應用 UAV 及雷射掃描儀進行砂石堆體積評估之研究

Volume 22, No.2, 2017, pp. 127-136 DOI 10.6574/JPRS.2017.22(2).5

1正修科技大學土木與空間資訊系 副教授 收到日期：民國 105 年 04 月 11 日

2正修科技大學土木與空間資訊系 研究生 修改日期：民國 105 年 07 月 01 日

3正修科技大學營建工程研究所 碩士 接受日期：民國 106 年 02 月 03 日

*通訊作者, E-mail: [email protected]

應用 UAV 及雷射掃描儀進行砂石堆體積評估之研究

田坤國

蔡佳勳

林冠甫

摘要

本研究以無人飛行載具(UAV)及雷射掃描儀對同一砂石堆進行體積評估，藉以比較兩者在測量精度、

設備成本及作業時間之差異，並探討地面控制點及 UAV 拍攝方式對砂石堆體積評估之影響。研究結果顯 示，應用 UAV 結合多視角建模技術與雷射掃描儀進行砂石堆體積評估，兩者分析結果差異在 5%以內，

但雷射掃描儀相較於 UAV 航拍所需的設備經費高、資料蒐集時間長、資料後處理耗時且電腦設備需求極 高，相較之下採用 UAV 航拍方式，在無地面控制點的情況下，亦可獲得砂石堆的體積評估結果惟誤差較 大，建議至少採用 3 處控制點以獲得較佳之體積評估成果。而採用垂直航拍方式之作業時間短，航線規 劃較容易，較適合於大面積砂石堆體積評估。

關鍵字：無人飛行載具、雷射掃描儀、砂石堆體積

1. 前言

砂石為營建工程不可或缺的基礎材料，不論砂 石原料的臨時堆置場，或是為了維持產量與機器運 作順暢的砂石堆置場，都需要評估其數量，傳統的 砂石業者以目測方式或採用耗費人力、時間與金錢 的搬運方式來進行砂石堆體積評估。近年來無人飛 行載具(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)與雷射掃描 儀之應用隨著科技的發展，已逐漸應用於各種層面，

對於砂石堆採用 UAV 與雷射掃描儀進行體積評估，

在測量精度、設備成本及作業時間等是否能符合實 務需求，為值得研究的議題。

目前 UAV 的應用已十分廣泛，無論地形測繪、

勘災、環境監控、邊坡巡檢、觀光及休閒娛樂等均 十分便利，由於 UAV 成本低、機動性良好、較不 受天候影響且能拍攝高解析度影像，因此能擔任之 任務非常多，對於人車不易到達的困難地形、山區 或水庫集水區，均可應用 UAV 來進行相關資料蒐 集。施錦揮等(2010)即應用旋翼型 UAV 拍攝 2010 年 4 月 25 日發生於高速公路國道 3 號七堵路段地

區的崩塌走山影像，並製作數值地形模型及 3D 地 表模型，同時與崩塌前期的數值地形模型(Digital Terrain Model, DTM)資料進行比對，而快速獲得崩 塌地地表情況及崩塌範圍面積、坡度、坡向及土方 計算等實用資訊，幫助決策者評估與擬定更快速精 準的救災策略。

周天穎等(2014)應用無人載具影像於坡地災 害環境資訊蒐集與分析，以旋翼型無人載具搭載非 量測型相機及 GPS(Global Positioning System)獲取 地面高解析影像，並以立體像對技術產製立體影像 資料而進行 3D 空間量測分析。其研究成果可應用 於災後緊急分析，以推估邊坡崩塌範圍、土方量並 建置崩塌地 3D 模型及飛行模擬影片。

王天佑(2014)認為以無人飛行載具航拍能以 相對低廉之成本，安全且即時取得以往不易取得之 影像資料，有助工程人員對工址現況之瞭解。所得 之影像資料，更可進一步配合非常規攝影量測等三 維地形重建技術，將影像資料轉化為工程上實用之 數值資料。而利用不同時期建立之三維數值模型，

可計算土石方、植被等變遷，配合 GIS(Geographic

Information System)軟體則能進行地形、坡度及坡 向等分析。

黃美甄(2014)探討地面控制點(Ground Control Point, GCP)對建置數值地形模型的影響，其研究成 果顯示控制點分布最為重要，尤其控制點位於研究 區邊界地區較佳，可減少邊緣區域控制點誤差較大 的情況，因此在飛行任務執行前應尋找與設置適當 的控制點才能獲得較佳的成果。

