Volume 15, No.1, March 2010, pp. 97-109
1工業技術研究院綠能與環境研究所 研究員 收到日期:民國 99 年 05 月 10 日
2工業技術研究院綠能與環境研究所 正研究員 修改日期:民國 99 年 06 月 18 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 99 年 07 月 12 日
4農委會水土保持局保育治理組 組長
＊通訊作者, 電話: 886-3-5918587, E-mail: [email protected]
三維雷射掃描應用於崩塌土石量化之研究
蕭國鑫
1＊劉進金
2曾義星
3王晉倫
4摘 要
本研究利用地面三維雷射掃描儀，針對2004 年 7 月敏督利颱風前後，位於南投縣境內之濁水溪支流 陳有蘭溪的支流，竹仔腳坑溪與三廍坑溪上游河道地區進行三維雷射掃描，除製作高解析的高程地形外，
並量化颱風前、後之崩塌土石變化。過程為先利用GPS 量測基準點坐標，並結合地面覘標控制點的佈設 與全測站經緯儀之外業測量，以獲取覘標點的坐標；其次為施行三維雷射掃描後，藉由覘標控制點將多 測站掃描資料連結，再利用覘標點的坐標進行坐標轉換，且模型化目標區的三維地形為20 公分網格資訊；
最後疊合颱風前、後的掃描觀測資料，評估此兩條河道上游崩塌區的土石侵蝕與淤積變化。結果顯示竹 仔腳坑溪上游河道於敏督利颱風過後，河道地形侵蝕深度最多達5~10 公尺，而三廍坑溪上游土石流潛在 地區則淤積了5~10 公尺；顯現以地面三維雷射掃描資料監測局部重點地區的地形變化，具有應用潛力。
關鍵詞：崩塌地、數值高程模型、三維雷射掃描儀
1. 前言
台灣本島在夏、秋季節，常隨著颱風或暴雨帶 來集中性的豪雨；加以山區地形陡峻及地質條件較 為特殊，所以在地質不穩定區的順向坡地帶或表土 鬆軟區，就容易受到暴雨影響而產生山崩或土石流 現象；特別是1999 年集集大地震後，部分地區的 表土因地震搖晃而鬆弛，此狀況在暴雨來襲時更容 易引發山崩。如發生於2004 年 7 月的敏督利颱風 (Typhoon Mindulle)，短短三天內就在中南部地區 降下累積超過1,000 公釐的降雨量，使得表土無法 負荷的地區產生崩塌，並導致土石流的發生。另外 於2009 年 8 月的莫拉克颱風(Typhoon Morakot)過 境時，在中南部與東部多處地區降下刷新歷史紀錄 的雨量；除引發嚴重水患外，亦造成台灣南部及臺 東縣等地區發生重大的山崩與土石流災害，並導致 多處路基流失與交通中斷現象。
每當有重大的崩塌或土石流發生時，往往會進 行實地勘查或拍攝航照，以提供災區的研判與分析。
但野外踏勘對於救災資訊往往是緩不濟急，而拍攝 航照立體對並製作高程資訊，對於產生高解析的數 值高程模型(Digital Elevation Model, DEM)，通常需 要投入較多的人力與時間。且在有植生覆蓋地區，
特別是陡峻且密植生的山區，高程精度會有降低情 形 。 而 利 用 可 攜 式 的 地 面 三 維 雷 射 掃 描 (ground-based 3D laser scanner)系統，除了可依任務 需求測取重點地區的高密度點雲(point clouds)資料 外；配合資料的模型化(modeling)，則可形成三維 的空間資訊(蕭國鑫等，2003a、2003b)；另亦可結 合地面點佈標與坐標測量，將點雲資料換算為絕對 的大地坐標，再疊合多時期的地形資料進行比對與 分析(蕭國鑫等，2005)。
目前農航所與內政部建置的DEM 網格間距分 別為40 公尺與 5 公尺，對於陡坡區或植生密林區 所提供的高程資料精度相對不足。而地面三維雷射 掃描除了可測取高解析且為公分級的地形高程精 度外，並具有可攜式及機動性測取資料之特性，非 常利於小面積之較細微的地形變化監測。所以本研
(硬體規格如表 1)，藉由可獲取高精度與高解析地 形資料的特色，在2004 年 7 月敏督利颱風前後，
機動測取陳有蘭溪支流竹仔腳坑溪與三廍坑溪上 游河道地形。除網格化為 20 公分的 DEM 資料，
