Volume 21, No.1, 2016, pp. 43-54 DOI：10.6574/JPRS.2016.21(1).4
1國立成功大學測量及空間資訊學系 碩士生 收到日期：民國 102 年 12 月 19 日
2台南市鹽水地政事務所 測量技士 修改日期：民國 103 年 04 月 07 日
3國立成功大學測量及空間資訊學系 教授 接受日期：民國 105 年 05 月 16 日
* 通訊作者, E-mail: rosechiang79@gmail.com
臺灣歷史航照影像糾正對位
江若慈
1*賴柏溶
2曾義星
3摘要
航照像片是地表現象的忠實記錄，歷史航照影像直接地記錄過去某個時間點的地表現象，包括當時 的土地利用、自然資源、道路及聚落等空間分布，能夠呈現過去人文社會、經濟活動與自然環境的變遷。
臺灣主要的歷史航照包括美軍(1943~1952 年)、空軍(1954~1976 年)以及農林航空測量所(1976 年至今)所拍 攝累積的照片。要利用這些歷史航照影像，以萃取時空地理資訊，必須將這些影像糾正對位到共同的坐 標系統上。本文以台江內海區域為例，將不同時期的空照影像糾正對位到現行的國家坐標系統(TWD97)。
農林航空測量所的影像屬製圖應用的標準航測影像，可應用空中三角測量的方法進行幾何糾正並產製正 射影像。然而美軍及空軍的航拍目的主要為軍事偵察，所使用的相機無明確的內方位資訊，影像的重疊 也不符合航測的標準，無法以制式的空中三角測量法進行糾正對位。本研究嘗試以聯合解算方式，求得 同時期所有重疊影像的仿射轉換參數，獲得糾正對位的資訊。此方法雖然不如空中三角平差嚴謹，但是 可以在無相機內方位資訊的情形下，獲得整體的對位成果。實驗結果顯示，應用此方法於美軍空照影像，
其定位內部精度可達 6.5m，相對於以空三解算農林航空測量所影像的定位精度(2m)，雖然較低，但此對 位精度相信已經符合於時空地理資訊分析的需求，可推廣歷史航照的應用。
關鍵字：歷史航照影像、對位、空中三角測量、仿射轉換
1. 前言
1.1 動機與目的
臺灣最早期的航照像片檔案是二次世界大戰 後期(1943~1945 年)，美軍為了軍事目的所拍攝的 偵查照片。在 1947~1952 年間，美軍仍協助本國空 軍，以基本地圖編繪及國土資源調查為目的，持續 大規模航拍任務。1954~1976 年間為了調查全島森 林資源，成立森林資源及土地利用航測調查隊(今 農林航空測量所前身)，並委託國防部空軍拍攝航 照，1976 年後農林航空測量所購置飛機，執行各 式像片基本圖製作以及資源調查工作，累積至今所 拍攝並且儲存的航照像片有上百萬張。
航照像片具有呈現地表真實資訊的特質，而歷
史航照的蒐集提供臺灣地區歷史、人文、社會以及 自然環境在各時期變化之記錄，經過糾正對位後之 影像使得資料在使用上更加便利。一般符合製圖應 用的標準航測影像，可應用空中三角測量的方法進 行幾何糾正並產製正射影像，然而早期美軍及空軍 歷史航照像片的航拍目的主要為軍事偵察，且這些 影像在當時被視為是機密資訊，因此所使用的相機 參數無明確的內方位資訊，無法以制式的空中三角 測量法進行糾正對位，針對這些內方位參數不明確 的影像，本研究嘗試以聯合解算方式，求解同時期 所有重疊影像的仿射轉換參數，獲得糾正對位的資 訊，以進行臺灣歷史航照影像的糾正對位。
1.2 相關研究
從歷史航照影像萃取過去的空間資訊及地表
現象，可建立時空地理資訊，為達此目的影像的糾 正對位是一項重要的工作。航空照片及衛星影像對 於探究過去的地景舊貌、自然地形與社會文化的變 遷演化等提供了最真實的證據，而台灣現存最早期 的航空照片為二次世界大戰後期美軍偵察台灣所 拍攝的影像，目前由工研院綠能所及中央研究院典 藏與數位化歷史航照(廖泫銘、等，2011)。一般而 言，我們可以藉由攝影測量的光束法平差來進行影 像方位的糾正，但由於早期由美軍及空軍的航拍目 的主要為軍事偵察所用，航拍相機未必由標準量測 型相機所拍攝，且相機率定報告亦多半遺失，因此 這些影像的內方位參數並不明確；而外方位參數由 於過去歷史航照拍攝時尚未以 GPS 輔助空中飛行 定位，僅能參考當時的飛航任務航跡圖(江正雄、
等，2006)或是藉由一幅參考影像自行辨認拍攝位 置以及計算概略的外方位資訊。航照影像在內、外 方位參數不明確的情況下無法以制式的空中三角 測量方法進行嚴謹的影像幾何糾正，故需藉由其他 的方法以完成歷史航照影像的糾正對位。
