研究成果如 農業方面(Haarbrink & Eisenbeiss, 2008)、森林火災 的監測(Ollero & Merino, 2006)、考古(Eisenbeiss &
Zhang, 2006)等應用。其中 Everaerts et al. (2004)的 研究評估出 UAV 為最實用的遙測工具，並指出 UAV 的應用創造一個新的遙測市場(Everaerts &
Lewyckyj, 2011)。
UAV 體積小、重量輕，飛航過程中容易受到環 境、風力影響，造成飛行路徑不穩定、重疊率不一 致及影像傾角較大等問題，使UAV 的飛航穩定度 無法與傳統航拍相比，也因搭載消費型相機存在較 大的鏡頭畸變差。
為解決UAV 影像上述特有的問題，才能使二
維影像可重建出三維空間資訊，影像重建技術必須 具備內外方位參數，因此本研究透過計算機視覺方 法，從運動中回復結構(Structure from Motion, SFM) 的演算法，由相機以移動的方式進行拍攝，移動過 程利用不同視點產生的視差，計算影像與場景之間 的關係，得到場景的三維結構，並可自動計算出相 機的內外方位參數(Tsingas, 1992、Seitz et al., 2006)。
Rosnell & Honkavaara (2012) 比較傳統攝影測量與 SFM 方法處理 UAV 影像的差異，指出傳統攝影測 量方法，對於低空和高重疊率影像較易出現匹配失 敗的問題，建議以SFM 方法較適合處理 UAV 拍攝 的影像。但SFM 重建出的點雲為稀疏點雲，稀疏 點雲無法完整描述三維模型，因而結合密匹配演算 法 中 ， 以 區 塊 為 基 礎 之 多 視 立 體 (Patch-based Multi-View Stereo, PMVS)作為獲取稠密三維點雲 之方法。利用SFM 配合 PMVS 方法產製三維點雲 相關的研究有蔡依庭(2012)利用定翼機拍攝台北
大學旁植被區及土石區之照片計算出三維點雲，翁 婕晞(2013)於航拍遮蔽區獲取完整的三維地形資 訊，李怡蓁(2014)重建出高雄舊火車站三維資訊，
林迪詒(2015)利用自行組裝多軸無人飛行載具，探 討不同對地解析度對於成圖精度的影響。
Harwin & Lucieer (2012) 研究指出根據良好的 影像拍攝及地面控制點分佈，所產製的三維點雲 需垂直拍攝，因此只要穩定 Roll、Pitch 姿態即可 符合拍攝需求，且二軸雲台較三軸雲台輕量化， 3456 Pixel)。本研究所設定快門和 ISO，為先前經 驗中最清晰之設定參數。 SIFT(Scale-invariant feature transform)提取影像特 徵點，利用影像匹配建立影像間基礎矩陣關係， PMVS 方法(Furukawa et al., 2010)進行處理，其處 理方式為將SFM 的稀疏點進行對應、擴展、過濾，
高度及密集度判斷建物邊緣，將點雲組成有建物 邊界的不規格三角網(3D TIN)，再將網格內建物 邊界部分強制垂直於地面，可組成與現況較符合 之 DSM，本研究中使用產製 DSM 的方法，是全 自動化的判斷出建物邊緣中心組成網格。設定 DSM 網格尺寸為 1 cm × 1 cm GSD 輸出，構成精 細地表資訊模型。
因拍攝影像具有足夠的影像涵蓋率，配合產 製的 DSM，糾正拍攝的原始影像為正射影像，輸 出的正射圖解析度為1 cm × 1 cm GSD。
2.4 繪製地形圖
單純以正射影像圖人工描繪邊界時，不易清 晰判斷地類邊界狀況，在此利用地物的高度，先 以DSM 產製等高線，使地物類別邊緣會有等高線 線條，因此將等高線條套疊正射影像，協助人工 判斷邊界。
因等高線的間距在地形圖的表達上需條條清 晰可辨，且要盡可能的清楚描繪地貌起伏變化，
本研究中依比例尺計算得6 cm 間距產製等高線，
在實務過程大部分地物的高差(建物、花圃、圍牆) 會大於 6 cm，大部分等高線在建物、花圃、道路 區都可提供良好邊界參考。但部分等高線如草地、
樹木以及建物被樹木遮蔽處會出現重疊狀況。
圖 2 等高線套圖於正射影像
3. 研究區介紹和資料處理
3.1 研究區域
本研究區位於台灣高雄市鳳山區，其早期為
無線電信所，現今已成為國定古蹟，開放一般民 眾參觀。研究區內主要地物為建物、道路、圍牆、
樹林、農作物和植生，區域為平坦地形，最高建 物高度為9 m，實驗區域範圍為 750 m 480 m，
面積約為36 公頃。
該區內無線電信塔臺早已被破壞，為量測出 無線電信塔臺的位置，未來可以在該位置上重建 當年塔台，作為觀光發展使用，需要有大比例尺 地形圖作為開發使用之依據。
在利用UAV 航拍製作地形圖之作業中，在研 究區內佈設12 個航標點，航標為圓形紅黑相間塑 膠板，直徑為21 cm，21 cm 為 A4 紙張尺寸，方 便製作使用，其中 6 個為全控點、其餘 6 個為檢 核點，航標點樣式如圖3 所示。
圖 3 航標點樣式圖
量測航標點方式，是先利用 GPS 量測建物頂 樓和門口兩點坐標為控制點，再於建物頂樓架設 全站儀，利用門口點位當後視已知點，後續觀測 12 點航標點之位置，點位分佈如圖 4 所示。
圖 4 研究區現況與航標點分佈及量測誤差圖