以比對上游河道於颱風前後的侵蝕與淤積情形，並 藉以評估地形高程變化。
2. 地面三維雷射掃描
2.1 掃描原理
三維雷射掃描是利用雷射測距儀主動發射雷 射光(綠光或近紅外光)，並同時接收目標物所反射 的訊號來進行測距。而利用有效距離及掃描範圍內 之測站至掃描點的斜距，結合掃描的水平與垂直方 向角，就可推求掃描點與測站的三度空間相對坐標 差(如圖 1)。另施行三維雷射掃描時，掃描儀通常
供點雲資料編輯與對照用；另亦可結合高程資訊製 作目標物的三維影像。
2.2 資料獲取
通常容易產生地形變化的地區，大部分發生在 溪谷、道路開發區或向斜坡等地區的附近或週圍；
這些地區可能因交通不便、規模太大或其他因素的 影響，而難以進行實地的野外勘查。所以在產生地 形變化的局部重點地區，可選擇較長距離的地面三 維雷射掃描儀獲取地形資訊(蕭國鑫等，2003a)。另 進行雷射掃描時亦需評估目標區的植生遮蔽與置 放平臺的安全性，並瞭解掃描儀的特性，如垂直或 水平掃描、可掃描角度、掃描密度等，且需要考慮 通視良好的多測站掃描資料能否全部涵蓋目標 區。
表1 Optech ILRIS-3D 地面雷射掃描系統硬體規格 項 目 說 明
1 測距範圍 距離3~ 350m (目標物 4%反射量) ；3~ 800m (目標物 20%反射量)；up to 1500m (目標物 80%反射量 )
2 測距精度 3mm 3 測量速度 2000 點 / 秒 4 雷射點尺寸 0.00974 ° 5 最小測量點距 0.00115 °
6 掃描範圍 -20 ° ~90 ° (V) x 360 ° (H) ， -90 ° ~20 ° (V) x 360 ° (H) 7 數位相機 Color 6 mega Pixels
8 控制介面 Palm PDA 9 傳輸介面 IR & RS232
10 電源 24VDC or AC Converter 11 電池 24V rechargeable 12 耗電功率 75W
13 尺寸 312x312x 205mm 14 重量 13kg (Scanner) 8kg (Rotating base) 15 操作溫度 0 ℃ to + 40 ℃
16 儲存溫度 -20 ℃ to + 50 ℃
17 操作環境 NEMA 4X water and dust-proof, IP65
18 雷射安全度 Class I Laser at all mode (IEC 60825-1, US FDA 21 CFR1040)
施行三維雷射掃描時，需在對應目標物的有效 距離內設定掃描範圍(圖 2)；另亦需考慮植生覆蓋 或地物遮蔽、多測站掃描資料是否可以連結等問題 (如圖 3 之第 5 個基站即是因地物遮蔽而補充規劃 掃描點)。通常掃描系統會設計選用一個或數個回 波訊號，其中第一次回波(first return)可得到地表物 高程模型，最後回波(last return)可能得到地表高程 模型，但房屋與其他固體結構物等，雷射波無法穿 透 ， 所 以 得 到 的 是 地 表 建 物 高 程 模 型(Digital Building Model, DBM)；而在獲取地面三維雷射掃 描點雲資料時，為了避免植生干擾，一般會選用最 後的回波反射作為代表地物的三維資訊(蕭國鑫等，
2003b)。
2.3 點雲資料前處理
當施行三維雷射掃描時逢遮蔽區就沒有觀測 資訊；所以對於多遮蔽、複雜外型、無法以一次掃 描涵蓋全部範圍的目標物，通常需要藉助於多測站 的掃描資料予以連結(圖 4)，以完全涵蓋整個被測 物。本研究使用的IRIS-3D 地面雷射掃描系統，每 一個不同測站的掃描資料均為對應於測站位置、水 平面及起始掃描方向(或磁北方向)的相對參考坐 標，不同測站即具有不同的參考基準點，所以點雲 資料需要再進行連結，即求得各參考坐標的轉換關 係，或將所有點雲資料轉換到共同的參考坐標系統。
