以車載光達點雲協助圖解數化區辦理土地鑑界之研究 - 政大學術集成
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(2) 中文摘要. 圖解地籍圖原以分幅圖方式管理，雖已完成地籍圖圖解數化作業，使 圖籍問題不再持續惡化，但原存在圖紙伸縮、皺折、變形等問題依舊存在， 不因完成數值化作業而消失，必需經由適當約制的坐標轉換，解決圖幅接 合問題，以達成整段圖籍整合及管理之目標。 本研究利用車載光達掃描系統，可以在短時間內獲得被測物體上大量 之點資料，從點雲資料中擷取可靠現況點後，將圖解數化地籍圖嚴密檢查 之點對點、點對線等誤差條件限制後，再經坐標轉換、跨幅宗地各點接合. 政 治 大 提高地籍圖精確度；此外，於測量人員辦理土地鑑界測量業務時，能觀測 立 點雲中任意可靠特徵點為控制點，利用自由測站法據以執行複丈鑑界，克 處理後全區整合，消除圖幅伸縮變形誤差及跨幅宗地各點接合不符，期望. ‧ 國. 學. 服無圖根點可使用的問題，藉此提昇土地鑑界施測品質，以符合實際作業 需求。. ‧. 本研究選定光華段為實驗區，以點雲資料中擷取可靠現況點作為約制. y. Nat. sit. 條件，透過坐標轉換方式，將該區域之圖解數化地籍圖整合轉換至 1997 臺. er. io. 灣大地基準系統(TWD97)之坐標系統。本研究實驗區分成 4 小區執行套疊整. al. v i n Ch 析結果，各分區約 7 成現況點垂距小於 15 公分，顯示數化之地圖圖更符 U i e h n c g 合現況，且各分區宗地整合後圖簿面積較差值低於法定公差值均大幅提升， n. 合並分析整合後地籍線與現況點之位置較差值及土地面積增減情形，經分. 之後點雲中任意可靠特徵點為控制點，利用自由測站法據以執行複丈鑑界， 克服無圖根點可使用的問題，亦顯示其成果符合圖解法土地複丈之精度規 範。 關鍵字：圖解數化地籍圖、坐標轉換、套圖、自由測站法、鑑界. I. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(3) Abstract The graphic cadastral map was originally managed in sheet line system. Although the graphic cadastral maps have been digitalized, the problems in original graphic maps, such as shrinkage, wrinkles, and deformation, still exist. It is necessary to solve the problem of map jointing through appropriate coordinate transformation to achieve the goal of integration and management. This study used the vehicle-based LiDAR scanning system to collect numerous point data of the objects in short time. After obtaining reliable detail points from the point cloud data, and strictly examining the corresponding conditions such as point-to-point and point-to-line between detail points and digitalized cadastral maps, the whole digitalized graphic cadastral maps will be transformed and integrated into a unified TWD 97 coordinate system to eliminate the inconsistence of the same points on the map frame boundary and the map deformation. 政 治 大 verification of parcel corners the surveyors can measure the coordinates of obvious 立 feature points form point cloud data as controls to perform the survey of boundary to improve the accuracy of the digitalized graphic cadastral map. Moreover, during the. ‧ 國. 學. verification by free station method to overcome the losing problems of control points and improve the quality of survey for boundary verification. Guanghua zone was. ‧. selected as the test area in this study. The reliable detail points in the point cloud data were measured as the constraint condition while transforming the digitalized graphic. y. Nat. cadastral maps of Guanghua zone into the coordinate system of 1997 Taiwan's Datums. sit. and Coordinate Systems (TWD97). The whole Guanghua zone was divided into four. al. er. io. subareas to verify the vertical distance from detail points to the cadastral lines after. v. n. map integration using map registration and the change status of parcel areas between. Ch. i n U. parcel areas in land register registered and corresponding parcel areas before and after. engchi. map integration using map registration. The result of the analysis showed that about 70% of vertical distance from detail points to the cadastral lines after map integration using map registration were less than 15 cm in each subarea. The parcel numbers of area change between land areas in land register registered and corresponding land areas after map registration in each subarea that met with the requirement in the Rules for Implementation of Cadastral Survey increased significantly. After map registration, the surveyors can measure the coordinates of obvious feature points as control points form point cloud data to perform the survey of boundary verification by free station method to overcome the losing problems of control points. The test results verified the survey for boundary verification to meet with the accuracy requirement in the digitalized graphic areas. Keywords：digitalized graphic cadastral map, coordinate transform, map registration, free station method, survey for boundary verification. II. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(4) 目錄 緒論 ............................................. 1. 第一章. 第一節. 研究背景 ....................................... 1. 第二節. 研究動機 ....................................... 2. 第三節. 研究目的 ....................................... 3. 第四節. 研究架構 ....................................... 4. 第二章. 文獻回顧 ......................................... 5. 第一節. 圖解區土地鑑界測量之方式 ....................... 5. 第二節. 圖解數化地籍圖套合 ............................. 8. 政 治 大 以數值法辦理圖解數化區土地鑑界作業 ............ 14 立. 第三節. 研究方法與理論基礎 .............................. 29. ‧. ‧ 國. 第三章. 光達資料用於地籍測量之相關研究 ................ 20. 學. 第四節. 第二節. 圖幅接合 ...................................... 31. 第三節. 坐標轉換理論 .................................. 45. 第四節. 自由測站法作業 ................................ 49. n. al. er. io. 第四章. sit. y. 研究流程 ...................................... 29. Nat. 