Patias et al. (2007)曾應用旋翼型無人載具於希 臘北部古蹟進行拍攝，以 UAV 拍攝影像製作高解 析正射影像和數值表面模型(Digital Surface Model, DSM)成果作為檢測及測量等之依據，UAV 飛行高 度為 30 公尺，相片重疊度為 60%~80%，其影像拼 接成果可製作符合 1：100 製圖之精度。

Zhang et al. (2011)應用無人載具進行低空攝 影測量研究，低空攝影測量的主要優點是可以在雲 下獲取較高的地面分辨率。此研究採用(1)80%前後 重疊率、50%左右重疊率；(2)0.05 公尺的地面像素 解析度；(3)拍攝範圍寬度與飛行高度之比值為 0.4 等條件。研究結果顯示其所產生的精度可滿足 1：

500 的製圖比例尺要求，並且有利於精確的三維地 形重建。

Zhang and Elaksher (2012)以旋翼型 UAV 拍攝 鄉村無鋪面道路影像，藉以監控及進行道路維護，

並可達到省時、經濟及安全之目的。

在雷射掃描儀應用方面，由於可直接提供高密 度且高精度的三維坐標，因此實務應用相當多樣，

從工業模具、地形測繪、土木工程、建築、考古、

變形監測、三維建模等均有應用成果，曾義星及史 天元(2003)介紹雷射掃瞄儀於測量上之應用、成果 案例及其發展與應用領域，王中平(2012)則是利用 雷射掃描儀進行古蹟建物多期監測的評估，江怡萱 (2013)應用雷射掃描儀進行隧道內空變位監測，蕭 國鑫等(2010)於敏督利颱風前後利用三維雷射掃 描儀進行陳有蘭溪上游支流河道地區三維雷射掃 描 ， 配 合 地 面 控 制 點 施 測 取 得 數 值 高 程 模 型 (Digital Elevation Model, DEM) 資 料 ， 再 利 用 ArcGIS 軟體進行分析，進而探討高程差異量並估 算崩塌土石量。

前人的研究顯示 UAV 及雷射掃描儀均可用來 蒐集地表地物空間資料，而 UAV 應用時載具飛行 高度、相機拍攝角度及拍攝方式、相片重疊率及地 面控制點等因素均會影響航拍成果。因此，本研究 除了比較 UAV 與雷射掃描方法的差異外，並以足 夠重疊度及較低飛行高度方式進行航拍，進而探討 UAV 拍攝方式及地面控制點多寡對砂石堆體積分 析之影響，以利將來對地面堆積物體積評估之應 用。

2.研究設備及方法

2.1 研究設備

本研究使用之軟、硬體設備如下：

(1) 無人飛行載具：使用國內剛鈺股份有限公司製 造之 UAV 搭配 Canon 5D Mark III 相機及三軸 雲台進行外業空拍，三軸雲台之作用為維持相 機姿態使其不受 UAV 影響，無人飛行載具外 觀如圖 1 所示。

(2) 雷射掃描儀：使用 FARO Laser Scanner Focus 3D X130 雷射掃描儀進行砂石堆掃描，儀器如 圖 2 所示。

(3) 高精度衛星定位儀：採用 TOPCON 公司生產 的 HiPer V 衛星定位儀進行地面控制點座標及 高程測量。

(4) 分析軟體：本研究使用之後處理軟體有 Agisoft PhotoScan、Faro Scene 及 ArcMap 等軟體。

Agisoft PhotoScan 主要進行空拍資料後處理並 產製 DEM 及正射影像，Faro Scene 主要進行 3D 雷射掃描資料後處理分析，而 ArcMap 為進 行砂石堆體積分析之軟體。

圖 1 四軸 UAV 圖

圖 2 3D 雷射掃描儀

2.2 研究方法

2.2.1 地面控制點佈設

本研究選擇位於屏東縣高樹鄉荖濃溪旁砂石 場中一處砂石堆做為試驗場，空拍前先於砂石堆周 圍擺設自製之空標，共計佈設 10 處地面控制點，

控制點亦可選擇現場合適位置並以噴漆標示，控制 點佈設以周圍及中央區佈設為原則，而本研究砂石 堆屬小型者故僅在周圍區域進行佈設，控制點位置 如圖 3 所示，採用 TOPCON HiPerV 衛星定位儀量 測地面控制點座標及高程，量測結果如表 1 所示，