一般之點雲連結方法有 (1)共軛面轉換法 (2)磁性 覘標控制點法 (3)測站後視稜鏡法 (4)曲面匹配法 等四種(蕭國鑫等，2003a)。本研究採用曲面匹配法 進行資料連結，即將所觀測具有起伏曲面的地形或 地物，透過曲面匹配方式結合重疊觀測區域的點雲 資料，以構成完整的曲面資料。目前較新型的掃描 系統已可利用重疊觀測區的掃描共軛點，經由程式 自動搜尋並接合多測站的掃描資料，以省卻資料接 合時搜尋共軛點的時間，並可減少因為共軛點的誤 判，導致坐標差受誤差傳遞累加之困擾。
多測站點雲資料連結後，再依需求進行資料模 型化，或配合控制點施行坐標轉換；其中模型化資 料可為向量式(vector)或圖形(raster)資訊，如向量資
料投影至平面可形成二維平面圖或地圖；圖形資料 則可利用透視方式形成三維空間資訊。另模型化的 多測站連結點雲資料，已具備對應於測站的共同參 考坐標，此時即可藉助於控制點的坐標，將對應於 測站的參考坐標轉換為實際的大地坐標(如圖 5)，
以利於多時期高程資料之疊合比對與分析。其中三 維雷射掃描工作流程圖如圖6 所示。
3. 三維雷射掃描與地形差 異量化
研究中的實際案例，為先利用SPOT 衛星影像 研判南投地區的崩塌地分佈後；利用三維雷射掃描 儀測取陳有蘭溪支流竹仔腳坑溪與三廍坑溪上游 地區，於敏督利颱風前、後的河道地形，並進行疊 合比對與分析地形變化，再評估崩塌區土石區經過 侵、淤後的高程差異量。
3.1 研究區範圍
研究區位於竹仔腳坑溪與三廍坑溪上游(如圖 7 與圖 8 所示)；由於處於易發生土石流區，水保局 於民國93 年起已在河道沿岸設置人工結構物，以 有效導引崩塌土石進入主河道，並減少災害發生。
3.2 雷射掃瞄資料獲取
三維雷射掃描前，先於掃描區內佈設控制點覘 標，並結合GPS 控制點架設全測站(total station)經 緯儀，以測量控制點覘標的坐標資訊，並提供後續 之點雲資料坐標轉換用。而實際測取掃描點雲資料 於2004/06/17~18 日敏督利颱風前、2004/08/05~06 日之颱風後，進行上游防沙壩土石料源區之多測站 三維雷射掃描(圖 9)，並同時獲取數位掃描影像(圖 10)，以利於掃描資料比對及資料連結時之共軛點 搜尋用。
圖1 雷射掃描計算的相對坐標示意圖
(a)目標區遙測影像 (b)設定掃描範圍
(c)掃描區Lidar資料 (d)掃描區現場照片
圖2 地面三維雷射掃描設定範圍示意圖 圖3 多測站三維雷射掃描規劃示意圖
圖4 多測站掃描資料連結示意圖
圖5 掃描點雲資料坐標轉換示意圖
Scan Points
X’
Z
Y’
Z’
Scanner Coordinate System X
Y
r
Object Coordinate System (Xs, Ys, Zs)
s s s
Z Z
Y Y
X X R
Z Y X
' ' '
X’
Y’
Z’
r
X”
Y”
Z”
r
Scan Points
s s s
Z Z
Y Y
X X R Z Y X
' ' '
"
"
"
(Xs, Ys, Zs)
sin
sin cos
cos cos
' ' '
r r r Z
Y X
Scan Points
X’
Y’
Z’
Scanner Coordinate System
r
(Xs, Ys, Zs) Survey
site
(箭號為規劃之三維雷射掃描方向) 補 充 掃 描 點
Scanner Coordinate System
X’: latitude；Y’: longtitude Z’: height
α
:horizontal angle；β
:vertical angle；
γ
:oblique distance圖6 三維雷射掃描工作流程圖
(a)竹仔腳坑溪SPOT影像
(c) 颱風前正射照片 (d) 颱風後正射照片 (b)規劃雷射掃描方向
(e)整治後照片 (f) 颱風前3D照片 (g) 颱風後3D照片 圖7 竹仔腳坑溪上游於敏督利颱風前、後的影像與整治後照片
目標物確定
現場踏勘
◆目標物攝像
◆作業模式初步規劃
掃描模式設計
◆確定掃描地點與遮蔽度
◆控制點坐標量測規劃與多測站資料連可能性
目標物掃描與控制點坐標量測
◆多測站目標物三維雷射掃描與確定資料獲取
◆控制點坐標量測