在國內莊永忠、等(2009)及(2011)、梁平、等 (2011)運用橡皮伸張法(rubber sheeting)的原理，對 歷史航照影像進行對位；在國外歷史航照影像糾正 對位的方法上，Aguilar et al. (2009)及(2012)分別將 無相機參數的歷史航照像片利用五種自率光束法 平差模型來解算各種參數，進行關於西班牙歷史航 照的幾何糾正，後者更進一步比較五種自率光束法 平差模型的精度評估，找出適合該條航帶的誤差模 型，來改善歷史航照的系統性誤差。
此外，在國外對於歷史航照亦是善加典藏並利 用 ， 在 葡 萄 牙 里 斯 本 IGeoE 機 構 (Instituto Geográfico do Exército)蒐集了許多葡萄牙的歷史 航照影像，他們不僅復原葡萄牙歷史航照的輻射及 幾何糾正資訊，讓這些像片具有對位的資訊，並且 將這些資訊建置一個歷史航照的地理資料庫，讓使 用者能有效的利用這些圖資，並且有助於提供時間 序列的變遷研究以及後續的研究(Redweik et al., 2010) ； 而 在 日 本 的 國 土 地 理 院 (Geospatial Information Authority of Japan)整理並公開 1945 年 以來完成對位的歷史航拍影像，且能夠瀏覽及套疊
各個時期歷史航照影像至現在的地圖，架設 GSI Maps 展示於網路平台上(地理院地図，2014)。
由於歷史航照是一項可直接呈現地表樣貌的 重要資訊(Redweik et al., 2010)，因此發展出不少相 關的應用層面，其中以自然地理變遷及歷史事件變 遷之應用最為廣泛。Cardenal et al. (2006)以自率光 束法進行歷史航照影像對位，並應用於地滑變遷研 究；周稟珊(2006)判釋近二十年的歷史航照來探討 林口台地的崩壞地特性；翁毓穗、等(2010)利用古 地圖及歷史航照以及近期的正射影像進行影像判 釋，來探討莫拉克颱風造成楠梓仙溪之洪水淹益情 形，以及其歷史河道活動範圍；莊育侃(2010)運用 了歷史航照與日治時期地形圖資料探討花蓮海岸 的地形變遷；莊永忠、等(2011)運用地理資訊系統 (GIS)整合歷史地圖與歷史航照等圖資，並將其賦 予地理坐標系統，探討陳有蘭溪集水區自然環境變 遷、人為活動與聚落的發展之空間關係；然而，研 究者必須充分了解這些圖資所能提供的訊息與使 用上的限制，且需要確定圖像資料的誤差必須遠小 於真正的變遷量，才能夠讓此結果有意義(沈淑敏、
等，2003)。
因此，為了善加利用這些珍貴的歷史航照影 像及有利於後續的應用，本研究將對台灣早期歷史 航照影像進行空間對位並評估其精度，若是符合標 準航測規範之影像則以空中三角測量的方式進行 幾何糾正並產製正射影像；而無法以制式的空中三 角測量法進行糾正對位的歷史航照影像，則另以仿 射轉換的方式進行像片對位，最後將不同時期的空 照 影 像 均 糾 正 對 位 到 現 行 的 國 家 坐 標 系 統 (TWD97)，並透過地理資訊系統(GIS)平台的展示，
讓不同時期的歷史航照影像能與現今的影像套疊，
進行幾何量測、點線面的數化以及一些簡單的空間 分析，以利呈現過去至今的人文社會、經濟活動及 自然環境的變遷情形，成為最直接、有利的考證。
2. 研究資料
2.1 研究區域
研究範圍位於台灣西南部沿海，為台南市的古
台江內海區域，此範圍為台江內海地區廣義的定義，
指的是在台江內海尚未浮覆、淤積成陸地時，從北 而南由數個沙洲所包圍的區域，涵蓋了整個台南沿 海地區，如圖 1 所示。研究範圍定義北至八掌溪出 海口，南至二仁溪出海口，以此範圍間之平原地區 為依據做為歷史航照影像的對位範圍。
圖 1 研究範圍
2.2 研究資料
本研究所使用的研究資料為台灣早期的歷史 航照影像，資料共可分為兩類，一類為美軍於 1947 年與 1948 年所進行的航拍任務，航拍目的為基本 地圖編繪及國土資源調查，原始影像由工研院綠能 與環境研究所保存。此類影像屬於非標準航測影像，
所使用的相機無明確的內方位資訊，且影像間重疊 率亦不符合航測的標準規範；此外，數位檔案取得 係運用沖印後的航照相片，因此，數化掃描器本身 的精度與幾何特性，也添加額外的誤差。表 1 為本 研究使用此類像片之航照影像，內容包含了各個拍 攝任務編號(西元紀年)、使用航片以及使用張數，
一共包含了 7 條航帶，總共 87 張影像。
表 1 美軍航照影像整理
任務編號 航片 張數