第一節. Ch. engchi. i n U. v. 實驗成果與分析 .................................. 55. 第一節. 點雲資料之精度測試及適用性 .................... 61. 第二節. 現況測點建立及圖幅套合 ........................ 72. 第三節. 實測驗證 ...................................... 96. 第五章. 結論與建議 ..................................... 106. 第一節. 結論 ......................................... 106. 第二節. 建議 ......................................... 107. 參考文獻 ................................................. 108. III. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(5) 圖目錄 圖 2.1.1. 地籍調查表 .................................. 5. 圖 2.1.2. 人工描繪地籍圖 .............................. 7. 圖 2.2.1. 數值化電腦描繪地籍圖 ......................... 8. 圖 2.2.2. 數值化分幅管理地籍圖 ......................... 9. 圖 2.2.3. 圖幅接合圖 .................................. 10. 圖 2.2.4. 圖幅接合超過誤差範圍圖 ...................... 11. 圖 2.3.1. 現行土地複丈作業流程圖 ...................... 15. 雷射測距定位原理 ............................ 22. 圖 3.1.1. 研究流程圖 .................................. 30. 圖 3.2.1. 圖解數化套圖系統 ............................ 31. 圖 3.2.2. 載入分幅地籍圖及現況點(+為現況點)圖層 ....... 33. 圖 3.2.3. 圖幅移動與現況點(藍色十字)完成初步最佳套合 .. 34. 學. 圖 2.4.2. er. io. sit. y. ‧. Nat. 數值化自動接合地籍圖 ........................ 17. ‧ 國. 政 治 大 圖 2.4.1 立 雷射測距原理 ................................ 21 圖 2.3.2. 20 公分範圍內作權重設定 ..... 35 a參考點與現況點於 v i l C Un h e n g c h20i 公分範圍內作權重設定 圖 3.2.5 參考點與地籍線於 ..... 36. n. 圖 3.2.4. 圖 3.2.6. 條件設定參數轉換 ............................ 37. 圖 3.2.7. 坐標轉換前之地籍圖(+為測量點) ............... 38. 圖 3.2.8. 經條件平差坐標轉換後修正之地籍圖 ............ 39. 圖 3.2.9. 約制條件平差坐標轉換後參數誤差向量圖 ........ 39. 圖 3.2.10 接圖條件設定 ................................ 43 圖 3.3.1. 四參數轉換 .................................. 46. 圖 3.3.2. 六參數轉換 .................................. 47. 圖 3.4.1. 自由測站法觀測方式示意圖 .................... 49. IV. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(6) 圖 3.4.2. 自由測站法示意圖 ............................ 53. 圖 3.4.3. 利用自由測站法複丈 .......................... 54. 圖 4.0.1. Riegl VMX-250 掃描車(詮華科技) .............. 56. 圖 4.0.2. Riegl VMX-250 掃描器(詮華科技) .............. 56. 圖 4.0.3. Riegl VMX-250 車載光達系統(Riegl, 2012) ..... 56. 圖 4.0.4. 光達掃描線俯視圖 ............................ 57. 圖 4.0.5. 路面點雲分佈情形 ............................ 58. 圖 4.0.6. 車速 40km/hr 掃描線間距約 4 公分 .............. 58. 政 治 大 圖 4.0.8 行車速度約 50km/hr........................... 59 立 路面點雲分佈情形 ............................ 59. 圖 4.0.9. 使用車載光達快速獲得大範圍的點雲資料 ........ 60. 學. ‧ 國. 圖 4.0.7. 圖 4.1.2. 從點雲資料中明顯地物點取坐標 ................ 64. 圖 4.1.3. 測點分佈狀況 ................................ 65. 圖 4.1.4. 測點分佈狀況 ................................ 68. er. io. sit. y. ‧. 中心樁分佈狀況 .............................. 61. Nat. 圖 4.1.1. ........................ 69 a測點與地界線垂距分佈 v i l n 圖 4.1.6 測點至地籍線垂距百分比 ...................... 70 Ch engchi U. n. 圖 4.1.5. 圖 4.1.7. 現況測量成果與地籍圖套合 .................... 70. 圖 4.1.8. 從點雲模型中點取明顯地物之坐標 .............. 71. 圖 4.1.9. 現況照片 .................................... 71. 圖 4.2.1. 圖解法地籍圖數值化成果電腦套圖系統讀取坐標點 72. 圖 4.2.2. 實測點與地籍圖套疊 .......................... 73. 圖 4.2.3. 測點與地界線垂距百分比 ...................... 73. 圖 4.2.4. 測點與地界線垂距分佈圖 ...................... 74. 圖 4.2.5. 圖幅編號及分區圖 ............................ 74. 圖 4.2.6. 測點與地界線垂距百分比 ...................... 77 V. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(7) 圖 4.2.7. 測點與地界線垂距分佈圖 ..................... 78. 圖 4.2.8. 第 1 區之地籍圖(第 1、3、4 幅圖) ............. 78. 圖 4.2.9. 坐標轉換後修正之地籍圖 ..................... 79. 圖 4.2.10. 以自由測站法補測現況點地區 ................. 80. 圖 4.2.11. 測點與地界線垂距百分比 ..................... 82. 圖 4.2.12. 測點與地界線垂距分佈圖 ..................... 82. 圖 4.2.13. 第 2 區地籍圖(第 5、6、7、11、12、13 幅圖) ... 83. 圖 4.2.14. 坐標轉換後修正之地籍圖 ..................... 83. 政 治 大 圖 4.2.16 測點與地界線垂距百分比 ..................... 86 立 以自由測站法補測現況點地區 ................. 85. 圖 4.2.17. 測點與地界線垂距分佈圖 ..................... 87. 學. ‧ 國. 圖 4.2.15. 圖 4.2.19. 坐標轉換後修正之地籍圖 ..................... 88. 圖 4.2.20. 測點與地界線垂距百分比 ..................... 90. 圖 4.2.21. 測點與地界線垂距分佈圖 ..................... 90. er. io. sit. y. ‧. 第 3 區地籍圖(第 18、19、23、24、25 幅圖) .... 87. Nat. 圖 4.2.18. 幅圖) .. 91 a l第 4 區地籍圖(第 8、9、14、15、21、22 v i n 圖 4.2.23 坐標轉換後修正之地籍圖 ..................... 91 Ch engchi U. n. 圖 4.2.22. 圖 4.2.24. 各區測點與地籍線垂距百分比 ................. 93. 圖 4.2.25. 坐標轉換前後面積分析表 ..................... 94. 圖 4.2.26. 各區測點與地籍線垂距百分比 ................. 95. 圖 4.3.1. 界址坐標測定結果，現況點、測站及界址點 ..... 97. 圖 4.3.2. 測站標定及測設 ............................. 98. 圖 4.3.3. 現況測量位置 ............................... 98. 圖 4.3.4. 點雲中人孔蓋位置 ........................... 99. 圖 4.3.5. 測量位置 ................................... 99. 圖 4.3.6. 測站及圖跟點及測設點標定點位置 ............ 101 VI. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(8) 圖 4.3.7. 現況及測站點位置 .......................... 102. 圖 4.3.8. 從點雲中選取坐標 .......................... 102. 圖 4.3.9. 依據測得角度距離從已知坐標反算測站坐標 .... 104. 圖 4.3.10. 自由測站及標定點位置 ...................... 105. 立. 政 治 大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. VII. i n U. v. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(9) 表目錄 表. 2.2.1. 地籍圖接合法比較表 ........................ 12. 表. 2.4.1. 光達測繪系統比較 .......................... 24. 表. 2.4.2. GPS 與 IMU 系統之比較 ..................... 26. 表. 2.4.3. 行動車測量與傳統方式比較 .................. 27. 表. 3.2.1. 各參數約制條件坐標轉換成果比較表 .......... 40. 表. 3.2.2. 約制條件坐標轉換計算表 .................... 41. 表. 3.2.3. 圖幅接合面積差異分析表 .................... 44. 表. 4.0.1. Riegal VMX-250 規格 ....................... 55. 表. 4.1.1. 政 治 大. 學. ‧ 國. 立人孔蓋坐標與點雲資料坐標表 ................ 61. 4.1.2. 人孔蓋與點雲坐標轉換誤差計算表 ............ 62. 表. 4.1.3. 人孔蓋與點雲坐標轉換誤差計算表 ............ 63. 表. 4.1.4. 點雲中點取坐標資料表 ...................... 64. y. Nat. 表. 4.1.6. 以角度、距離反算測站坐標之差值 ............ 67. 表. 4.1.7. sit. 從測站觀測所得角度、距離 .................. 66. io. 4.1.5. er. 表. ‧. 表. 表. 4.2.1. 1-26 幅約制條件坐標轉換計算統計表 ......... 75. 表. 4.2.2. 參數轉換單位權中誤差 ...................... 77. 表. 4.2.3. 面積差異分析表 ............................ 79. 表. 4.2.4. 參數轉換單位權中誤差 ...................... 81. 表. 4.2.5. 面積差異分析表 ............................ 84. 表. 4.2.6. 參數轉換單位權中誤差 ...................... 85. 表. 4.2.7. 面積差異分析表 ............................ 88. 表. 4.2.8. 參數轉換單位權中誤差 ...................... 89. n. 表. a l 選擇誤差較小之觀測點計算自由測站坐標 v i ...... 68 n Ch U engchi 4.1.8 多餘觀測可剔除誤差較大之測點求得較佳成果 .. 68. VIII. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(10) 表. 4.2.9. 面積差異分析表 ............................ 92. 表. 4.2.10. 4 區轉換數據統計表 ........................ 93. 表. 4.2.11. 面積差異分析表 ............................ 95. 表. 4.3.1. 界址坐標資料 .............................. 96. 表. 4.3.2. 界址坐標計算結果 .......................... 97. 表. 4.3.3. 光華段 1338 地號土地宗地資料 .............. 101. 表. 4.3.4. 點雲中點取明顯地標坐標資料 ............... 103. 表. 4.3.5. 隨意擺設測站觀測讀取點之角度距離 ......... 103. 表. 4.3.6. 以自由測站法求得測站坐標資料 ............. 104. 表. 4.3.7. 立. 政 治 大 自由測站法測設資料 ....................... 105. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. IX. i n U. v. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(11) 第一章 第一節. 緒論 研究背景. 土地複丈時所使用的地籍圖是地政測量業務中最主要的參考資料，惟 日據時期繪製地籍圖使用迄今已逾百年，因社會經濟日趨繁榮，土地分割 異動頻繁，致圖紙折損、破舊，伸縮誤差大，圖地不符時而發生；臺灣省 雖自民國 78 年度起全面採用數值法辦理重測(內政部土地測量局，2002)， 以數值資料形態儲存地籍測量資料，但仍有多數地區尚以圖解地籍圖管理。. 政 治 大 避免圖紙繼續破損及圖紙伸縮而影響人民權益，遂於民國 86 年度辦理臺灣 立. 內政部鑑於地籍圖使用頻繁，圖紙破損日益嚴重，為保持圖解地籍圖現況，. ‧ 國. 學. 省數值化圖解地籍圖數值化作業(內政部國土測繪中心，2012)，利用掃描 方法將圖解地籍圖資料納入電腦管理以保存圖解地籍圖現況。圖解地籍原. ‧. 圖雖經掃描數化處理為數值化圖檔，僅能保存數化當時地籍圖品質，免於. sit. y. Nat. 繼續惡化，其精度卻仍應視為原圖解法地籍圖精度，並不會因數化過程而. al. er. io. 提昇品質，僅能維持既有圖籍之狀況及精度，且多數地政機關仍以圖解法. v. n. 辦理土地複丈，僅施測小範圍區域容易造成同段圖籍內多處獨立坐標系統，. Ch. engchi. i n U. 致使難以整合圖籍，且使圖地不符情形無法全面改善並與都市計畫圖、地 形圖之精度不一致，影響國土資訊系統套疊精度及其應用效益。鑒於圖解 數化區土地鑑界複丈案件糾紛迭起，其肇因於二次以上土地複丈鑑界之界 址位置的不一致，究其原因不外乎地籍圖、測量儀器、測量技術及測量人 員的問題，以及僅施測小範圍區域現況使圖地不符情形無法全面改善，而 土地複丈鑑界是地政事務所派測量員依據地籍圖以測量儀器及技術於實地 測量現況套圖測定界址之行政行為，而以今日之科技進步，測量儀器、測 量技術及測量人員的問題應可獲得有效改善。. 1. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(12) 第二節. 研究動機. 傳統圖解區土地鑑界測量作業，在作業前，由各測量員調製土地複丈 參考圖，再以平板儀至實地測量時，大部因無圖根點可供使用，其作業方 式以圖解自由測站法檢測相當範圍之可靠界址點、線，再利用透明紙描繪 測點，經推圖套合之地籍圖以研判實地經界之位置（通稱套圖分析法或透 明紙法） 。雖然全省地政機關均已完成圖解法地籍圖數值化成果，但於現地 無圖根點可用之情形下，採用電子測距經緯儀以光線法測量，必需先對鑑 界土地進行現況測量，回到內業計算展圖後進行地籍圖套合，再以套圖成. 政 治 大 僅局部區域施測現況，使圖地僅局部相符、無法達成全區整合的目標，往 立 果作為後續外業鑑界測量之依據，如此多次往返，耗費人力及時間，而且. ‧ 國. 學. 往造成多種測量成果鑑界結果不一致的情形發生。. 近幾年隨著行動測繪技術(Mobile Mapping Technology)的日趨發展，. ‧. 利用車載光達系統可於測量車掃描後直接獲得三維空間點雲資料，其精度. sit. y. Nat. 與解析度技術與時俱進更為精良，不但可以保持現況，並且可以在短時間. al. er. io. 內獲得被測物體上大量之坐標點位資料。. v. n. 理論上若用此資料執行現況測量且其測點精度足夠，應可作為圖解. Ch. engchi. i n U. 區土地鑑界測量之依據，因此本研究目的即使用車載光達掃描儀器，對現 有圖解法數化區進行掃描，並利用圖解數化成果，由車載光達資料中量測 全區而非局部可靠之現況點，參考地籍調查表所記載之經界線檢核全區套 疊分析修正地籍圖，解決局部現況點套合之問題，以更為速捷、節省人力 之方法，期望達到更可靠有效協助圖解數值區土地鑑界測量之目標。. 2. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(13) 第三節. 研究目的. 本研究從車載光達點雲資料中擷取可靠現況點後，將圖解數化成果嚴 密檢查之點對點、點對線等誤差條件限制後，再經坐標轉換、跨幅宗地各 點接合處理後全區整合，消除圖幅伸縮變形誤差 及跨幅宗地各點接合不 符，期望提高地籍圖精確度，供測量人員辦理土地鑑界測量業務時，施測 光達點雲中任意可靠現況後，再利用自由測站法據以執行複丈鑑界，如此 做法之優點是因不需重複套合認定現況點與地籍線之相對關係，故可確保 數次複丈成果之一致性，提高測量公信力。因此，本研究利用車載光達掃. 政 治 大 能提升圖解區測量精確度，以真正達到數值法作業的標準。綜合上述，本 立. 描技術，改進目前土地複丈鑑界作業方式，加速地籍整理使圖解數化區，. ‧ 國. 學. 研究目的：. 一.以車載光達資料執行現況測量進行全區套疊分析，期望提升圖解區. ‧. 測量準確度，以真正達到數值法作業的標準。. sit. y. Nat. 二.以自由測站之作業模式，運用電子測距全測站經緯儀，在任意地點. al. er. io. 經由施測 2 個以上已知現況點，即可求得測站坐標，克服無圖根點可. v. n. 使用的問題，藉此提昇土地鑑界施測品質，以符合實際作業需求。. Ch. engchi. 3. i n U. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(14) 第四節. 第一章. 研究架構. 緒論： 說明目前圖解數化區土地鑑界測量作業遭遇之問題及 背景，闡述本研究動機、目的，確立本論文研究之基礎。. 第二章. 文獻回顧： 探討圖解法地籍圖數值化成果，目前測量作業方式及光. 政 治 大 勢及相關研究。 立. 達技術之運用，整理出圖解數化區鑑界測量工作發展趨. 第三章. 研究方法：. ‧ 國. 學. ‧. 合之相關理論，輔助圖解法地籍圖數值化成果坐標整合 作業模式。. y. Nat. io. sit. 成果分析：. er. 第四章. 敘述本研究之作業流程，利用以車載光達掃描及圖幅接. 針對車載光掃描之實驗區進行實驗與成果分析探討。. n. al. 第五章. Ch. 結論與建議：. engchi. i n U. v. 敘述本研究之成果與結論，及提出未來研究方向建議， 作為後續研究發展之參考。. 4. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(15) 第二章 第一節. 文獻回顧. 圖解區土地鑑界測量之方式. 地籍圖資料是政府保障人民產權重要資料之一，地籍圖的來源是經過 嚴密之地籍整理程序，經地籍調查與界址測量確定每宗土地之位置、形狀 及面積，以確保民眾財產之權益，每宗土地界址位置應有具體之描述，其 中地籍調查係就土地坐落、界址、原有面積、 使用狀況及其所有權人、他 項權利人與使用人之姓名、住所等事項，查註於地籍調查表內(圖 2.1.1)。. 政 治 大 量之依據。