◆控制點坐標量測規劃與多測站資料連結評估
檢視掃描螢幕確 定資料獲取
否 是
相關資料蒐集
◆位置圖
◆目標物特性
多測站點雲資料連 結
坐標轉換
模型化向量或圖形 資料
製作等高線與產 出網格資料
室內作業 地形變化資料比
較
(a) 三廍坑溪SPOT影像
(c) 颱風前正射照片 (d) 颱風後正射照片 (b)規劃雷射掃描方向
(e)整治後照片 (f) 颱風前3D照片 (g) 颱風後3D照片 圖8 三廍坑溪上游於敏督利颱風前、後的影像與整治後照片
圖9 三廍坑溪之三維雷射掃描地點與掃描方向示意圖
圖10 不同方向之三維雷射掃描數位影像
3.3 多測站掃描資料連結與資 料模型化
當獲取河道地區的多測站掃描點雲資料後，利 用曲面匹配法進行多測站、多方向的資料連結(圖 11，以將所有的點雲資料轉換到一致性的參考坐標 系統；再利用控制點坐標進行大地坐標轉換。其中 坐標轉換為配合控制點及覘標點的坐標施測，在掃 描資料中找到對應的點雲坐標後，將相對於測站的 參考坐標轉換為實際的絕對大地坐標。而經過連結 與坐標轉換後的點雲資料，即以模型化後的向量或 圖形，在一致性的坐標下製作所需間距的等高線或 高密度數值網格高程資料；如本研究獲取的點雲間 距在 3~10 公分之間(平均間距為 5 公分)，所以可 以製作成相當高解析的網格化高程資料，提供地形 差異比對或量化分析等。如圖12 與圖 13 即為竹子 腳坑溪與三廍坑溪上游於敏督利颱風前、後製作 20 公分網格與 2 公尺間距等高線示意圖。
3.4 地形差異量化
上述之三維雷射掃描資料，經過網格化為 20 公分的 DEM 資料後(如圖 12 與圖 13)，再利用
Arc-GIS 軟體進行疊合，並進行高程差異比對；如 圖14 為竹子腳坑溪與三廍坑溪源頭於敏督利颱風 前、後的高程變化情形。
由於三維雷射掃描竹子腳坑溪範圍屬於上游 源頭的崩塌區與侵蝕地區，掃描時的土地覆蓋分類 以崩塌裸露地為主，地表崩塌或侵蝕狀況仍持續中，
所以此區的地形變化以侵蝕為主；如敏督利颱風前、
後的向源侵蝕崩塌區的高程差異，多者可達 5~10 公尺，沿崩塌面較外圍地區亦有1~5 公尺的高程變 化。另隨著降雨所攜帶的土石堆積到稍為下游的河 道緩坡區，如原來道路地區的其堆積高度最多達 3~5 公尺(圖 14(a))。
三廍坑溪最上游崩塌區雖然有掃描點雲資料，
但是有效距離已經超過儀器可測距範圍(參表 1 所 示，本研究評估使用的點雲資料在1000 公尺以內)，
所以未評估最上游地區的高程變化。當上游源頭的 大量崩塌土石隨降雨移動到山腳緩坡區，故三維雷 射掃描此河段的地形以堆積型態為主，平均堆積高 程在3~5 公尺之間，部分地區的最大堆積高程多達 5~10 公尺。另在圖 14(b)所示之颱風前原來水為工 結構物之河階地區，因為土石於此處堆積，所以河 階之水工結構物下方的高程差異，多者堆積高度可 達10~20 公尺。
(a)竹子腳坑溪三維雷射掃描日期: 2004/06/17 (b)三廍坑溪三維雷射掃描日期: 2004/06/18
(c)竹子腳坑溪三維雷射掃描日期:2004/08/05 (d)三廍坑溪三維雷射掃描日期: 2004/08/06 圖11 竹子腳坑溪與三廍坑溪上游於敏督利颱風前、後整合之點雲分佈
(a)2004/06/17日地形 (b) 2004/06/17日2公尺間距等高線圖
(c)2004/08/05日地形 (d) 2004/08/05日2公尺間距等高線圖
圖12 竹子腳坑溪上游於敏督利颱風前、後製作之 20 公分網格與 2 公尺間距等高線圖
(a)2004/06/18日地形 (b) 2004/06/18日2公尺間距等高線圖
(c)2004/08/06日地形 (d) 2004/08/06日2公尺間距等高線圖 圖13 三廍坑溪上游於敏督利颱風前、後製作之 20 公分網格與 2 公尺間距等高線圖
3.5 討論