47m7075 14_28 15 47m7075 63_78 16 47m7075 93_109 17 47m7075 120_129 10
47m7075 137_144 8 47m0910 178_190 13 48m0014 75_82 8
重疊影像張數 87
另一類影像為農林航測所於 1970 年代所拍攝 的航照像片，屬於標準航測影像，影像的重疊符合 航測的標準規範，使用標準量測型相機─RMK A 15/23 進行拍攝任務，內方位資訊參考農林航空測 量所網站中航空攝影紀錄資料之航測相機率定報 告。表 2 為使用標準航測影像之歷史影像，內容包 含了各拍攝任務編號(以民國紀年)、使用航片以及 使用張數，一共使用了 8 條航帶，總共 240 張影像。
本項資料係利用原始航照底片，且運用高精度 航照掃描儀進行數位化，因此精度上會好很多。
表 2 航照影像整理
任務編號 航片 張數
64-024 5_31 14 64-024 297_335 20 64-025 121_200 41 64-026 316_374 30 64-026 154_226 37 64-026 59_145 44 65-001 148_198 26 65-001 82_136 28
重疊影像張數 240
1970 年代之空照影像屬於量測型相機所拍攝，
其影像內方位穩定且畸變能以數學模式描述系統 性誤差，因此透過內方位參數及透鏡畸變的校正 (徑向畸變差相對於輻射畸變差較小，故本研究僅 針對輻射畸變差加以改正)，能將影像改正回符合 共線特性的中心透視投影，其使用相機─RMK A 15/23 的內方位及輻射透鏡畸變差分別如下表 3 及 表 4。
表 3 RMK A 15/23 相機參數 焦距 (mm) 153.049 像主點 X0 (mm) -.015 像主點 Y0 (mm) -.012 影像大小 (mm) 230*230 框 標 X1 112.981 Y1 -.018
X2 -113.026 Y2 -.009 X3 -.025 Y3 112.99 X4 -.015 Y4 -113.012
表 4 RMK A 15/23 輻射透鏡畸變差 Radius (mm) 變形量(microns)
0 0
10 0
20 -1
30 -2
40 -2
50 -2
60 -2
70 -2
80 -2
90 -2
100 -3
110 -2
120 0
130 0
140 4
150 6
3. 研究方法
3.1 實驗流程
本研究將歷史航照影像的性質分為兩大類，一 類為符合標準航測影像並具有相機參數的歷史航 照，另一類為不符合標準航測規範之影像，且缺乏 相機參數的歷史航照。而歷史航照的糾正對位方法
依據該航照影像是否符合標準航測影像而定，1970 年代由農林航空測量所拍攝的影像符合標準航測 影像，且具有相機參數，因此可遵循一般空中三角 測量的流程進行影像的幾何糾正，並產製出正射影 像，本研究於數值攝影測量工作站使用商業軟體 SOCET GXP 4.0 產製正射影像，以 2009 年 2m 解 析度的福衛二號衛星影像作為參考影像，在上面選 取現今與過去的不變點作為控制點進行空中三角 測量解算；而 1947、1948 年份不符合標準航測規 範且不具備相機參數的影像，因所使用的相機無明 確的內方位資訊，無法以制式的空中三角測量法進 行歷史航照影像的糾正對位。
針對這些不符合標準航測規範的歷史航照影 像，本研究利用數學模式的聯合解算，在無需相機 內方位資訊的情形下，同時求解所有重疊影像的仿 射轉換參數，將獲得的六個仿射轉換參數，寫入影 像的坐標資訊檔(World file)，得到糾正對位的資訊。
首先利用單張後方交會計算該條航帶頭尾兩張像 片的中心位置，再按照航片之排列順序，假定每張 像片的拍攝時間間隔固定，依比例以內插計算出每 張像片中心的位置作為外方位參數之近似值，並在 數值攝影測量工作站以 SOCET GXP 4.0 軟體萃取 出影像重疊範圍間之連結點，由於 2009 年的福衛 二號影像距離 1947 年代的影像相隔約 60 年之久，
因此以 1970 年代之航照影像為基準，在 1970 年代 所產製之正射影像上選取不變點作為控制點，利用 區域內 TWD97 坐標系統的控制點，和航帶內與航 帶間各張影像的連結點，同時平差計算出各張像片 的轉換參數，最後再將各條航帶鑲嵌拼接成一幅完 整的影像，並且與 1970 年代的正射影像統一以現 行的國家坐標系統(TWD97)套疊、展示於 GIS 平台，
