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三、DSM 之誤差量及其分布 本研究將萃取出之 DSM 進行誤差分析

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Academic year: 2021

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第五章 結論與建議

第一節 結論

一、DSM 之萃取

本研究使用福衛二號衛星影像對經影像正射處理後萃取出 DSM,影像為全 色態(黑白)影像,解析度為 2 公尺;萃取出之 DSM 其解析度為 10 公尺,在水平 方向的誤差為 10 公尺,垂直方向的誤差為 17 公尺,總誤差值為 12 公尺。比較 過去由航照產生之 DTM,由福衛二號影像所萃取出之 DSM 的確克服了在航照 上無法避免之限制,如:接邊問題;同時由此影像對所做出之 DSM 亦較過去由 航照做出之 DSM(20 公尺)解析度較高,且因影像資料較新,較能接近地表現況,

因此在未來對地表進行比對或應用上將可提供較佳之參考。

二、DSM 精度之評估

本研究探討由福衛二號所萃取之 DSM 其精度為何,因此將產生出之 DSM,

經過分別又以解析度 5 公尺和 20 公尺輸出,同時再與地真資料(即地調所所製之 5 公尺 DSM)進行比對,以此三種不同解析度之 DSM 在各種不同地形因素中加 以比較,其結果顯示以解析度 5 公尺之 DSM 在各項分析結果上呈現較佳,亦即 較明顯之結果,而解析度為 10 公尺和 20 公尺之 DSM 則在不同地形因素中無法 呈現較一致且顯著之結果。

三、DSM 之誤差量及其分布

本研究將萃取出之 DSM 進行誤差分析。針對由地形的因素所造成之誤差加 以探討;本研究選取之地形因素包括有:坡向、坡度以及地形崎嶇度;以下將簡 述此三項因素之誤差分析比較結果。

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(一) 坡向

本研究將坡向分為東、西、南、北共四種坡向,與三種不同解析度之 DSM 加以比較。由於福衛二號衛星在擷取地面影像時的方法為鏡頭前後擺動來進行拍 攝,造成其結果為南北坡向的誤差較東向坡來的大;另外,在西向坡的部份,其 誤差值遠比其他四個坡向大,甚至比南北坡向的誤差值大,造成此種結果的原因 乃日照角度以及方向所至:本研究區影像擷取時間為 2004 年 11 月 5 日早上九點 三十分左右,此時為冬季上午,日照角度較小,由東向西照射,因此便在西坡(即 背陽坡)產生陰影,故誤差值在西向坡較其他各坡向大;另外,除了鏡頭擺動的 方向外,冬季陽光照射角度亦偏低,而使日照光源不足,因此同時造成南北方向 的誤差要比東西方向的誤差大。

另外,在本因素中,有「DSM 之解析度越高,分析結果越佳」的情況出現,

即三種解析度之 DSM 中,以 5 公尺 DSM 之結果較其他兩者好,故坡向對 DSM 之精確度有明顯之影響。

(二) 坡度

本研究區因地形起伏較大,故將坡度分為 16 類不同的坡度來代表地形不同 的平緩程度;經由比較之結果顯示,坡度越大處,其誤差越大且集中;此結果乃 因在坡度越大之處,其精確度因 GCP 的有效性較差而降低,造成誤差量大於其 他坡度較緩之地區。而在三種不同解析度之 DSM 比較下,並無呈現「DSM 之解 析度越高,其分析結果越好」的情況,但三種不同解析度之 DSM 均呈現一致的 結果趨勢;因此,坡度對 DSM 之精確度的確有相當大之影響。

(三) 地形崎嶇度

由於本研究區在地形上包括有地形相對起伏大之山地地區(觀音山),以及相 對較平坦之地區(林口台地西側以及沿海部分等),因此將不同地形計算其標準 差,則其數據用來表示地形之崎嶇度,比較不同地形崎嶇度對 DSM 精確度之影

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響;經由比對之結果顯示在地形崎嶇度大的地區,其誤差量明顯較崎嶇度小之地 區大且集中,其原因為崎嶇度較小處之 GCP 數量多且有效性大,而在崎嶇度大 之地區則相對較少 GCP,因而產生較大之誤差量;另外,從三種不同解析度之 DSM 比較中,發現解析度為 20 公尺的結果較差,顯示解析度越差,其結果也越 無呈現較為顯著且合理之情況。