三維雷射掃描是在短時間內，獲取地表之高精 度與高解析的點雲資訊，並藉由不同時期資料的比 對來評估地形變化；其中推廣應用於河溪泥砂量監 測，亦以地形變化為監測目標，目前尚無法對泥砂 材質種類及流道下的地形進行偵測(主動發射近紅 外光的雷射掃描儀無法獲取水下地形資訊)，所以 對於河溪之泥沙粒徑、種類等物理性質並非三維雷 射掃描資料可以解析。另因地面三維雷射掃描施測 範圍有限，對於颱風暴雨後的河道地形，仍無法監 測泥砂運移的中間過程(水保局，2005)；但是比對 局部重點地區的崩塌地、河道侵蝕或堆積變化情形，
則具有機動性與快速分析優點。
結合多時期資料評估地表高程變化，前提需要 有精準的地形資料，且高程差異需大於精度兩倍以 上，評估地形變化才有意義。目前地面三維雷射掃 描的高程精度若有制高點提供施測，或有明顯且無 覆蓋的立面目標，則評估之掃描精度約在0.5~5 公 分之間；若沒有地形制高點提供遠距離的雷射掃描，
則精度相對會降低，但仍可控制在5~10 公分之內，
本研究評估之高程精度即是此種情況(如表 2 與圖 15 所示)。所以如暴雨過後的崩塌區地形差異，在 地形變化不大或是仍有部分植生分布的地區，藉由 航測推導之高程資訊，仍不容易精確地估算出小變 化區的高程差異量；而地面三維雷射掃描的精度為 公分級，往後若累積多時期的掃描資料，則評估小 範圍且為裸露區的高程變化量，在未來的應用中頗 具潛力。
若要評估整個集水區或河道地形的變化總量，
則 以 具 有 大 面 積 掃 描 特 性 的 空 載 光 達(Light Detection and Ranging, LiDAR)較為合適；因為空載 光達可在短時間內獲取較大範圍的點雲資料，且亦 具有公分~公寸級的高程精度與高密度掃描的優點 (內政部，2006)，唯評估的高程誤差稍大於地面雷 射掃描資料。但只要地表變化量在掃描精度的兩倍 以上，則空載光達非常適合用來評估大範圍的地形 變化，特別是屬於大面積的崩塌區或人員不易到達 的地方。
(a)竹子腳坑溪源頭颱風前、後高程變化情形
(b)三廍坑溪源頭颱風前、後高程變化情形
圖14 竹子腳坑溪與三廍坑溪源頭於敏督利颱風前、後的高程變化 表2 竹子腳坑溪與三廍坑控制點與三維雷射掃描資料之 TWD97 坐標
竹子腳坑溪
點位 實測坐標 三維雷射掃描坐標
X Y Z X Y Z
1 233,541.634 2,628,906.118 783.498 233,541.618 2,628,906.136 783.489 2 233,571.480 2,628,900.304 772.298 233,571.505 2,628,900.304 772.303 3 233,586.251 2,628,926.988 773.243 233,586.241 2,628,926.983 773.230 4 233,549.400 2,628,943.516 781.772 233,549.401 2,628,943.502 781.783
三廍坑溪
點位 實測坐標 三維雷射掃描坐標
X Y Z X Y Z
1 237,437.018 2,624,660.760 853.705 237,437.109 2,624,660.832 853.623 2 237,451.886 2,624,688.781 858.954 237,451.828 2,624,688.759 859.003 3 237,344.846 2,624,629.666 826.888 237,344.753 2,624,629.722 826.963 4 237,311.428 2,624,643.830 815.843 237,311.338 2,624,643.823 815.890
上游崩塌侵蝕區
高程最多增加 3~5 公尺
河道上游崩塌與侵蝕區，
高程最多減少 5~10 公尺
公尺
公尺
緩坡土石堆積 區，高程最多 增加 5~10 公尺
原河階地區，土 石堆積高程最多 增加 10~20 公尺 上游地區
上游地區 土石堆積區
河階區
(a)竹子腳坑溪三維雷射掃描控制點坐標比對 (b)三廍坑溪三維雷射掃描控制點坐標比對 圖15 竹子腳坑溪與三維雷射掃描資料與控制點坐標比對結果
(A、B、C、D 為 GPS 實測坐標、part1~4 為三維雷射掃描坐標；TWD97 坐標)