研究流程如圖 2。
圖 2 研究流程
3.2 仿射轉換演算法
仿射轉換又稱六參數轉換，考慮兩平面坐標系 之間的六個轉換參數，此六參數分別為對兩坐標系 原點 x, y 坐標的平移、x, y 方向尺度因子、x, y 坐 標軸的非正交角，以及 x 軸旋轉角，來進行平面坐 標之間的轉換糾正，其運算式可以矩陣形式表示如 下式(1)：(Mikhail et al., 2001)
f c x x e b d a y y
2 1 2
1
……… (1)
其中：
a、b、c、d、e、f 為六參數 y1、y2為轉換完坐標結果 x1、x1為轉換前的待轉坐標
在仿射轉換所使用的控制點是由 1975~1976 年航照像片所產製的正射影像上尋找與早期 1947、
1948 年份航照影像上相對應的不變點做為控制點，
於 IPM(Interactive Point Measurement)視窗中重疊 影像的範圍中點選多重控制點，控制點的選擇通常 位於地面上的明確點，例如道路、宗地的交叉點或 影像灰階有明顯變化的角點，為了減少航照影像高 差位移的影響，因此控制點的選取盡量以位於平面
上的地面點為主，而不選擇位於房屋或是具有高度 的物體上做為控制點；而連結點則是由數值攝影測 量工作站 SOCET GXP 4.0 以自動連結點匹配(ATM) 方式，設定連結點的分布形式為均勻地分佈於影像 上九個角點(如圖 3)，連結點自動匹配後以人工的 方式編修，修正匹配錯誤或誤差較大的連結點，由 GXP 輸出連結點及控制點的點位資料，進行後續 的仿射轉換計算。
圖 3 連結點分布形式
本研究分為兩部分進行計算，以取得對位資訊 的六參數，觀測方程式及其說明如下：
(1) 第一部分
在第一部份的觀測方程式為線性方程式，各點 的影像坐標與控制點的物空間坐標為已知，每個點 可列出兩條式子，因此將區域中的連結點以及控制 點同時列式以最小二乘平差法求解各張影像轉換 參數與連結點的物空間坐標，解算出平面轉換參 數 ，做為第二部份的平面轉換參計算的初始值。
j j j
j j
j
Y X f c y x e b d a Vy
Vx
0
0
………. (2)其中：
x、y 為各點的影像坐標 X、Y 為控制點的物空間坐標
a、b、c、d、e、f 為各張影像的轉換參數
(2) 第二部分
F E Y
X D B C A Vy Vx y x
j j j
j j
j ……….(3)
再加入控制點的約制
' '
j j j
j j j
X VX X
Y VY Y
………...(4)
其中：
x、y 為各點的影像坐標 X、Y 為各點的物空間坐標 Xj’、Yj’為物空間坐標之觀測量
A、B、C、D、E、F 為各張影像的轉換參數
第二部分中，每個像點的影像坐標為觀測量，
連結點的物空間坐標和各張影像的六個轉換參數 為未知數，並且將控制點的物空間坐標視為觀測量 加入約制求解。
在計算的過程中，由於第二部份的觀測方程 式為非線性，故將方程式以泰勒展開式的一階項將 方程式線性化，並利用第一部分所計算出的各張影 像轉換參數 a~f 反算至 A~F 與連結點的物空間坐 標當成初始值，將絕對的物空間坐標反算回像空間 坐標系，進行非線性的平差解算，以符合嚴謹條件 的整體網型平差。
在進行最小二乘法平差求解各張影像轉換參 數時，利用迴圈迭代更新未知數的近似值，即為原 近似值加上對近似值的微小修正量，當此修正量小 於 0.00001 時，得到轉換參數 A~F 以及各像點的物 空間坐標，最後再將其反算回 a~f，寫入影像的坐 標資訊檔(World file)，以獲得各張影像平面的糾正 對位資訊。
4. 研究成果
4.1 影像對位結果
圖5為1947年代以仿射轉換解算美軍非標準 航測影像之對位成果，並且套疊2009年福衛二號衛 星影像展示於 GIS 平台上。總共使用87張影像，
一共由七條航帶拼接而成的範圍，平均在每張影像 上的連結點個數約為8個，平面控制點數目為47個，
對位成果的檢核以控制點 X 及 Y 方向殘差的標準 差為後驗精度，代表轉換結果的內部精度評估，X 的精度約為6.5公尺，Y 的精度約為6.1公尺，每個 像元的大小約為0.95公尺；為了獨立地檢驗影像對 位之外部精度，我們在影像重疊區域範圍內均勻地 挑選23個獨立的檢核點，結果顯示 X 及 Y 方向的 平均點位偏差分別為0.22(公尺)及-3.21(公尺)，