每宗土地地籍調查表所載界址標示包括界址點(含符號及界標)、 立 前項所有權人之土地界址，應於地籍調查表內繪製圖說，作為戶地界址測. ‧ 國. 學. 經界物名稱(代號)、經界線位置(內、中、外)、備註、(界址標示)略圖、 指界人簽章、日期、身分證編號及土地使用狀況等欄位，界址標示之記載. ‧. 應依據土地所有權人或代理人意思表示所指認之界址及實地埋設土地界標. n. al. er. io. sit. y. Nat. 之類別，分別在地籍調查表之相關欄位予以標註記載。. 圖 2.1.1. Ch. engchi. i n U. v. 地籍調查表：內政部地籍圖重測地籍調查表填載說明及範例，2008 5. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(16) 因此，地籍測量為實地調查土地四至界址後，應用測量儀器及測量技 術，測量各宗地之位置、形狀界址及面積，繪製成地籍圖，以明示土地之 客觀狀況。即地籍測量目的，在於透過測量之方法，將各宗土地坐落以各 種媒體具體描述，地政機關完成地籍測量，土地登記程序後，即負有保全 地籍之義務，也是各項建設之基礎，資訊發展運用中重要底圖。民眾申請 土地鑑界時，地政機關即可透過測量之方法，在實地上回復前地籍測量時 各宗土地之位置形狀及界址，即複丈鑑界（曾德福，1997）。 傳統圖解區土地鑑界測量作業，在作業前，由各測量員調製土地複丈. 政 治 大 圖根不存在之情形下，以圖配合實地相符合之界址點作為平板導線之基準 立. 參考圖，再以平板儀至實地測量時，大部因無圖根點可供使用，當在實地. 控制點，其作業方式以圖解自由測站法施測相當範圍之可靠現況點、線，. ‧ 國. 學. 並配合捲尺依據比例尺大小將現況點之方向線、距離測繪標示於透明紙上，. ‧. 再將透明紙與土地複丈圖套合研判可靠經界線後，推定出土地複丈圖上測. y. Nat. 站點位置，再以土地複丈圖測定界址點之位置（通稱套圖分析法或透明紙. er. io. sit. 法） 。因此作業方式受限於平板紙太小，多採用局部處理，且測量員引用之 界址點不一定可靠或一致，致套圖成果不一，造成爾後各區塊地籍圖間接. al. n. v i n 合問題（蘇百鴻，1995） 。故傳統圖解區土地複丈鑑界作業方式，除人工描 C hengchi U. 繪地籍圖精度品質不一外，受限於地籍圖本質(繪製地籍原圖之測量技術及 儀器)、圖紙伸縮、圖根點流失，常有多次複丈鑑界成果造成不同的套圖區 產生各自獨立的系統(王淳熙、高書屏，2000)，甚至會產生同一筆宗地有 數種鑑界成果，且日積月累使用結果致使原地籍圖品質逐漸降低，更容易 引起界址糾紛。 此外，傳統圖解區土地複丈鑑界作業之土地複丈圖，是來自於日據時 期原圖描繪之副圖，沿用迄今近百餘年之久，因圖紙伸縮、破損、比例尺 過小、經界模糊等情形(圖 2.1.2)，且因土地分割、天然地形變遷及人為界 址變動影響，常有圖、地、簿不符情形，加上施測當時受技術、設備及比 6. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(17) 例尺過小之影響，精度難以適應時代需求，致測量結果精確度很難掌控、 所以造成土地糾紛層出不窮。鑒於土地複丈案件糾紛迭起，其肇因於二次 以上土地鑑界之界址位置的不一致，究其原因不外乎地籍圖、測量儀器、 測量技術及測量人員的問題，，以及僅施測小範圍區域現況使圖地不符情 形無法全面改善，而土地複丈鑑界是地政事務所派測量員依據地籍圖以測 量儀器及技術於實地測量套圖測定界址之行政行為。而以今日之科技進步， 測量儀器、測量技術及測量人員的問題應可獲得解決。. 立. 政 治 大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. 圖 2.1.2. i n U. v. 人工描繪地籍圖副圖. 7. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(18) 第二節. 圖解區地籍圖數化與套合. 地籍圖最原始之狀態是將地籍資料繪製於圖紙上，不但保存不易，且 容易因經常使用而造成圖紙伸縮、破損而影響原圖資料的正確性。為了妥 善保存圖解地籍圖現狀，減少地籍原圖之使用率，並避免地籍圖圖紙因伸 縮、破損而影響人民權益，因此開始利用電腦將地籍圖資料數值化，以提 高作業效率及為民服務品質(江渾欽,1999)。 圖解地籍圖數值化作業，是將一般的地籍圖資料，採用數化儀將界址 點、界址線位置逐一讀取產生數值坐標，或以掃描儀先行掃描地籍圖後，. 政 治 大 圖轉換成數值式的圖檔(圖 立 2.2.1)，以便於進行地籍圖資料的管理、分析與 經影像糾正、網格向量化處理後，產生數值圖檔，也就是將圖紙式的地籍. ‧ 國. 學. 應用。數值化的成果包含圖檔及基本檔(宗地資料檔、地號界址檔、界址坐 標檔、邊長註記檔等)，圖解地籍圖數值化這項工作，是地政資訊化作業之. Nat. n. al. er. io. sit. y. ‧. 重要工作，也是國土資訊系統土地基本資料庫之一。. Ch. 圖 2.2.1. engchi. i n U. v. 數值化電腦描繪之地籍圖. 8. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(19) 圖解地籍圖分幅數化完成之數值地籍圖檔(圖 2.2.2)，應按其圖廓接合 為一整合地段，跨幅之地籍線，亦進行有條件之接合。地籍圖數化時是以 各張圖幅為單元，每張圖幅的數化坐標以圖廓四角作為控制點，採標準轉 換模式將坐標轉換到一致的坐標系統。跨圖幅之宗地分別位於各幅之部分， 利用在相鄰圖幅邊界線上的共同點來接圖整合，為使區塊接邊之後，各界 址仍能保持由地籍圖所建立的幾何條件關係，使用條件平差的方式來進行 地籍圖接邊。. 立. 政 治 大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. 圖 2.2.2. Ch. engchi. i n U. v. 數值化分幅管理地籍圖(黑線為原線、紅線為分割線、藍色方格 線為分幅圖廓線) 9. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(20) 一般各分幅地籍圖進行接圖整合前，應先行將圖幅內四圖角點及各控 制點含都市計畫樁之數化坐標及原始登錄坐標進行六參數坐標轉換，計算 後圖幅內各界址點坐標、宗地面積及視中心位置應依轉換參數進行轉換(內 政部土地測量局，2003b)，以消除圖紙伸縮變異後，再進行接圖整合為一 完整宗地。但因有些圖紙變形伸縮過甚，並非所有圖幅都能有效的拼接一 起，因此產生梯狀的問題，而位於圖廓線上之界址點，如在誤差範圍（圖 上 0.4 公厘）內，應整合為同一點（圖 2.2.3），以連結其跨幅之經界線。 如超過誤差限制，則保持其梯狀界線（圖 2.2.4） (內政部土地測量局， 2003b)。. 立. 政 治 大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. v. 圖 2.2.3 圖幅接合(誤差範圍內整合為紅線)圖. 10. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(21) 圖 2.2.4 圖幅接合超過誤差範圍圖. 學 ‧. ‧ 國. 立. 政 治 大. 由上可知，數值化圖解地籍圖後，必須要經過坐標轉換處理才能獲取. sit. y. Nat. 界址點的地面坐標，而數值化的成果也必須要維持地籍圖上界址點間的幾. al. er. io. 何關係。坐標轉換意義是可以利用現況測得可靠的點作為坐標轉換控制點. v. n. 以求出數值化地籍圖上局部的伸縮變形，進一步的消除套圖區塊內所有界. Ch. engchi. i n U. 址點所受到伸縮變形的影響，圖解地籍圖數值化後所得的地籍圖界址坐標 系統，為了使對應至現況測量所使用的坐標系統，必須先對數值化地籍圖 坐標進行坐標轉換，使得地籍圖數值化坐標轉換至現行使用之坐標系統。 目前應用在圖幅接合的方式有利用都市計畫圖套疊、使用地形圖套疊或使 用航照圖套疊，其成效不彰，而「圖解數化地籍圖整合建置及都市計畫地 形圖套疊計畫」以佈設導線現況測量，雖然可符合現況提升土地複丈之準 確度，但耗時費力無法快速完成圖解數化區土地套合之業務，如董荔偉 (2007)整理地籍圖接合方法比較，見表 2.2.1。. 11. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(22) 表 2.2.1 地籍圖接合法比較表 套圖 方式. 使用都市計 畫圖套疊. 圖解數化地籍 使用地形圖 使用航照圖 圖整合建置及 套疊 套疊 都市計畫地形 圖套疊計畫. 成本. 低. 高. 高. 最高. 時間. 短. 長. 短. 約一年. 精度. 低. 中. 低. 高. 1 現況測量 2 內業資料 處理. 1 外業航測 2 內業資料 處理. 1 導線測量 2 現況測量 3 內業資料處理. 學. 僅限於都市 可靠界址點 航空照片精 經實測界址點 計畫區， 不明確，套 度差，適用 接合，符合現況 計畫道路與 圖效果不佳 農地或山林 可作土地複丈 地籍線不一 地大範圍精 使用 定吻合，套圖 度較差之地 效果不佳 區. ‧. 效益 分析. 立. 政 治 大. ‧ 國. 主要工 作項目. 1 現況測量 2 內業資料 處理. n. er. io. sit. y. Nat. al. i n U. v. 圖解地籍圖的數值化地籍圖接合原則，要求與原地籍圖保持套疊一致，. Ch. engchi. 即圖解數化後各界址點能維持由地籍圖所建立的幾何條件關係，而圖解數 化成果既經嚴格審核作業，實與原地籍圖無異，可視為正確之數值地籍圖 資料，可供複丈鑑界作業應用，只要加以適當的坐標轉換處理，可比照數 值法地籍圖，施以數值法土地鑑界作業，取代圖解法作業方式(陳世平， 2003)。 目前已完成地籍圖數值化之土地中，約有 570 萬筆土地屬已辦理圖解 地籍整理地區，因其本身坐標系統不一，且圖解數化僅保存數化當時地籍 圖之原貌及精度，地籍圖因破損、伸縮等自然或人為因素造成圖幅無法銜 接之問題，並未藉由圖解數化解決，致數化後仍以分幅方式管理圖解地籍. 12. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(23) 圖，其圖簿地不符情形，並未有效處理。為解決此一問題，內政部自 96 年 起推動之「圖解數化地籍圖整合建置及都市計畫地形圖套疊計畫」(內政部 土地測量局,2006)，迄今已辦理 12 年，合計辦理 66 萬筆土地，其整合套 疊成果，對於解決圖解地籍圖地區之土地複丈及圖簿地不符問題成效顯著， 但每年辦理的筆數有限，對於圖解數化區土地複丈問題解決緩不濟急。 而以可靠之現況點套合圖解數化地籍圖辦理圖解區土地鑑界更為可行， 本研究使用光達點雲資料，可快速獲得大量現況點點位坐標，經由條件約 制坐標轉換，圖幅套合後更加符合現況，達成全區整合之成果，可加速完. 政 治 大. 成圖解數化區全面數值法測量之目標。. 立. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. 13. i n U. v. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(24) 第三節. 