4. 結論與建議
多測站連結的三維雷射掃描資料，配合少數的 地面控制點施測與坐標轉換，可以快速獲取目標區 的地形與坐標資訊；再疊合與比對多時期的地形資 料，則可監測地形變化，並提供高程差異量化分析、
崩塌土石量估算等用途。本研究以遠距離地面雷射 掃描儀，施測兩處崩塌地源頭於敏督利颱風前、後 的河道地形變化，評估高程精度在5~10 公分間，
此精度遠小於颱風過後河道的沖、淤變化量，故非 常適合小地區的地形監測分析。結果顯示2004 年 敏督利颱風過後之竹仔腳坑溪上游源頭的崩塌區 及陡坡處，局部地區侵蝕深度達5~10 公尺；三廍 坑溪則因源頭的崩塌土石堆積於掃描範圍內的緩 坡地區，故河川以堆積為主，部分地區堆積高程差 可達5~10 公尺之多。
目前不同比例尺地形圖的平均高程製圖精度 在等高線間距的一半以內；但一般的地形侵蝕速度 非常緩慢，故以地形圖資訊監測地形變化並不可行。
相較於崩塌地、土石流區、礦區開採、砂石開挖或 土地開發整治等地區，其高程變動量往往為公尺級；
利用高程精度在公分級的三維雷射掃描資料，則可 清楚地比較地形變動前、後的高程差異，並分析其 變化或統計土石侵蝕或淤積的差異量。
地面三維雷射掃描適合測取小範圍、且需要較
高精度資料的監測，如重點地區的微地形變化監測 者；但對於集水區地形或全河段河道的大面積地形 資訊，則以空載光達掃描資料較為合適；因為評估 大範圍或狹長河道地形變化，需要完整的流域地形 資訊；但比對前後期的空載光達資料，若探討地形 變化差異仍在掃描精度兩倍以內，則光達資料評估 微地形變化只能提供參考；因此，選擇合適的地面 或空載雷射掃描資料，可有效提昇對局部地區或大 面積地形監測的應用潛力。
誌謝
本研究承農委會水保局計畫支援，成大測量及 空間資訊學系協助地面三維雷射掃描資料獲取，研 究得以完成，深致謝忱。
參考文獻
水保局，2005。土石流防災資訊整合與應用~LiDAR 於土石流防災遇災後調查分析之應用期末報 告，共48 頁，工研院能資所執行。
內政部，2006。辦理 LiDAR 測區之高精度及高解 析度數值地形測繪、資料庫建置與應用推廣工 作案總報告，共318 頁，工研院能資所執行。
蕭國鑫、游明芳、劉進金、曾義星，2003a。地面 LiDAR 資料應用於崩塌地形變化初步研究，中
Part 1:
437.109, 660.832, 853.623 B:
451.886, 688.781, 858.954 Part 2:
451.828, 688.759, 859.003 A:
437.018, 660.760, 853.705
D:
311.428, 643.830, 815.843
C:
344.846, 629.666, 826.888
Part 4:
311.338, 643.823, 815.890 Part 3:
344.753, 629.722, 826.963 Part 1:
541.618, 906.136, 783.489
Part 2:
571.505, 900.304, 772.303
Part 3:
586.241, 926.983, 773.230 B:
571.480, 900.304, 772.298
C:
586.251, 926.988, 773.243
D:
549.400, 943.516, 781.772 Part 4:
549.401, 943.502, 781.783 A:
541.634, 906.118, 783.498
雄市政府GIS 成果展，光碟。
蕭國鑫、廖子毅、徐偉城、游明芳，2003b。高解 析影像與光達資料應用於崩塌土石判釋及崩 塌量推估研究(1/2)，農委會 92-農科 2.5.2-林 -F1(4)計畫報告，共 60 頁。
蕭國鑫、劉進金、曾義星、游明芳，2005。三維雷 射掃描應用於河道地形變化偵測，第二十四屆 測量學術及應用研討會，第167~176 頁。