10 處控制點之平均高程為 84.272 公尺，在後續計 算土石堆體積時則以 85 公尺作為水平基準面進行 體積分析。

圖 3 砂石堆周圍地面控制點位置圖

表 1 地面控制點座標及高程

2.2.2 飛航任務規劃及執行

本研究於空拍進行前先確認拍攝範圍再進行 飛航任務規劃，規劃原則為航線重疊度須大於 50%，

前後照片重疊度由拍照秒數設定，飛行高度則依地 面解析度及相機類型來設定，航線區須較拍攝區大 10%左右。地面站完成任務規劃及飛行系統檢測後 再執行空拍任務，拍攝方式包括相機鏡頭垂直之線 性航拍及鏡頭傾斜 45 度之環繞拍攝 2 種型態，共 計執行 2 架次飛行，完成後回收載具並於現場檢視 SD 卡中之拍攝成果，以確保取得現場空拍照片。

2.2.3 雷射掃描儀現場作業

本研究以 3D 雷射掃描儀進行砂石堆掃描，於 砂石堆四周規劃 8 個掃描站，並於每站擺設 6~8 個共軛球，每站約進行 15 分鐘左右之掃描作業，

現場工作情形如圖 4 所示。

圖 4 雷射掃描儀現場作業圖 控制點編號 TWD97_X

(m)

TWD97_Y (m)

高程 (m) Z1 205391.086 2523911.302 84.170 Z2 205385.629 2523905.399 84.232 Z3 205382.210 2523897.680 84.405 Z4 205386.698 2523892.062 84.545 Z5 205402.728 2523891.002 84.390 Z6 205418.988 2523895.601 84.132 Z7 205426.379 2523902.146 84.013 Z8 205420.386 2523911.798 83.915 Z9 205408.240 2523923.045 83.872 Z10 205401.187 2523919.029 85.047

3. 掃描及空拍資料分析

3.1 雷射掃描資料後處理

將 3D 雷射掃描儀取得之點雲資料匯入 Faro Scene 軟體中進行點雲分析處理，並以基準站進行 座標校正，而以共軛球來銜接每站的資料，本研究 雷射掃描點雲套合之最大誤差為 3.42 公釐，平均 誤差為 1.24 公釐，創建完整點雲後，即可匯出所 需的數值高程模型。DEM 產生後，再匯入地理資 訊系統軟體 ArcMap 中進行砂石堆體積計算。

3.2 相機鏡頭垂直航拍之資料分 析

相機鏡頭垂直拍攝方式共取得 8 張照片及對 應之座標與高程資料(POS)，所拍攝照片之解析力 可由地面取樣距離 (Ground Sample Distance, GSD) 依下式進行評估，GSD 計算結果如表 2 所示，

GSD 可達 6 公釐左右。

GSD=像幅(Width)/像素(Columns)×航高/焦距 ... (1)

表 2 地面取樣距離計算成果表

相機焦距 f=28 mm

拍攝像素 5760×3840 = 22118400 像素 相機像幅 36 mm×24 mm 飛行高程 112 m(平均高程) 地面高程 85 m(平均高程) 飛行高度 27 m(平均) 地面取樣距

離計算結果 GSD=36/5760*27000/28≒6mm

本研究使用多視角三維影像重建軟體 Agisoft PhotoScan 進行照片拼接以獲得拍攝區點雲資料、

數值表面模型及正射影像，因砂石堆表面無植生及 結構物，故分析獲得之 DSM 可視為 DEM。軟體 建 模 方 法 為 使 用 尺 度 不 變 特 徵 轉 換 演 算 法 (Scale-Invariant Feature Transform, SIFT)(Lowe, 2004)進行影像特徵點的萃取，並使用移動中獲取

空間結構演算法(Structure from Motion, SfM)(Zhou, 2010)連接各像對匹配之對應點，而解算出相機與 所拍物體間的空間結構關係，並由匹配點形成稀疏 點雲，再透過基於區塊之多視角立體視覺演算法 (Patch-based Multiple View Stereo, PMVS)(Furukawa and Ponce, 2010)，經由匹配、擴 展、過濾等程序而建立密集點雲。密集點雲再經由 三維表面建構而形成三角網格模型，此時以拍攝之 二維影像透過投影方法映射到模型網格上可貼附 紋理而形成更加接近實境之三維立體模型。透過上 述運算流程即可輸出點雲、數值高程模型及正射影 像。