以數值法辦理圖解數化區土地鑑界作業. 林頌富(1998 )整理現行作業仍沿用土地複丈作業流程圖，見圖 2.3.1； 圖解數化區數值法土地鑑界作業方式見圖 2.3.1 圖右，是先根據圖根點、 界址點之數值坐標繪製土地複丈參考圖，再於實地以全測站經緯儀依據圖 根點或界址點施測，數值法土地鑑界就是將原有界址點測設計算之坐標， 復原放樣測設於實地。 圖 2.3.1 圖左則是說明圖解數化地區於現地無圖根點可用之情形下，. 政 治 大 用電子測距經緯儀測量土地附近之界址點及現況點，以繪圖儀將測點展繪 立 採用電子測距經緯儀輔助測量，以假設坐標系之測站近似坐標與方位，利. ‧ 國. 學. 至透明膠片後，將膠片平移旋轉把測點套合至複丈圖之界址點或地籍線上， 據此確定測站與各測點在複丈圖上之位置，再以平板儀至現場依圖解法測. ‧. 設界址點，或者將已轉刺完成之複丈圖以坐標讀取儀，讀取臨時圖根點及. n. al. er. io. sit. y. Nat. 鑑界土地界址點在假設坐標系的坐標，再以電子測距經緯儀放樣。. Ch. engchi. 14. i n U. v. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(25) 收. 件. 準備作業. 準備作業. 錄印土地複丈資料. 調製土地複丈參考圖. 繪製土地複丈參考圖. 調閱地籍調查表及相關. 調閱地籍調查表及相關. 調製土地複丈參考圖. 調製土地複丈參考圖. 立. 實地複丈. 學. ‧ 國. 實地複丈. 政 治 大. 經緯儀實地. 經緯儀 (全測站 ). 施測現況. 施測現況. 檢測圖根點及界址點. 經緯儀. 經緯儀 (全測站 ). ‧. 平板儀實地. sit. io. 測定界址點 a l 測定界址點 v i n Ch e n g c h i U 現場檢查相鄰界址點距離 現場檢查相鄰界址點距離. n. 測定界址點. er. Nat. 平板儀. y. 套圖分析. 成果檢查. 核定結案. 圖 2.3.1 現行土地複丈作業流程圖 (林頌富，1998). 15. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(26) 在鑑界測量外業以局部坐標系之自由測站法以數值法測量實地之現況 點或界址點及圖根點，可利用電腦程式自動套圖作業模式，求得測站相對 於地籍圖上區域性坐標，並同時測得該測站之 TWD97 統一坐標，以區域及 統一的兩套坐標為共同點，依相鄰共同點圖上與實測邊長之距離變化情形， 區分不同轉換區進行分區轉換，達到轉換後數化成果坐標整合之目的；再 依實測現況點的數據約制數化成果，使地籍圖經界線與實測現況點為共線 條件，達到圖地一致之目的，以提昇圖解法地籍圖數值化成果品質，方可 達成數值法土地鑑界測量精度需求。. 政 治 大 有不少單位受限於不便多次往返測區及現況測點資料不足，仍以傳統圖解 立. 目前全省地政機關均已完成圖解法地籍圖數值化成果，惟外業測量仍. 法平板施測方式辦理土地鑑界業務，如何改善辦理土地鑑界作業方式與提. ‧ 國. 學. 昇測量精確度品質。可採行以外業測量時，利用電子測距經緯儀及筆記型. ‧. 電腦等設備，測量現況點、界址點及圖根點的自由測站觀測資料，配合自. y. Nat. 由測站法平差解算程式，仿照平板複丈人工套圖方式計算求得圖上測站位. er. io. sit. 置，於現場辦理鑑界作業。但對於長期目標而言，地籍圖資料管理與土地 複丈需求，應有效改善地籍圖本身品質及外業測量方式，如何改善目前圖. al. n. v i n 解區現地無圖根點、圖幅伸縮破損、獨立局部坐標系統、相鄰地段接合及 Ch engchi U. 不同地籍坐標整合等問題，已完成 TWD97 標準框架坐標系統之圖解法地籍 圖數值化成果(圖 2.3.2)，若其精度達到土地複丈鑑界需求，相信辦理土地. 複丈鑑界之人工套圖作業應可簡化，不但節省時間更確保資料之正確性。. 16. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(27) 政 治 大. 立. ‧. ‧ 國. 學 數值化自動接合地籍圖. n. er. io. al. sit. y. Nat 圖 2.3.2. Ch. engchi. i n U. v. 有關於圖解數化成果應用於複丈鑑界之研究報告，近期有: 林建良(1999)根據測量人員之複丈作業實務，就法規環境、作業程序 內容、影響成果因素、儀器設備、作業方法與作業模式之調整改變，探討 全面實施數值複丈作業的可行性。實證結果，圖解數化後，不僅管理效率 提升，亦方便配合新進測量方法、儀器實施數值法複丈，主管單位應立即 研訂圖解數化採數值法複丈作業手冊及提供明確法源依據。 鄭彩堂(2002)以限制條件及附加參數法輔助圖解區土地複丈之研究中 以三、四、六參數轉換圖解地圖並加入了適當之限制條件，其計算結果在. 17. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(28) 不同的區域有其不同精度表現，提供了對圖解地籍區提升複丈作業精度的 一個良好的對策。 陳世平(2003)藉由圖根點補建及參數轉換改正的程序，建立一套能直 接以數值法辦理圖解數化區土地複丈之作業模式。實證結果，解決圖解數 化資料與真實空間位置間無法連結的問題，並將圖解數化資料連接上週邊 數值重測區現行的 TWD67 平面坐標系統，達成直接以數值法辦理圖解數化 區土地複丈作業的目標。 林登建(2004)以自由測站法求得測站相對於地籍圖上區域性坐標，同. 政 治 大 換後數化成果坐標整合之目的。實證結果，使圖解法地籍圖數值化成果與 立. 時測得該測站的 TWD97 統一坐標，劃分不同轉換區進行分區轉換，達到轉. 現地套合一致外，亦可克服圖解法地籍圖原先之圖幅伸縮破損、獨立局部. ‧ 國. 學. 坐標系統、相鄰地段接合及不同坐標系統整合等問題。. ‧. 楊昌和(2006)以現況測量及地籍調查表經界物查註，分別與地籍圖重. y. Nat. 測成果、圖解法地籍圖數值化坐標轉換成果及原圖解數化成果等三種地籍. er. io. sit. 圖資進行套疊分析。實證結果，結果顯示圖解法地籍圖數值化坐標轉換成 果不僅可改善老舊圖籍之精度，亦可達到過渡性替代地籍重測成果之目的，. n. al. Ch. 藉以縮短地籍圖重測辦理時程。. engchi. i n U. v. 蘇惠璋(2010)將實驗地區選定 TWD67 系統以圖解法辦理重測地區之一 個地段某一至四幅地籍圖範圍作為測試實驗地區，以各四、六參數轉換為 TWD97 系統成果，分析其轉換後運用於數值土地複丈之適切性。實證結果， 全面地籍圖重測 雖是地籍測量最佳的解決方式，但卻緩不濟急，無法在短 時間內即刻完成，早期以 TWD67 系統完成之圖解地籍圖，透過實地施測整 合作業轉換至 TWD97 系統上，將每一界址點都賦予一個 TWD97 系統之數值 坐標值，進而擴充套疊其他多目標圖資運用，是現階段地政機關必須努力 推動的一項重要工作。. 18. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(29) 劉宇桓(2013)運用 e-GPS 辦理圖根測量，並搭配全測站經緯儀辦理現 況測量，配合農林航照圖及國土利用調查進行土地複丈工作，來進行提升 作業效率及精度的驗證。實驗結果，經研究成果分析得到：利用 e-GPS 補 建圖根，並以全測站經緯儀辦理現況測量，在圖籍狀況良好地區或現況無 明顯經界物地區，可以此模式辦理地籍圖更新，可大幅提升測量工作效率， 且成果之精度也可達測量規則土地複丈之規範。 在相關研究報告中，對於圖解數化成果提出有關管理應用及鑑界模式 調整，數值化點位精度評估，改進圖幅接邊方法以整段管理應用，對數化. 政 治 大 根點補建成果，克服無圖根點及獨立局部坐標系統等問題，但研究分析中， 立 成果以條件限制及附加參數改正改善精度的方法，及參數轉換模式修正圖. 多以針對改善數化精度，管理應用及圖根補建為主，雖然經由圖根點補建. ‧ 國. 學. 及檢測界址精度提昇數化成果品質，但實驗範圍較小，施測現況點數少，. ‧. 無法達到全區整合之目標，尚待擴展測區範圍才得以驗證。因此本研究利. y. Nat. 用車載光達測量方式，可快速大量獲得現況資料，利用可靠現況點完成圖. n. al. er. io. 業標準。. sit. 幅接合及地籍圖誤差改善，完成全區整合之目標，且達到數值法鑑界之作. Ch. engchi. 19. i n U. v. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(30) 第四節 光達資料用於地籍測量之相關研究 近幾年隨著行動測繪技術(Mobile Mapping Technology)的日趨發展， 可以即時取得較一般傳統儀器快速、精度高且數值化的蒐集資訊。光達系 統由於載具移動過程中，掃描儀的位置隨時間改變，配合全球定位系統 (Global Positioning System,GPS)及慣性導航系統(Inertial Navigation System,INS)在進行掃描同時進行載具的定位及定向，可以快速獲得大範圍 三維空間資料。 一、光達技術簡介. 政 治 大 Detection And Ranging)，又稱三維雷射掃描儀(3D Laser Scanner)，基 立 光達可稱為 LIDAR (Light Detection And Ranging)或 LADAR (Laser. ‧ 國. 學. 本原理是在短時間內發射大量雷射脈衝，並利用偵測接收到雷射脈衝回訊 的時間差或相位差進行測距，最後獲得該雷射脈衝在空間中所撞擊物體的. ‧. 表面三維空間資訊。藉由光達所獲得的大量雷射脈衝回訊在空間中可以轉. sit. y. Nat. 換為大量的三維坐標點觀測量，並形成如雲一般的點群用以描繪出物體表. al. er. io. 面的形狀，稱為點雲(Point Cloud)資料。. v. n. 其雷射測距主要有兩種模式：一種為脈衝波測距模式(Pulsed Ranging)；. Ch. engchi. i n U. 另一種為連續波測距模式(Continuous-Wave Ranging)。雷射測距是一種主 動式測距方法，藉由儀器發射雷射訊號至物體表面，訊號再經反射回儀器 所接收雷後，量測其時間差或相位差而計算獲得其距離；量測其時間差測 距者為脈衝式雷射測距；量測其相位差測距者為連續波式雷射測距。目前 大多數雷射測距皆採用脈衝式雷射訊號進行量測，圖(2.4.1)為脈衝式雷射 測距及連續波訊號示意圖，雖然雷射訊號模式不相同，但計算距離之公式 是一樣的，如(2-1)式。. 20. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(31) 立. 政 治 大. al. n. 式中. R：儀器與物體之距離. Ch. engchi. sit. … … … … … … … .. (2-1). io. 2. er. 𝐶×𝑡𝐿. y. ‧. ‧ 國. 學. Nat. R=. 圖 2.4.1、雷射測距原理. i n U. v. c ：光速 tL：雷射訊號往返時間 為了定出待測點位相對於儀器框架之空間位置 P(Xp,Yp,Zp)，除了距離 觀測量，尚須根據雷射光線行進方向相對於儀器中心之角度，才能正確地 將待測點定位。