1Researcher, Green Energy and Environment Research Laboratories, Industrial Received Date: May. 03, 2010
Technology Research Institute Revised Date: Jun. 18, 2010 2 Senior Researcher, GEL, ITRI Accepted Date: Jul. 12, 2010 3Professor, Department of Geomatics. National Chung Kung University
4Director, Division of Slopeland Conservation and Utilization, Soil and Water Conservation Bureau, COA
*.Corresponding Author, Phone: 886-3-5918587, E-mail: [email protected]
A Study on the Topographic Changes Using Ground-based 3D Laser Data
Kuo-Hsin Hsiao 1* Jin-King Liu 2 Yi-Hsing Tseng 3 Chin-Lun Wang 4
ABSTRACT
Ground-based 3D laser data are used in this study for the estimation of riverbed topographic change. A point-cloud of high precision and high density can be obtained in a few minutes for the sensitive riverbed areas. With a limited control survey of precise targets using GPS and total stations, multiple scans of ground-based LiDAR can be registered together to form one cohesive 3D model.
And, thus, different periods of topographic data are overlaid for estimating the changes of the target areas. Two cases are practiced in this study. In the first case, the scoured riverbed on Zu-Zi-Jiao-Keng stream, a branch of Cho-Shui river in Nan-Tou County was scanned before and after typhoon Mindulle on 2 June 2004, with a total of 15 scans in 5 stations by using ILRIS-3D laser scanner. Subsequently, they were registered and joined and re-sampled to a 20 cm grid. The second case is located in San-Boo-Keng upstream. It is found that in the first case that maximum erosion height of riverbed changes was between 5~10 m. In the second case, the average height of silted-up is about 5~10 m. The effectiveness of applying 3D laser scanning is proved in this study.
