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5-3-2 必要矩陣解算成果

以必要矩陣方法解算的影像旋轉成果,以下分為單軸旋轉與多軸旋轉進行討 論。

I. 單軸旋轉

單一坐標軸為旋轉軸的影像以必要矩陣解算成果如表 5-7,在三種旋轉情況下,

平面誤差以檢核點的平均殘差值而言沒有顯著差異,高程部分的 Z 方向殘差以對 Z 軸旋轉的殘差量最大,以 RMSE 而言也有相同的現象。

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表 5-7 單軸旋轉影像解算檢核點坐標成果-必要矩陣。(單位:公尺)

ID

RoX RoY RoZ

eX eY eZ eX eY eZ eX eY eZ

Pt_001 -1.487 -1.183 -5.146 -1.628 -1.737 -3.483 -1.380 -2.084 -6.303

Pt_002 1.582 -0.730 -2.900 -1.435 -0.038 3.988 1.151 -0.845 -2.042

Pt_003 -0.526 0.083 3.428 0.572 0.473 0.959 -1.242 0.764 4.961

Pt_004 -0.955 1.119 0.440 -0.669 1.505 -3.385 -0.899 1.506 0.516

Pt_005 -0.141 -0.356 -2.327 -0.459 1.034 -1.487 -0.919 1.023 -0.046

Pt_006 0.355 -0.326 -0.711 -0.455 -0.216 1.075 1.110 -0.535 -2.500

Pt_007 -1.823 0.287 -4.257 -1.815 1.585 -4.854 -2.033 1.486 -2.248

Pt_008 0.682 -2.388 3.554 0.954 -0.163 2.429 0.416 -0.573 4.751

Pt_009 0.627 -0.230 1.384 -0.717 -0.905 3.963 1.454 0.280 -0.200

Pt_010 0.251 0.931 0.258 0.016 0.324 1.086 0.200 -0.089 0.843

Average 0.843 0.764 2.440 0.872 0.798 2.671 1.080 0.918 2.441

RMSE

1.015 1.007 2.924 1.031 1.004 3.002 1.188 1.089 3.216

1.879 1.922 2.077

依據殘差值與 RMSE 繪製誤差分佈折線圖(圖 5-12),對 Y 軸旋轉的檢核點 解算成果在 Y 方向殘差與對 Z 軸旋轉解算之檢核點成果有相同趨勢,Z 方向殘差 則以對 X 軸旋轉與對 Z 軸旋轉解算之檢核點成果相似。

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X 坐標殘差 Y 坐標殘差

Z 坐標殘差 RMSE

圖 5-12 單軸影像旋轉解算檢核點坐標成果誤差分佈折線圖-必要矩陣。

(單位:公尺)

在殘差分佈圖(圖 5-13)中,旋轉後影像解算檢核點成果較無旋轉的影像解 算之檢核點成果好,在對 X 軸旋轉影像的檢核點解算成果中,接近中心的檢核點 高程誤差增加,接近影像重疊區域左、右邊緣的檢核點誤差減少;對 Y 軸旋轉影 像的檢核點解算成果,則以接近影像重疊區域上、下邊緣的檢核點高程誤差減少,

平面誤差較偏向 X 方向;而影像對 Z 軸旋轉的情況下,平面誤差偏向左上方,即 X 方向減少、Y 方向增加,由於影像旋轉時會產生點位偏移的情形,也因此增加 或減少原本的誤差。

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無旋轉 對 X 軸旋轉

對 Y 軸旋轉 對 Z 軸旋轉

圖 5-13 單軸旋轉影像解算檢核點坐標殘差分佈圖-必要矩陣。

II. 多軸旋轉

多軸旋轉可分為對兩個坐標軸進行旋轉的情況與對三個軸都有旋轉的情況,

以表 5-8 中進行討論,對 X、Y 軸旋轉影像解算檢核點成果與對 X、Y、Z 軸旋轉 解算之成果相似,不論殘差的平均值及 RMSE 值都相當接近,而對 Y、Z 軸旋轉 的影像解算檢核點成果最差,與表 5-7 的單軸旋轉成果對照後,發現旋轉軸的增加 可能提升解算成果品質如:對 X、Y 軸旋轉及對 X、Y、Z 軸旋轉,亦可能降低解 算成果品質如:對 Y、Z 軸旋轉。

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表 5-8 多軸旋轉影像解算檢核點坐標成果-必要矩陣。(單位:公尺)

ID

RoXY RoXZ RoYZ RoXYZ

eX eY eZ eX eY eZ eX eY eZ eX eY eZ

Pt_001 -1.491 -1.566 -5.222 -1.681 -1.181 -3.474 -1.262 -1.543 -6.884 -1.539 -1.318 -4.761

Pt_002 0.518 -1.132 -0.543 -1.438 0.736 4.049 1.532 -1.423 -2.856 0.081 -0.168 0.563

Pt_003 -0.133 0.541 2.594 1.226 -0.199 -0.467 -0.966 0.181 4.389 0.627 -0.273 0.893

Pt_004 -0.962 1.590 -0.383 -0.701 1.243 -2.070 -1.036 1.639 -0.463 -0.853 1.162 -0.989

Pt_005 -0.376 0.718 -1.691 -0.099 0.945 -2.602 -0.666 -0.410 -0.773 -0.150 -0.175 -2.310

Pt_006 0.605 -0.590 -1.305 -0.269 -0.069 0.651 0.296 -0.558 -0.576 -0.417 -0.176 1.049

Pt_007 -1.878 1.363 -3.902 -1.762 1.588 -5.449 -2.004 0.103 -2.473 -1.776 0.452 -4.778

Pt_008 0.942 -0.279 2.796 1.542 0.446 -0.109 0.124 -2.644 5.912 0.978 -1.796 2.288

Pt_009 0.652 -0.527 1.350 -0.790 -0.848 4.091 0.521 -0.496 1.558 -0.782 -0.992 4.080

Pt_010 -0.493 0.456 2.025 -0.679 0.603 2.516 0.558 0.910 -0.417 -0.134 1.229 1.079

Average 0.805 0.876 2.181 1.019 0.786 2.548 0.897 0.991 2.630 0.734 0.774 2.279

RMSE

0.950 0.992 2.607 1.163 0.907 3.049 1.053 1.252 3.459 0.918 0.958 2.776

1.701 1.955 2.209 1.776

以折線圖(圖 5-14)分析,在不同方向的殘差分佈上,有兩個一組相近的趨

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X 坐標殘差 Y 坐標殘差

Z 坐標殘差 RMSE

圖 5-14 多軸影像旋轉解算檢核點坐標成果誤差分佈折線圖-必要矩陣。

(單位:公尺)

由殘差分佈圖(圖 5-15),對三軸旋轉的成果與三組兩軸旋轉的成果比較,

在高程殘差部份,對 X、Z 軸旋轉的檢核點成果與對 Y 軸解算成果相似,對 Y、Z 軸旋轉的檢核點解算成果則與對 X 軸的解算成果相似,但誤差量相較之下較大,

最後,對 X、Y 軸旋轉的檢核點誤差分佈與對三軸旋轉相似,由圖中可知同時對 Y 軸與 Z 軸旋轉的情況下會有較大的誤差。

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對 X、Y 軸旋轉 對 X、Z 軸旋轉

對 Y、Z 軸旋轉 對 X、Y、Z 軸旋轉

圖 5-15 多軸旋轉影像解算檢核點坐標殘差分佈圖-必要矩陣。

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