本研究分別以相機鏡頭垂直及傾斜方式拍照，

垂直拍照時 UAV 並未使用定高模式，因此部分照 片的空間位置差異較大，而 SIFT 演算法提取之特 徵點具有尺度空間、旋轉、縮放、亮度不變之特性，

因此可適用於航拍影像拍攝時光線、角度及高度改 變的問題。相機鏡頭垂直拍攝共取得 8 張照片，進 行影像鑲嵌時以 POS 搭配 0 處、3 處、5 處及 10 處控制點等 4 種情況進行分析，藉以探討控制點數 量對體積分析成果之影響。垂直拍攝方式透過 SfM 演算法建構之相片與攝影物體間之空間結構如圖 5 所示，此處以 5 處控制點(Z1、Z3、Z5、Z7、Z9) 產出之成果做說明，所獲得之正射影像圖及誤差分 析成果(檢核點編號：Z2、Z4、Z6、Z8、Z10)如圖 6 及表 3 所示，5 處檢核點分析結果顯示各控制點 誤差小於 2 公分。

圖 5 相片位置與拍攝區之空間結構關係圖

圖 6 垂直拍攝 5 處控制點產出之正射影像

表 3 垂直拍攝 5 處檢核點誤差分析成果

3.3 相機鏡頭傾斜環拍之資料分 析

相機鏡頭傾斜 45 度環繞砂石堆拍攝共取得 10 張照片及對應之 POS 檔，同樣以 Agisoft PhotoScan 軟體進行影像拼接，其以 SfM 演算法建構之相片 與拍攝區之空間結構如圖 7 所示，進行影像拼接時 以 POS 搭配 0 處、3 處、5 處及 10 處控制點進行 分析，並以 5 處控制點分析成果進行說明，產出之 正射影像及誤差分析成果如圖 8 及表 4 所示，各檢 核點誤差小於 2 公分。分析後可匯出 10cm×10cm 的規則網格 DEM 資料，將 DEM 再匯入地理資訊 系統軟體 ArcMap 中即可進行砂石堆體積計算。

圖 7 環繞拍攝相片位置與拍攝區之空間關係圖

圖 8 傾斜環拍 5 處控制點產出之正射影像

表 4 傾斜環拍 5 處檢核點誤差分析成果 編號 X 向誤差(m) Y 向誤差(m) Z 向誤差(m)

Z2 -0.005 0.003 -0.003 Z4 -0.010 0.015 -0.001 Z6 0.014 0.001 -0.005 Z8 0.008 0.013 0.005 Z10 -0.005 0.009 0.019

3.4 砂石堆體積分析

採用 ArcMap 軟體進行體積分析，以其空間分 析及 3D 分析模組進行砂石堆體積計算，分別匯入 雷射掃描、垂直拍攝及傾斜環拍生成之 DEM 資料，

編號 X 向誤差(m) Y 向誤差(m) Z 向誤差(m) Z2 -0.004 0.001 -0.007 Z4 -0.003 0.009 -0.015 Z6 0.016 0.009 -0.005 Z8 0.010 0.016 0.006 Z10 -0.010 0.006 0.020

分析時先將點圖徵轉成面圖徵，再以擷取指令擷取 砂石堆範圍進行分析，接著應用 3D 分析模組將高 程網格圖層轉成三角網格圖，並應用 3D 分析模組 中之表面分析功能計算砂石堆體積，並以高程 85 公尺為計算基準，即可獲得各種分析型態之砂石堆 體積，雷射掃描及 UAV 體積分析之三角網格圖如 圖 9 及圖 10 所示。兩者比對可知雷射掃描方式頂 部及小局部區域受限於現場掃描作業環境及地形 變化影響而無法取得完整的點雲資料，而 UAV 空 拍方式則能建立完整的三角網格圖。

圖 9 雷射掃描之體積分析畫面

圖 10 UAV 拍攝之體積分析畫面

4. 研究結果與探討

4.1 地面控制點對體積分析之影 響

垂直拍攝及傾斜環拍搭配 POS 及控制點進行 體積分析的結果如表 5 及表 6 所示，由表 5 及表 6 結果可知，直接以空拍照片及其對應之 POS 資料 進行體積分析，無論垂直拍攝或傾斜環拍所獲得之 體積差異均較大，而有控制點情況所獲得之體積兩 兩相較差異小於 1%，顯示以 UAV 進行小型砂石 堆體積評估，採用 3 處控制點即可獲得良好的分析 成果。