圖(2.4.2) 為雷射測距定位原理示意圖，依橫掃式及縱掃 式等不同掃瞄機制，其定位公式也將有所不同；縱掃式掃瞄主要根據圖 (2.4.2)中之水平角γ 與垂直角δ 來計算待測點位三維坐標，並以(2-2) 式即可求得待測點相對於儀器中心之空間坐標；而橫掃式掃瞄則根據圖. 21. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(32) (2.4.2) 中之水平角α 與垂直角β 來計算待測點位三維坐標，以(2-3)式 即可求得待測點相對於儀器中心之空間坐標。. 立. 政 治 大 圖 2.4.2. 雷射測距定位原理. ‧ 國. 學. S"＝𝑆 × cos(𝛿). ‧. 𝑋𝑝 = 𝑆" × sin(𝛾) = 𝑆 × sin(𝛾) × cos(𝛿). y. Nat. 𝑌𝑝 = 𝑆" × cos(𝛾) = 𝑆 × cos(𝛾) × cos(𝛿). n. al. 𝑆′ = 𝑆 × cos(𝛼) 𝑋𝑝 = 𝑆 × sin(𝛼). sit er. io. 𝑍𝑝 = 𝑆 × sin(𝛿). (2-2). Ch. engchi. i n U. v. 𝑌𝑝 = 𝑆′ × cos(𝛽) = 𝑆 × cos(𝛼) × cos(𝛽) 𝑍𝑝 = 𝑆′ × sin(𝛽) = 𝑆 × cos(𝛼) × sin(𝛽). (2-3). 式中 S ： 儀器中心與物間點之斜距 S’ ： 斜距 S 投影至 YZ 平面之斜距分量 S” ： 斜距 S 投影至 XY 平面之斜距分量 δ ： S 與 S”之夾角 γ ： S”與 Y 軸之夾角. 22. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(33) α ： S 與 S’之夾角 β ： S’與 Y 軸之夾角 Xp,Yp,Zp ： 物間點位 P 之三維坐標. 二、車載光達 光達掃描方式可分為靜態掃描與動態掃描，靜態掃描是將儀器架設在 固定點進行掃描，動態掃描是將儀器裝設在不同的移動載具，在載具移動 過程中獲取點雲資料，依據其載具不同可分為地面、空載及車載光達三種. 政 治 大 地面光達即是將光達系統以腳架固定於地面點，並以固定掃描角度方 立. 型式：. 式對目標物進行測量。由於地面光達其儀器架設固定，沒有因移動而產生. ‧ 國. 學. 的動態 GPS 解算誤差，產出之資料點雲最為大量而穩定，其精確度為三類. ‧. 光達系統中最高的一類，但因其架設位置固定，導致測量特定目標區時須. y. sit. io. er. 低。. Nat. 不斷重複架設、測量、移動的動作，如欲進行大範圍區域的測量則效率較. 空載光達則是將光達系統架設於飛機上，以航空方式對地面目標進行. al. n. v i n 測量。航空載具使得光達系統可以快速獲取大面積區域之點雲，但相對的 Ch engchi U. 飛機的移動使得光達系統內 GPS 與 INS 的誤差提升，且因雷射掃描儀測距 的增加，使得點雲資料更加的不準確，其精確度為光達系統中最低的一類。 車載光達則為介於三類之中，因載具為車輛，使得光達系統在進行測 量時大多為移動狀態，並可以依照路線分佈進行大區域的移動並接收街景 視角與地面建物及道路的點雲資料，其點雲資料密度較空載光達高出許多， 其精確度亦高於空載光達如(表 2.4.1) 。. 23. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(34) 表. 2.4.1 光達測繪系統比較 (詹智翔，2013). 測量工具. 地面光達. 車載光達. 空載光達. 約 10000 點以上. 約 2000 點~5000 點. 約 10~200 點. 點雲精準度. 公厘等級. 公分等級. 公寸等級. 測量範圍. 小. 中. 大. 測量成本. 低. 中. 高. 因固定儀器位置而. 需有平坦道路供. 難以快速全區量測. 車輛行駛. 點雲密度 (平方公尺). 測繪限制. 立. 點雲較於稀疏. 政 治 大. 車載光達是一種蒐集三維資料的遙感技術，整體系統不僅包含了雷射. ‧ 國. 學. 掃描儀，也結合了全球定位系統(GPS)及慣性導航系統(INS)等傳感器設備， 經由導航電腦之整合計算，即時即刻的定位出載具移動瞬間的位置和雷射. ‧. 掃描儀之姿態參數，同時利用雷射測距和光學掃描原理，再 透 過. sit. y. Nat. ( Distance Measuring Instrument,DMI)輔助記錄行車的距離，以每秒約數. n. al. er. io. 萬次的觀測頻率對物表進行快速掃描獲取大量分布於物表的三維點位資料， 即為點雲(Point Cloud)資料。. Ch. engchi. i n U. v. 而INS系統包含了慣性測量單元(Inertial Measurement Unit, IMU)及 一台導航電腦，其中IMU包 含 了 三 個 單 軸 的 加 速 度 計（Accelerometer） 及三個單軸的陀螺儀 （Gyroscope） 。加速度計量測載體坐標系統（Body Frame） 中獨立的三軸加速度訊號，而陀螺儀量測載體相對於導航坐標系 （Navigation Frame）的角加速度訊號。這些訊號傳輸至導航電腦進行系 統誤差補償之後，在經過相關姿態計算、重力修正、加速度積分、速度積 分等數學運算，最後輸出載體在導航坐標系統中的包含三個位置、三個速 度及三個姿態的定位及導航資訊。IMU定位原理係屬相對定位，亦即只提供 初始位置與姿態，透過加速度轉換和積分運算，配合IMU 初始化的對準. 24. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(35) （Alignment）步驟，在無外來訊號的情況下便可完成定位計算。載體車 速部分係透過輪軸中加裝光學旋轉編碼器（Rotary Optical Encoder）取 代加速度積分方式，直接透過即時量測車速獲取瞬時速度，且讀取編碼器 頻率也與IMU頻率配合，僅使用IMU所提供的姿態角，結合基礎運動學概念，推 算每一取樣時間所形成的位移量。 結合 GPS與INS的儀器裝設於車輛載具上，稱為「定向定位系統」 （Position and Orientation System，POS） ，可直接使用感測器的定位與率 定參數來決定外部方位參數，亦稱為「直接地理定位」(Direct. 政 治 大 置資訊，INS取得姿態參數，且不必預先量測環境相對座標，提升作業效 立. Georeferencing)除了提供一種直接獲取外部方位參數，亦即由 GPS取得位. 率，廣泛的應用於各種導航定位中。. ‧ 國. 學. 雖然GPS能夠提供高精度的位置資訊，但隨高樓林立的都市環境下，GPS. ‧. 訊號可能接收到不穩定的衛星訊號或是無線電傳輸部分受到大樓阻隔導致. y. Nat. 沒有訊號，而整數週波值將會產生不連續的現象，影響相位觀測測距，容. er. io. sit. 易出現週波脫落以及多路徑效應之現象，所以在定位部分仍有一定的盲區 與限制，因此定向定位系統即是為了克服此類的定位誤差，提供更為穩定的. al. n. v i n 導航與定位成果。IMU因其具有快速的取樣頻率以及短時間內的高精度特性 ， Ch engchi U 若 GPS訊號受到遮蔽或是脫鎖時，仍可利用IMU來推估載體的位置，當GPS訊號 穩定期間亦可以提供高穩定性的定位與導航資訊，且良好的GPS訊號甚至可 以用來修正IMU因時間增加所造成的累積定位誤差。 GPS與 IMU之 間 若 各 取 其 優 點 來 做 互 補 功 能 如 戴 嘉 輝 (2012)整 理 (表2.4.2)，便能確保定向定位系統能夠提供高精度方位與姿態角，利用固 定取樣頻率的GPS訊號在特定的取樣時間內對IMU方位推估進行修正，由於兩 種訊號取樣頻率之差異，系統中修正時間間隔取頻率較低者，使GPS定位訊號， 透過同步訊號讀取配對，達到定向定位系統之整合。. 25. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(36) 表 2.4.2. GPS 與 IMU 系統之比較 (戴嘉輝，2012) GPS／IMU（POS）. GPS. IMU. 系統資訊. 衛星訊號. 獨立系統. 同步執行. 取樣頻率. 低（1Hz）. 高（100Hz）. 兩者兼具. 資料接收. 位置. 加速度與姿態角. 同步執行. 優點. 定位穩定、精度高. 反應快速獨立. 精度提高. 缺點. 頻率低、脫鎖現象. 隨時間累積誤差. 時間互補. 政 治 大 測量中精準度可分為二：一為準確度(Accuracy)或稱絕對精度，即為在 立. 三、精度測試分析. 每一次獨立的測量之間，其平均值與已知的數據之間的差距；一為精密度. ‧ 國. 學. (Precision)或稱相對精度，則是各次獨立測量數據之分佈的「集中程度」。. ‧. 車載光達系統主要使用了三種不同的測量單元：光達系統、GPS與INS，. sit. y. Nat. 此三種單元分別計算資料點之距離、所在位置與角度。其中影響絕對精度. io. er. 的主要因子是測量車在進行測繪時，對本身位置進行解算時產生的誤差情 形，最常見的即是GPS訊號不佳及INS誤差。而影響光達系統相對精度的因. al. n. v i n Ch 子大多與儀器本身參數設定、雷射規格、掃描頻率及光束強度、測量車移 engchi U 動情形與目標物本身反射情形有關。. Norbert Haala等人於2007年以StreetMapper系統對斯圖加特市區一段 13 公里的路段進行檢測，每個路段皆有不同的GPS 情形，研究結果 StreetMapper 車載光達系統若在極佳的 GPS 情形下，可以獲得 0.1m 以 上的絕對精度(最高可以達到 0.03m)，此精度可用於圖解數化區地籍圖15 公分誤差範圍之精度，但是在進行市區調查時常有著衛星訊號遺失的情形， 這種情形通常發生於窄小巷弄，主要因為窄小的巷弄常有路樹、屋簷等遮 蔽物使得 GPS 無法接收到衛星訊號，使得車載光達在進行窄小巷弄掃描時， 絕對精度大幅降低，但由於 IMU 系統與 DMI 系統的校正與配合，使得誤 26. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(37) 差仍保持在 1m 之內。 內政部國土測繪中心107年「106 及 107 年度發展車載移動測繪系統 (MMS)作業採購案」工作總報告中，有關車載光達精度測試結果，車載光達 移動測繪系統平面精度小於10公分、三維精度小於15公分、三維最大誤差 約為 23 公分，相關精度可應用於國土利用調查及臺灣通用電子地圖圖資 更新等作業；推車式光達移動測繪系統平面精度小於 6 公分、三維精度小 於 10 公分、三維最大誤差約 18 公分，精度符合於地籍測量農地及山地 圖根點至界址點之位置誤差，可應用於農地及山地法院囑託鑑測案件。. 四、地籍測量之應用. 立. 政 治 大. 車載光達可快速獲得物空間均勻密布且高精度的點雲三維坐標資訊，. ‧ 國. 學. 具有相當大的應用潛力與需求。此種儀器操作簡單，可獲得高品質的測量 2008)：. ‧. 成果，其特性(劉榮寬、徐偉城. y. Nat. 1. 直接提供高密度且高精度的地面點三維坐標。. er. io. sit. 2. 