應用空載雷射掃描系統推估森林結構特性之研究(2/2)

行政院國家科學委員會補助專題研究計畫

█ 成 果 報 告

□期中進度報告

應用空載雷射掃描系統推估森林結構特性之研究

計畫類別：■ 個別型計畫 □ 整合型計畫

計畫編號：NSC

94－2313－B－004－001－

執行期間：

94 年 8 月 1 日至 95 年 10 月 31 日

計畫主持人：

詹進發

共同主持人：

計畫參與人員：

詹凱軒、劉銘哲、江偉銘(國立政治大學地政學系)

成果報告類型(依經費核定清單規定繳交)：□精簡報告 ■完整報告

本成果報告包括以下應繳交之附件：

□赴國外出差或研習心得報告一份

□赴大陸地區出差或研習心得報告一份

■出席國際學術會議心得報告及發表之論文各一份

□國際合作研究計畫國外研究報告書一份

處理方式：除產學合作研究計畫、提升產業技術及人才培育研究計畫、

列管計畫及下列情形者外，得立即公開查詢

□涉及專利或其他智慧財產權，□一年□二年後可公開查詢

執行單位：

國立政治大學地政學系

中 華 民 國 95 年 12 月 20 日

II

摘要

空載雷射掃描儀(LIDAR，LIght Detection And Ranging，亦稱光達)具有高精度與穿透 林冠之能力，結合遙測影像，不僅可供測繪森林資源分布情形，亦可供推估林分結構、樹 冠高度、生物量與林分蓄積。本研究之目的為發展應用雷射掃描儀獲取林分結構特性之方 法，使用之資料為利用 Leica ALS40 掃描闊葉樹林所產生的資料。為了評估光達用於估測 林分之植被高度的能力，本研究以光達資料萃取出表面高程模型(DSM, digital surface model) 與地形高程模型(DEM, digital elevation model)，並將其與航測方法所產生的表面高程模型與 地形高程模型做比較。林分植被高度模型以表面高程模型與地形高程模型之差表示之，本 研究亦將光達與航測兩者所產生之植被高度模型作一比較。研究結果顯示，光達可提供深 具價值之量測數據，以供推估林分結構。

關鍵詞： 光達、航空測量、表面高程模型、地形高程模型、森林植被高度、林分結構

Abstract

Airborne laser scanner, also known as LIDAR (LIght Detection And Ranging), can acquire data at very high density and accuracy. By integrating LIDAR data and satellite imageries, it is useful for mapping distribution of forest resources, and estimation of forest stand structure, tree canopy height, biomass, and forest stand volume. The objective of this study was to develop a method for deriving forest stand structure characteristics from laser scanning data. Lidar data, acquired using Leica ALS40 airborne laser scanner, of a deciduous forest was used in this study. In order to assess the capability of lidar for estimating canopy height of forest stands, digital surface model (DSM) and digital elevation model (DEM) derived from lidar data were compared to that of photogrammetric results. In addition, the forest canopy height model, represented by the difference of the DSM and DEM, was compared to measurements from the photogrammetric process. The results indicate that LIDAR datar can provide valuable measurements for estimation of forest canopy structure.

Key words: Lidar, photogrammetry, digital surface model (DSM), digital elevation model

III

目錄

摘要……… II

發表論文………

一、應用空載雷射掃描資料與航空照片獲取林分高度之比較…

1

二、空載雷射掃描資料於推估樹冠高度之應用……… 16

計畫成果自評………

30

出席國際會議心得報告……… 31

30

計畫成果自評

航遙測科技已經廣泛應用於各種不同領域，包括：自然資源調查、災害

評估、生態環境變遷監測、土地利用調查、水土資源保育等，在國內外均有很

多成功的應用範例。近幾年來，由於電腦科技的大幅進步，使遙測科技的進展

更加迅速，其中空載雷射掃描系統(亦稱光達，LIDAR)的發展甚受矚目，主要

原因是光達具有高密度、高精度測點的能力，資料蒐集的效率極高，可以彌補

航空照片、衛星影像之不足，直接測得建物、地形、植被之三維點雲資料，因

此在學術研究與實際應用上，近幾年來均大幅成長。

國內在 2002 年引進光達系統進行試驗性的研究，初期僅有測試資料的精

度評估報告，後來才逐漸有相關的研究陸續發表，但多數仍著重在建物測繪上

的應用。本研究為國內最先將光達應用於森林調查者，研究成果除陸續在國內

外學術研討會上發表之外，亦已經有兩篇學術論文發表在期刊上(應用空載雷

射掃描資料與航空照片獲取林分高度之比較，台灣林業科學；空載雷射掃描資

料於推估樹冠高度之應用，航測及遙測學刊)，原來預期之研究目標已經達成。

此外，本研究所獲得之成果對於森林資源調查、地形測繪亦具有實用價

值，目前內政部已經利用光達測繪地形，製作高精度的數值地型模型(5m)，未

來台灣地區第四次森林資源與土地利用調查，光達技術也將可發揮相當的功

效。