RMSD 分別為±13.22(公尺)及±14.41(公尺)，其誤差 向量如圖4所示。整體對為精度及影像資訊如表5 所整理，圖6中為1947年代歷史航照影像的位置分 布及控制點的分布圖，圖中三角型符號為平面控制 點之位置。
圖 4 1947 年代歷史航照檢核點誤差向量圖
圖 5 1947 年代歷史航照對位成果
1.55 1.6 1.65 1.7 1.75 1.8
x 105 2.53
2.535 2.54 2.545 2.55 2.555 2.56 2.565 2.57 2.575
2.58x 106
E (m)
N (m)
Map of Position Difference
表 5 1947 年代航照影像對位精度
圖 6 1947 年代航照影像位置及控制點分布圖 圖 7 為 1970 年代以空三解算農林航空測量所 影像之對位成果，並且產製正射影像展示於 GIS 平台上。總共使用 240 張影像，一共由八條航帶拼 接而成的範圍，平均在每張影像上的連結點個數亦 約為 8 個，總使用的全控制點數目為 66 個，經過 空三平差後 X,Y,Z 的對位精度分別為 2.09、2.06、
1.81 公尺，如表 6 所整理；而圖 8 為影像與全控制 點的分布圖，彩色方框為各張影像之位置，可看到 影像重疊及其各航帶的分布情形，黃色三角型符號
為全控制點之位置，控制點主要分布於全區影像的 四周及各條航帶間側向重疊區，以確保航帶與航帶 間具有良好的控制。
圖 7 1970 年正射影像成果
圖 8 1970 年代航照影像控制點分布圖
影像張數 87
連結點個數 721
平均每張影像上連結點 個數
8.3
控制點個數 47
影像解析度 0.95m
X (m) Y (m) 內部精度 6.5 6.1
RMSD ±13.22 ±14.41
表 6 1970 年代對位精度
4.2 多時期影像比較
將 上 述 歷 史 航 照 影 像 糾 正 對 位 至 現 行 TWD97 國家坐標系統後，我們可以在 GIS 平台上 套疊不同時期的影像，透過一致的坐標系統，使我 們能夠從多時期影像中比較現今與過去的變遷。下
表 7、表 8 分別以時間為主軸線，同步比較同一區 域在不同時間點的演變，影像分別為現代 2009 年 福衛二號影像、1970 年代歷史航照、1947 年代歷 史航照，以及 1904 年台灣最早依據西方測繪技術 測繪的精細地圖─台灣堡圖，時間軸系由現代向前 推演到日治時期，一共對照四個時期的影像；藉此，
我們能比較同一地區多時序的影像，萃取其時空地 理資訊，來了解過去某個區域隨著歷史發展而變遷 的歷程。
表 7 為台南西北岸沿海地區於同步多視窗上 之比較，透過四個時期的比較，發現在 1970 年代 之影像中，沿海原為水域的區塊已轉變做為陸地使 用，並且出現了扇形區域的土地使用，此特殊區域 為當時因應製鹽工法所發展的特殊使用，亦為此地 曾經闢為鹽業發展的證明，至今從 2009 年的福衛 二號衛星影像仍能清楚地看到當時遺留下來痕跡，
同時，在 2009 年的影像可見新開闢了兩個小港口。
表7 台南(台江內海)沿海地區
2009 年 1970 年代
1947 年 1904 年
影像張數 240
連結點個數 1969 平均每張影像上連結
點個數
8.2
控制點個數 66 影像解析度 0.3m
精度 X (m) Y (m) Z (m) 2.09 2.06 1.81
51
表8 台南都市地區
表 8 為台南都市區域在同步多視窗上之比較，
範圍包含了鹽水溪岸及台南都會區域於四個時期 的比較，可以從表中發現鹽水溪逐漸截彎取直的歷 程，並且了解周邊的人文活動發展受到鹽水溪河道 變遷而改變。在 2009 年的影像中可發現在河道經 截彎取直後，居住地逐漸沿著鹽水溪兩岸的土地穩 定發展；但從早期的歷史航照影像中發現鹽水溪河 道兩岸鮮少有居住行為，周邊的居住地也分布得相 當零星，是之後隨著都市的發展才逐漸地向河道兩 旁延伸居住地，周邊的聚落也漸漸地從零散變為越 來越密集的分布，由此可見此地區都市擴張的行 為。
透過表 7 與表 8 的比較，我們可以得知百年來 這些土地上的變遷情形，由上述的表格中可發現早 期無論是在沿海區域或是都市區域的環境變遷都 沒有後期大，直到了近幾十年來才出現明顯的地理 及人文環境轉變，並且能夠藉由多時期歷史航照影 像的糾正對位，清楚地了解其演變的歷程。
5. 結論
本研究利用臺灣歷史航照影像進行糾正對位，
將不同時期的歷史空照影像依其影像特性糾正對 位到現行 TWD97 的國家坐標系統，其中 1970 年 代的歷史航照影像，利用 2009 年福衛二號衛星影 像作為基準，應用空中三角測量的方式進行影像的 幾何糾正，並產製正射影像，其平差結果 X、Y、