不需要反射稜鏡地物對雷射光的反射只需超過 5%即可量測，不僅 可以穿透霧、霾，亦可在夜間進行施測。. n. al. Ch. 3. 量測數度快每秒數千至上萬點。. engchi. i n U. v. 4. 主動式觀測不需日光或輔助光源。 5. 可提供反射強度值形成三維灰度影像。 6. 操作及資料處理簡單。 以動態 GPS 精密定位，相較於需在測區佈設控制點的方式，大幅降低 人力成本並提高效率(表 2.4.3)。 表 2.4.3 行動車測量與傳統方式比較. 安全性. 傳統測量方式. 行動測量系統. 道路上作業，較危險. 載具內作業，安全性高. 27. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(38) 工作效率. 人工作業，一日僅數公里. 每天可蒐集 80 公里資料. 資料型式. 2D. 3D+影像. 資料內容. 針對不同專案需求. 掃描範圍內資料全部蒐集. 資料品質. 易有人為誤差. 標準解算流程. 測量限制. 受環境限制. 載具能到就能測. 有關車載光達描技術較多應用於路面平整度偵測及道路標誌辨識，尚 無應用在地籍測量之研究，而使用地面光達於地籍測量之研究有：林煒涎. 政 治 大 量三維點雲坐標資料，經分析處理後組成三維現況圖。由於地面 3D 雷射掃 立. (2006) 應用 3D 雷射掃描技術進行戶地的現況測量，以獲取實際現況之大. ‧ 國. 學. 描系統具有經由作業模式可任意變化坐標系統的特性，因此所獲得之三維 掃描資料，與地籍系統相容是可行的，界址點精度可達 2 公分以內已符合. ‧. 地籍測量之規定。. sit. y. Nat. 張明政(2003) 應用地面光達掃描技術對三維空間資訊豐富之建物進. io. er. 行現況測量，以獲取建物之大量三維點雲坐標資料，經分析處理後組成建 物模型，並利用 3D 坐標轉換模式將點雲測站坐標系統轉換至地籍圖坐標系. al. n. v i n Ch 統，求取建物界址點製作地籍圖，並與原地籍圖比較分析，檢視其符合規 engchi U. 範精度後，然後進行套疊建物模型，實驗結果以光達技術製作之地籍圖其 界址點最大誤差不超過四公分，可符合地籍測量實施規則規定誤差限制（六 公分以內）。 車載光達描技術尚無應用在地籍測量之研究，而本研究採用車載光達 點雲資料，以點雲中可靠現況點作為約制轉換條件，可快速完成全區圖幅 套合，並可達到數值法測量作業需求，有效提昇圖解數化區土地複丈鑑界 之精確度。. 28. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(39) 第三章. 研究方法與理論基礎 第一節. 研究流程. 本研究流程如圖 3.1.1 所示，實驗區確定後，進行實驗區資料蒐集， 規劃車載光達測繪外業車行路線，以街道內正常速度行駛(40-50 公里/每小 時)執行掃描，經後處理之後得到掃描點雲資料，實驗中檢核其精度掃描線 間距離約 2 至 8 公分；接著於內業以 Bentley Pointools 軟體能於點雲中. 政 治 大 都位於牆壁中心，及明顯之經界物必要時於巷弄過於狹小車輛無法進入處， 立 量測大量可靠現況點建檔完成後，以都市區而言地籍調查表記載之界址大. 使用全測站電子測距經緯儀，以自由測站法輔助現況點測量。將所有現況. ‧ 國. 學. 點匯入「圖解法地籍圖數值化成果電腦套圖系統」進行圖解數化地籍圖分. ‧. 幅套合作業。. y. Nat. 本研究採用「圖解法地籍圖數值化成果土地複丈電腦套圖系統」進行. er. io. sit. 地籍圖套疊測量現況點及坐標轉換作業時，先核對圖解數化成果圖與原地 籍圖是否一致，以測區可靠現況點以點對點及點對線等資料作為約制條件，. al. n. v i n 並進行套圖分析，分別計算出三參數、四參數及六參數坐標轉換後驗單位 Ch engchi U. 權中誤差及轉換參數精度，選擇精度較高之轉換參數進行坐標轉換及分幅 圖籍整合作業。最後將數化完成之分幅地籍圖整合為全幅地籍圖，並透過 整合後之地籍線與現況資料進行位置及面積較差分析，藉以分析實驗區內 整合後之圖籍得否以數值法方式辦理土地鑑界作業。以下各節分別介紹本 研究使用之主要理論。. 29. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(40) 選擇實驗區. 蒐集資料. 測繪車外業掃描作業. 載入數化成果資料. 治 政 大點雲資料點取現況點 局部坐標系自由測站測 立 ‧ 國. 學. 決定共同點進行坐標轉換. n. ). Ch. engchi. sit er. 權 重 設 定. io. 選 取 約 al 制 條. y. ‧. N a(t 件 點 、 線. i n U. v. 參 數 轉 換. 三 、 四 、 六. 成果計算處理 刪除較大誤 差共同點 最佳化界址座標. 成果比較評估分析. 圖 3.1.1. 研究流程圖. 30. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(41) 第二節. 圖幅套合. 上述流程中針對圖幅接合本研究採用圖解數化套圖系統(圖 3.2.1)辦 理數化圖套疊測量現況點及坐標轉換作業，以測區可靠現況界址點作為約 制條件，並進行套圖分析，分別計算出三參數、四參數及六參數坐標轉換 後驗單位權中誤差及轉換參數精度，最後選擇精度較高之轉換參數進坐標 轉換及分幅圖籍整合作業。. 立. 政 治 大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. v. 圖 3.2.1 圖解數化套圖系統. 套圖作業對於距離容許誤差之限制，依據地籍測量實施規則規定設 定：. 31. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(42) § 地籍測量實施規則第 75 條 戶地測量採圖解法測繪者，其圖根點至界址點之圖上位置誤差不得超過 0.3 毫米。 § 地籍測量實施規則第 76 條 戶地測量採圖解法測繪者，圖上邊長與實測邊長之差，不得超過下列限制： 一、市地：4 公分＋1 公分√S ＋0.02 公分 M (S 係邊長，以公尺為單位 ， M 係地籍圖比例尺之分母) 二、農地：8 公分＋2 公分√S ＋0.02 公分 M. 政 治 大 § 地籍測量實施規則第 134 條 立 三、山地：13 公分＋4 公分√S ＋0.02 公分 M. 地籍原圖互相接合，圖上之差，除因圖紙伸縮影響外；其在 0.4 毫米以上. ‧ 國. 學. 者，應實地檢查並更正之。. ‧. 套圖作業對於面積公差值之規範依據：. y. Nat. § 地籍測量實施規則第 243 條. er. io. sit. 分割土地面積之計算，依下列規定辦理：. 一、一宗土地分割為數宗土地，該分割後數宗土地面積之總和，須與原土. al. n. v i n 地面積相符。如有差數，經將圖紙伸縮成數除去後，其增減在下列公式計 Ch engchi U 算值以下者，應按各地號土地面積比例配賦；在下列公式計算值以上者， 應就原測量及計算作必要之檢核，經檢核無誤後依第 232 條規定辦理。 4. (一) 1／500 比例尺地籍圖： (0.10＋0.02（ √F)) √F ( F 為一筆土地 面積，以平方公尺為單位) 4. (二) 1／600 及 1／1,000 比例尺地籍圖： (0.10＋0.04（ √F)) √F 4. (三) 1／1,200 比例尺地籍圖： (0.25＋0.07（ √F)) √F 4. (四) 1／3,000 比例尺地籍圖： (0.50＋0.14（ √F)) √F. 32. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(43) 一、分幅轉換作業 圖解地籍圖皆以分幅圖方式管理，由於使用時間達數十年之久，雖已 完成地籍圖圖解數化作業，使圖籍問題不再持續惡化，但原有皺折、變形 申縮等問題依舊存在，不因完成數值化作業而消失，因此利用現況點作坐 標轉換，提升地籍圖的準確度。本研究從光達點雲資料讀取可靠現況點後， 先將地段內所有分幅地籍圖轉換至 TWD97 坐標系統上，使地籍圖與現況坐 標系統相符，惟 2 種資料之坐標系統尚有數十公分的差距如圖(3.2.2)，藍色 十字現況測點坐標，與地籍圖層有間距，則依據地籍圖中常作為判斷參考. 政 治 大 動調整(平移、旋轉)方式，移動地籍圖以最佳位置與現況點套合 (圖 立 之條件，如建築物之牆壁中心線，或明顯之地物圍牆水溝等，先以人工手. 3.2.3)，. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. v. 圖 3.2.2 載入分幅地籍圖及現況點(+為現況點)圖層. 33. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(44) 立. 政 治 大. ‧ 國. 學. 圖 3.2.3 圖幅移動與現況點(藍色十字)完成初步最佳套合. ‧. 通常以現況點與經界線的套疊情形，來判定地籍圖精度優劣的標準，. sit. y. Nat. 同一範圍內之現況點若能與數化地籍圖經界線套疊在一定程度範圍內，若. al. er. io. 以本研究區圖解地籍圖的測繪精度 1/500 圖上 0.3mm 相對於實地為 15cm. v. n. 誤差來探討，以現況點套疊經界線的偏離值之中誤差小於 5cm（15cm 的三. Ch. engchi. i n U. 分之一）作為判定初步推圖套合的標準，以原筆土地地籍線(黑線)及較大 區域範圍穩合為優先套合考量。. 二、約制條件設定 圖幅移動位置與現況點初步套合確定後，接著設定相關約制條件作為 套圖計算之依據，本研究使用圖解數化套圖系統內點對點(圖 3.2.4)、點對 線(圖 3.2.5)等項目作為約制條件，進行現況點之篩選作業。本研究區為都 市計畫內土地，於圖解數化套圖系統內設定垂距範圍 20 公分為自動搜尋約 制條件，如實測現況點與界址點或地籍經界線之位置垂距較差值小於 20 公. 34. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(45) 分以內者，則該現況點位可初步篩選為約制參考點，反之超過 20 公分者， 系統自動將該現況點予以剔除，不列入約制點計算(圖 3.2.4)。 本研究區地籍圖比例尺為 1/500，實地界址位置誤差不得超過 15 公分之限 制，於系統內分別設定點對點之約制條件為 15 公分，即實測現況點與界址 點之位置較差值小於 15 公分者，則該現況點納入界址點之約制點；設現況 點對線之約制條件為 15 公分，假設實測現況點與地籍經界線之位置較垂距 差值小於 15 公分者，則該現況點納入地籍線之約制點；實測現況點與界址 點或地籍線之位置較差值小於 15 公分時，則系統會將宗地界址點或地籍線. 政 治 大 界線將強制約制到現況點牆壁中心點之位置。 立. 約制到現況點之位置，如(圖 3.2.5)約制條件設定示意圖所示，多數宗地經. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. v. 圖 3.2.4 設定參考點與地籍線於 20 公分範圍內選擇點對點作權重設定. 35. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(46) 立. 政 治 大. ‧. ‧ 國. 學 sit. n. al. er. io 三、套圖計算分析. y. Nat. 圖 3.2.5 設定參考點與地籍線於 20 公分範圍內選擇點對線作權重設定. Ch. engchi. i n U. v. 將所選取之現況點與地籍圖套疊實施坐標轉換作業，並據以確定界址 點位置，作為面積計算及分析之基礎，同時以三參數、四參數及六參數約 制條件坐標轉換方式(圖 3.2.6)，利用現況點條件，參考各圖籍之原始測量 製圖精度，分別給予不同權值(如地形圖為 0.30 公尺；都計圖為 0.20；地 籍圖則依數值區與圖解區分別為 0.06、0.15 公尺)，考量地籍圖之精度要 求最高，本研究欲直接套合現況點將圖解數化地籍圖整合於 TWD97 系統， 期望獲得最佳之整合成果，採取三種參數全選之方式，並由系統進行坐標 轉換計算作業，設定迭代計算次數為 30 次，經系統分別計算後驗單位權中 誤差後，如後驗單位權中誤差超過 1 甚多時，顯示以該參數辦理轉換計算. 36. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(47) 之精度較差，系統會以紅色標示該參數結果如(圖 3.2.6)三參數結果，無法 收斂時，檢視「點對點」 、 「點對線」之改正量，太大者，可至「約制條件」 頁籤，把改正量太大的約制條件”取消勾選”，再進行一次「套圖計算」， 並如果改正量有超過公差者，應一次刪除一個約制條件，並逐次刪除約制 條件後，至改正量在公差以內時，則停止計算；單位權中誤差：平差程序 中，權值設定為 1 之觀測量中誤差，P=sigma^2 / sigma0^2 (sigma:平差 後驗精度. sigma0:單位權中誤差)令 P=1 時. 所換算之 sigma0 值，如後驗. 單位權中誤差小於 1 且趨近於 1 時，顯示該參數轉換計算精度較佳，則該. 政 治 大 數進行坐標轉換作業時，會獲得較佳之套圖結果。 立. 參數結果系統會以藍色顯示，如下圖(圖 3.2.6)表示該分區採四參數或六參. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. v. 圖 3.2.6 設定 3 種參數轉換計算，選擇最佳參數轉換結果. 37. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(48) 各圖幅地籍經過套圖及採用不同參數坐標轉換計算後，檢視系統選用 之約制現況點進行點對點、點對線之精度分析，若現況點之改正量過大時， 則應將這些點位予以剔除後，並回約制條件重複計算至所有現況點之改正 量皆符合規定為止；本系統可透過參數誤差向量圖，檢視原地籍線與約制 現況點間之變化向量關係(圖 3.2.7)，紅色地籍線為最佳套圖結果(圖 3.2.8)，綠色箭頭代表改正方向(圖 3.2.9)，並分析各幅圖內使用點對點約 制條件數、點對線約制條件數及距離約制條件數是否足夠，本研究僅使用. 政 治 大 換結果，進行圖幅接合作業。 立. 點對點約制條件數、點對線約制條件，判斷作為選擇該分區最佳之參數轉. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. v. 圖 3.2.7 坐標轉換前之地籍圖(+為測量點). 38. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(49) 立. 政 治 大. ‧ 國. 學. 圖 3.2.8 經約制條件平差坐標轉換後修正之地籍圖. ‧. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. v. 圖 3.2.9 約制條件平差坐標轉換後參數誤差向量圖. 39. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(50) 四、圖幅接合 各幅圖辦理各參數(三參數、四參數或六參數)坐標轉換計算時，系統 可針對各幅圖內已篩選之約制條件數進行計算(表 3.2.1)，並分析不同參數 轉換成果之相關數據資料，包括轉換參數值、圖幅伸縮率、後驗單位權中 誤差、界址點先驗精度、界址點平均後驗精度、現況點先驗精度、現況點 平均後驗精度、平均垂距差值、圖紙伸縮改正轉換參數及平均面積差異量 等(表 3.2.2)，以供使用者選擇各幅圖最佳之轉換參數進行圖幅接合。. 政 治 大. 表 3.2.1 各參數約制條件坐標轉換成果比較表. 立. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. 40. i n U. v. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(51) 表 3.2.2 約制條件坐標轉換計算表. 立. 政 治 大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. 41. i n U. v. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(52) 本研究將實驗區分為四區分別作圖幅接合及現況點套圖計算(圖 3.2.10)，系統會計算各幅圖內界址點及現況點之縱橫坐標平均改正量與平 均先驗精度及平均後驗精度等各項統計數據，並針對各幅圖內宗地面積進 行差異分析，比較數化面積與登記面積、轉換後面積與登記面積、轉換後 面積與數化面積之差異情形(表 3.2.3)。 整合後之地籍線與現況點之垂距， 若小於 6 公分之百分比遠大於 6 至 15 公分之百分比時，則顯示該區整合 後地籍圖成果接近使用現況，界址精度已趨近數值地籍圖的精度，可採用 數值方式辦理土地複丈作業；若小於 6 公分之百分比遠小於 6 至 15 公分. 政 治 大 圖解法容許誤差範圍，該區可採用數值方式辦理土地複丈作業，但其界址 立 之百分比時，也顯示此整合後成果精度已獲得些許改善，界址精度仍符合. 精度仍應比照圖解地籍圖之精度規範。. ‧ 國. 學. 綜合上述，本研究將各圖幅接合，得到整合後地籍圖成果，計算地籍. ‧. 線與現況點之垂距與進行不同形式面積的分析比較，面積分析表中分別有. y. Nat. 「數化面積與登記面積」(數化↔登記)與「坐標轉換後面積與登記面積」. er. io. sit. ( 轉換後↔登記)及「圖幅轉換接合後面積與數化面積」(轉換後↔數化)三 者之比較，由於圖解地籍圖數十年使用，所造成圖紙申縮扭曲變形，原本. al. n. v i n 就存在的圖簿誤差，又經過長年使用，圖籍數化當時之圖簿誤差必然愈加 Ch engchi U. 擴大，本研究因為以現況點套地籍圖(即數化之後之地籍圖)，因此以 「圖 幅轉換接合後面積與數化面積」(轉換後↔數化)之欄位分析比較，亦即以 (轉換後↔數化)之百分比進行分析，也就是數化成果以現況點約制轉換後， 其差值如果在公差範圍內百分比越高則表示轉換成果與現況愈是吻合，因 此本研究以「圖幅轉換接合後面積與數化面積」(轉換後↔數化)之百分比 作為成果評估之指標。而「數化面積與登記面積」(數化↔登記)與「坐標 轉換後面積與登記面積」( 轉換後↔登記)之欄位，因牽涉到當初登記面積 計算是否正確之問題，應此其差值如果在公差範圍內百分比僅列為參考。. 42. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(53) 立. 政 治 大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. 圖 3.2.10. i n U. v. 接圖條件設定. 43. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(54) 表 3.2.3 圖幅接合面積差異分析表. 立. 政 治 大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. 44. i n U. v. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(55) 第三節. 坐標轉換理論. 圖解地籍圖因測繪年代不同，使用圖紙材質不同，加上土地複丈使用 頻繁而造成圖紙申縮、變形之情形，可利現況點進行套圖及坐標轉換，選 擇以三參數、四參數或六參數等三種轉換來加以更正。本研究將研究區內 數值化坐標系統之圖籍轉換至 TWD97 坐標系統，坐標轉換時應考量區域特 性外，本研究使用之套圖系統得設定以平面三參數、四參數或六參數等方 式辦理之，若圖籍間僅存在一旋轉角及坐標原點之差異，則建議選用三參. 政 治 大 選用四參數轉換；如兩圖籍間除上述因子外，還存在雙軸伸縮比例不一致 立 數轉換；除前開旋轉角因子及坐標原點差異外，若存有尺度差異，則建議. ‧ 國. 學. 及非正交之情形，系統則建議選用六參數轉換。. 三參數轉換(Orthogonal Transformation)，三參數轉換僅做平移及旋. ‧. y. 𝑌 = sin(𝜃) × x + cos(𝜃) × 𝑦 + D. io. n. al. X、Y：為欲轉換的坐標系統 x、y：為原坐標系統. Ch. (3-1). er. Nat. 𝑋 = cos(𝜃) × x + sin(𝜃) × y + C. sit. 轉，轉換後保持圖籍不伸縮變形，其方程式如(3-1) 所示。. engchi. i n U. v. θ ：為旋轉角 C、D：為平移量. 四 參 數 轉 換 (Helmert Transformation) ， 又 稱 線 性 正 形 （ linear conformal）。可改正一個旋轉量、一個比例尺及二個原點平移量所致之線 性變形，其轉換示意圖如(圖 3.3.1) 所示。. 45. DOI:10.6814/NCCU201901159.
(56) 圖 3.3.1. 四參數轉換. 政 治 大 坐標系統之二個直角坐標系 x - y 和 x， - y，有相同的原點 O，惟坐標 立. 由(圖 3.3.1)顯示，x - y 坐標系統轉換到 X - Y 坐標系統，其二個. 軸間夾一θ 角。若於旋轉過程中帶著比例的改變，則必須再加上尺度改變. ‧ 國. 學. 量Ｓ，二個坐標系統所用的原點 O 與 o. ‧. 個坐標原點間的平移量 Tx、Ty。因此正形轉換是指一個尺度比例因子（S）、. y. Nat. 一個軸旋轉因子（θ）及二個原點平移因子（Tx，Ty）所組成轉換方程式. n. er. io. al. sit. [Wolf，2000]。其方程式為(3-2)：. Ch. 𝑋 = 𝑆 × cos(𝜃) × x + 𝑆 × sin(𝜃) × y + 𝑇x. engchi. 𝑌 = −𝑆 × sin(𝜃) × 𝑥 + 𝑆 × cos(𝜃) × 𝑦 + 𝑇y. i n U. v. (3-2). 令 𝑆 × cos(𝜃) = 𝐴 𝑆 × sin(𝜃) = 𝐵 𝑇𝑥 = 𝐶 𝑇𝑦 = 𝐷 則 𝑋 = 𝐴𝑥 + 𝐵𝑦 + 𝐶 𝑌 = −𝐵𝑥 + 𝐴𝑦 + 𝐷 46. DOI:10.6814/NCCU201901159.
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