由於多數 UAV 上之衛星定位儀量測誤差在 2~5 公尺左右，直接以空拍照片搭配 POS 進行分 析所生成之正射影像及 DEM，其水平及垂直方向 均會出現偏移且尺度會產生放大或縮小現象，因此 無控制點情況若直接以地面 10 處控制點取得之平 均高程為基準面(85 公尺)進行體積評估，則所獲得 之體積與 POS 搭配 10 處地面控制點進行分析者相 差達 75.5%。

以垂直拍攝而言，空拍照片搭配 POS 分析所 獲得之正射影像及高程圖或三角網格圖，其高程範 圍在 77.97~89.55 公尺之間，砂石堆底部鄰近控制 點平均高程為 81.3 公尺，若取 81 公尺為基準面，

則所獲得之砂石堆體積為 1,647 立方公尺，計算結 果與 10 處地面控制點分析結果相差 4.6%。而傾斜 拍攝情況，直接以 POS 分析所生成之三角網格圖 其高程在 68.19~77.16 公尺之間，可求得砂石堆底 部鄰近控制點的平均高程為 70.03 公尺，若取 70 公尺為基準面，所獲得之砂石堆體積為 1,699.2 立 方公尺，計算結果與傾斜拍攝 10 點地面控制點分 析結果相差 7.4%。

由上分析結果顯示，以 UAV 航拍進行砂石堆 體積評估時，若無佈設地面控制點，可先進行基準 面高程分析再求出砂石堆的體積，惟誤差較有控制 點者高。本研究無控制點情況雖然估算之體積與有 控制點者僅相差約 100 立方公尺，此差異對存放或 運送約增加 10 次搬運作業，對成本影響不大，惟 無控制點情況分析成果會產生水平及垂直尺度偏 移或縮放問題，計算體積之基準面不易準確評估，

因此實務應用時建議小型砂石堆採用3處控制點，

大型砂石堆採用 5 處控制點以利獲得較佳之體積 評估成果。

表 5 垂直拍攝地面控制點與體積分析成果表 地面

控制點

體積分析

結果 說明

無地面

控制點 1,647m³

須先根據正射影像及 DEM 資料計算基準面高程 3 處地面

控制點 1,571.6m³ 1.可依據地面控制點測量結 果來評估基準面高程 2.以 3 處、5 處及 10 處控制

點分析所獲得之砂石堆 體積兩兩相較誤差低於 0.5%

5 處地面

控制點 1,578.1m³ 10 處地面

控制點 1,573.9m³

表 6 傾斜環拍地面控制點與體積分析成果表 地面

控制點

體積分析

結果 說明

無地面

控制點 1,699.2m³

須先根據正射影像及 DEM 資料計算基準面高程 3 處地面

控制點 1,582.5m³ 1.可依據地面控制點測量結 果來評估基準面高程 2.以 3 處、5 處及 10 處控制

點分析所獲得之砂石堆 體積兩兩相較誤差低於 0.1%

5 處地面

控制點 1,581.9m³ 10 處地面

控制點 1,582.3m³

4.2 雷射掃描與 UAV 分析結果 之探討

以 UAV 垂直及傾斜環拍取得 POS 搭配 3 處 控制點的體積分析結果分別為 1,571.6 立方公尺與 1,582.5 立方公尺，在外業作業時間及準確度考量 下，以 3 處控制點的分析結果與雷射掃描成果進行 比對。三種情況獲得之體積、作業時間及設備需求 等比較如表 7 所示。表 7 結果顯示 UAV 分析結果 與雷射掃描成果相較，體積差異在 5%以內，雖然 採用雷射掃描方式可獲得較高精度之成果，惟雷射

掃描儀相較於 UAV 航拍所需的設備經費高、現地 的量測時間長、資料後處理耗時且電腦分析設備等 級需求極高，而本研究所選定之實驗區屬於小型砂 石堆，實際各砂石場土石原料堆置區體積相較於本 試驗區有大數十倍者，若使用雷射掃描方式進行資 料收集與後處理，所需耗費的時間將大幅增加，而 運用 UAV 空拍方式仍可快速取得砂石堆影像，其 後處理產製正射影像及 DEM 時間增加不大，因此 對大型砂石堆體積評估採用 UAV 方式較具優勢。

表 7 雷射掃描及 UAV 分析結果比較表

5. 結論

本研究經由前面各節之分析與探討可獲得以 下幾點結論：

(1) 應用 UAV 進行垂直空拍時，若無佈設地面控 制點，須先以生成之正射影像及高程圖或三角 網格圖求出砂石堆底部基準面平均高程，再進 行體積計算才能獲得較準確之體積 評估結 果。