Z 的精度分別為 2.09、2.06、1.81 公尺。
而當處理1947年代不符合標準航測影像之像 片且所使用之相機無明確的內方位資訊時，可嘗試 透過平面轉換的方式，以仿射轉換求解同時期所有 重疊影像的仿射轉換參數，利用較高精度且年代接 近的歷史航照(1970年代)來糾正更早期的歷史航 照(1947年代)，將影像轉換至以現行國家坐標系統 (TWD97)為基準的 X,Y 平面坐標系，進行糾正對 位。此方法可以快速得到一條航帶或全區域中各張 像片的對位資訊，不必在每張影像皆取得三個以上 的平面控制點做單張影像的仿射轉換；此外，此方 法雖然不如空中三角平差嚴謹，但是可以在無相機
2009 年 1970 年代
1947 年 1904 年
內方位資訊的情形下，獲得整體的對位成果，且計 算過程中不需要大量的控制點。由於尋找控制點是 項耗時耗力的工作，尤其在歷史航照影像上控制點 的蒐集更為困難，因此，此方法同時也可幫助節省 工作的時間以及人力成本。
實驗結果顯示，應用此方法於美軍空照影像，
其定位內部精度可達6.5公尺，相對於以空三解算 農林航空測量所影像的定位精度(2公尺)，雖然較 低，但此對位精度相信已經符合於時空地理資訊分 析的需求，可推廣歷史航照的應用，證明了利用全 區的仿射轉換是可以用來處理無相機參數航照影 像的糾正與對位。
最後藉由將臺灣多時序歷史航照的糾正對位，
可將各時期的影像圖資套疊至共同的坐標系統進 行分析比較，並且善加利用這些對過去某個時間點 地表現象忠實及珍貴的紀錄，希冀能夠有助於時空 地理資訊的萃取以及歷史空間資訊變遷的研究，然 而本研究方法在山區部分影像易受樹林遮蔽等，控 制點尋找較平地不易，因此在處理山區影像的糾正 與對位成果上會受到限制。
未來後續研究可以朝向自動化影像糾正與對 位，並進一步嘗試利用較高階的數學模式，像是八 參數轉換，更接近攝影測量中空三的非線性概念，
也可嘗試使用將目前已知的近似方位套用在附加 參數的自率光束法模型進行平差求解，比較各種轉 換的結果與其精度，以提升無相機參數像片對位的 精度，賦予歷史航空像片更精準的對位資訊。
致謝
感謝中央研究院人文社會科學研究中心地理 資訊科學研究專題中心(Center for GIS, RCHSS, Academia Sinica) 蒐集並提供台灣的歷史航空像 片。
參考文獻
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1Master Student, National Cheng Kung University Received Date: Dec. 19, 2013
2Survey Assistant Technical Specialist, Yanshuei Land Office of Tainan City Revised Date: Apr. 17, 2014
3Professor, National Cheng Kung University Accepted Date: May 16, 2016
* Corresponding Author, E- Mail: rosechiang79@gmail.com
Rectification and Registration of Taiwan Historical Aerial Images
Jo-Tzu Chiang1* Po-Jung Lai2 Yi-Hsing Tseng3
ABSTRACT
Aerial images are faithful records of landscape at that time. Historical aerial images directly witness landscape phenomena at that time of the covered region, including land-use, natural source, roads and residential area, etc. The study of historical aerial images has proven an effective way to reveal some historical phenomena related to cultural, economic, and natural changes, which are linked to the spatial information in the past.