(2) UAV 垂直及環拍使用 3 點與 5 點地面控制點之 分析結果與 10 點地面控制點相較相差小於 0.5%與 0.1%，未來應用 UAV 進行砂石堆體積 評估時，小型砂石堆採用 3 處控制點即可獲得 良好之成果。

(3) 本研究應用 UAV 以垂直及傾斜環繞拍攝方式 取得分析圖，兩者對於砂石堆體積評估結果僅 相差小於 0.7％，對於實際應用上可視為一致

比較 項目

UAV 垂直航拍

UAV 傾斜航拍

雷射 掃描 體積計算結果 1,571.6 m³ 1,582.5m³ 1,519 m³

誤差百分比 ＋3.5% ＋4.2% 0%

解析度 6.02mm -- 2mm 資料搜集時間

(外業) 30 分鐘 30 分鐘 2 小時 資料處理時間

(內業) 2 小時 2 小時 15 小時

電腦需求 中 中 高

的測量結果，而在實務上，對於大型砂石堆測 量應用時，採用垂直航拍方式更為迅速且航線 規劃較容易。

(4) 本研究應用 UAV 航拍進行砂石堆體積評估結 果，可獲得與雷射掃描相近的分析成果，不論 UAV 使用垂直或傾斜環拍方式，與雷射掃描儀 體積測量結果相較差距均在 5%以內，而 UAV 具備比雷射掃描更為快速經濟且較無地面架 站問題限制，對於大範圍砂石堆體積測量具備 更佳之優勢，因此 UAV 航拍方式比雷射掃描 更適合應用於砂石堆體積測量。

(5) 本研究採用 UAV 垂直航拍或傾斜環繞拍方式 評估砂石堆體積，內業時間可在 2 小時內即可 完成，而雷射掃描之內業處理則因各站點雲數 量龐大，在資料載入、減點運算、點雲產製與 網格圖層生成及三角網格製作過程均相當耗 時，即使採用高階伺服器運算亦需長達 15 個 小時以上，而且雷射掃描方式之外業作業時間 亦較長，因此若以內、外業時間評估，UAV 航 拍相較於雷射掃描方式更適合於砂石堆體積 評估之實務應用。

(6) 本研究驗證在較低的 UAV 航拍高度，以垂直 或傾斜環拍方式配合 TOPCON HiPer V GPS 進行地面控制點測量，經由內業分 析產製 DEM 及正射影像，並使用 ArcGIS 軟體計算砂 石堆體積，能正確且快速產生近似於高精度雷 射掃描儀的測量結果，因此驗證 UAV 於實務 上可作為砂石體積估算的測量工具。

綜合以上 6 點，本研究係針對較小範圍之土石 堆進行實驗，已可明顯分辨 UAV 航拍測量與雷射 Lidar 掃描之作業特色，對於較大範圍土石堆或崩 塌地可進一步探討 UAV 及 3D 雷射掃描儀之適用 性。

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1 Associate Professor, Civil Engineering and Geomatics Department, Received Date: Apr. 11, 2016 Cheng Shiu University Revised Date: Jul. 01, 2016

2 Graduate Student, Civil Engineering and Geomatics Department , Accepted Date: Feb. 03, 2017 Cheng Shiu University

3 Master ,Civil Engineering and Geomatics Department, Cheng Shiu University

* Corresponding Author, E-mail: [email protected]

A Study of Using Two Devices to Evaluate the Gravel Volume:

UAV and Laser Scanner

Kun-Kuo Tien ^1* Chia-Hsun Tsai ² Kuan-Fu Lin ³

Abstract

This paper focuses on the comparison of evaluating the volume of gravel by using two different devices:

UAV and Laser Scanner. The research result indicates that the difference between the volume of gravel measured by UAV analysis of multi-view modeling technology and Laser Scanner is less than 5%. In addition, our research result also reveals that UAV has the greater advantages than Laser Scanner on surveying the topography when considering the budgets of equipment and data processing time. The two biggest drawbacks of Laser Scanner are the high demand for computer equipment and the longer data collecting and processing time. In contrast, UAV can provide acceptable surveying results in a more efficient, accurate, and economic way. We recommend using three ground control points to obtain good evaluating results for the volume of gravel.

Keywords: UAV, Laser Scanner, Gavels Volume