Abundant historical aerial images have been acquired in Taiwan for a variety of missions. The earliest aerial images were taken by U.S. military during and after World War II (from 1943 to 1952). Later than that many images were acquired routinely by Taiwan Air Force (1954 to 1976), Aerial Survey Office (since 1976). For the purpose of retrieving spatial information from the historical images, image registration and rectification corresponding to the ground coordinates should be done in advance. In this study, we take Tai-jiang Inner Sea as an example to register and rectify temporal aerial images into nowadays national coordinate system (TWD97).
Images acquired by Aerial Survey Office are standard aerial images which can be registered through a computation process of bundle adjustment. However, the main purposes of images taken by U.S. military and Taiwan Air Force were mainly applied for military reconnaissance. These images are lack of camera parameters and the overlapped of them are not standard. So they do not fit the process of bundle adjustment. In this study, we attempt to obtain the information of registration and rectification by solving affine transformation parameters from all overlapped images at the same period. Although this method are not as strict as aerial triangulation, it can work without camera parameters. The experimental results showed that the accuracy of images taken by U.S.
military can up to 6.5 m by applying affine transformation. The accuracy was poor than images taken by Aerial Survey Office using aerial triangulation (2m). But we believe this can meet the analysis of temporal geographic information and promote the application of historical aerial images.
Key word: historical aerial images, registration, triangulation, affine transformation.