四、GCP 對 DSM(DTM)之影響

GCP 為影像在進行正射糾正以及其後在萃取 DSM(DTM)時影響其結果精確 度之因素中相當重要的一環;由前一章對 DSM 之誤差進行分析探討時便可發 現,在各項地形因素的影響中,其歸結之因素仍然與 GCP 脫離不了關係,無論 是在選取何種地表物適合作為 GCP、GCP 的數量,GCP 的分布或是 GCP 的有效 性等,皆關係到之後影像在進行各種處理以及分析的精確度和適用性。以本研究 來說,在 GCP 的選取上,雖然數量上相當足夠,但是受地形因素的影響造成萃 取出之 DSM(DTM)在山地地區出現較大的誤差值,如此一來使本研究結果之 DSM(DTM)其適用性將大為縮減;因此,GCP 的品質對於影響 DSM(DTM)的精 確度佔有相當重要的地位,故選取具有效性之 GCP 為產生良好精確度之

DSM(DTM)之重要步驟。

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第二節 後續研究與建議

本研究由不同地形因素來探討造成 DSM 誤差之原因;由本研究結果將可在 日後應用 DSM(DTM)進行地表各項分析時,可依本結果來選取適當之 DSM 資料 進行分析使用(如:DSM 之解析度及品質);同時亦由本結果在日後在進行 DSM 萃取時,能更有效的進行影像處理(如:GCP 的選取)。另外,有下列數項建議供 日後進行研究時之參考:

一、 多種不同影像之取得

本研究使用由福衛二號在某一特定時間所拍攝之衛星影像,以此影像萃取 DSM,並對其結果由地形的因素來進行誤差分析;但造成誤差之影響因素眾多,

因此若能在日後獲取更多不同種類之影像,如:多時段影像、多角度拍攝、不同 B/H 值的影像等,如此便能以多種不同因素來分析結果之 DSM,找出其導致誤 差之因素。舉例來說,本研究所使用之立體像對,其拍攝角度為 20 度,所作出 之 DSM(DTM)品質因無法有其他拍攝角度的立體像對相比較,故無法得知此種 角度是否為製作立體像對最適之角度;另外,又如不同 B/H 值將會影響在進行 影像匹配時的結果,由於影像匹配為萃取 DSM(DTM)時相當重要的一環,在衛 星的拍攝軌道以及截取地面影像的時間均固定不亦變動的形況下,藉由改變不同 的 B/H 值,將可比較出最適當萃取 DSM 之 B/H 值,即合適的 B/H 值將可提高 DSM(DTM)之精確度。因此,由福衛二號衛星影像在萃取 DSM(DTM)之適用性 上,未來將可嘗試比較多角度、多時段等不同之影像來進行製作與比對。

二、 GCP 之品質有待商榷

由於 GCP 的選取為萃取 DSM(DTM)十分重要的步驟,GCP 的品質(即有效 性)將影響著 DSM(DTM)之精確度;目前一般作法仍以人工的方式在影像或地圖 上進行判釋選取適合作為 GCP 之地物,在位置的正確性以及 GCP 的合適度上將 因人而異,無法使 GCP 的有效性達到一定的水平。因此,日後若可以將 GCP 依

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一定的規則加以分門別類,如:建物、道路交叉處,屋角等建立一 GCP 資料庫,

將常用且適合用來作為 GCP 之地物加以分類並給予正確之座標值,雖不同地形 地區會有些許差異,但是在選取作為 GCP 之規則上則大同小異,故未來可依循 特定的規則建立 GCP 資料庫,如此在日後進行影像正射糾正時將可減少時間及 人力的耗費,同時又可提高 DSM(DTM)之精確度,在往後各項研究與應用中將 可提供更有效且更準確之資料以利研究之進行。

三、 地表特徵對 DSM(DTM)精度之影響

本研究僅針對地形中坡向、坡度、地形崎嶇度等對造成 DSM(DTM)誤差進 行比較分析;然而對 DSM(DTM)誤差有影響之因素尚有許多,如:植生、建物、

裸露地等不同的地表覆蓋物在產生 DSM(DTM)時將產生不同的影響;最大也最 直接的影響即為選取 GCP 時,在上述幾種地表覆蓋物中將不易找尋有效的 GCP,如:山區樹叢多則 GCP 之高程值可能因樹叢的遮蔽導致與實際地表高度 有所出入;而在建成區亦會有因選擇屋角而使 GCP 的位置及高度偏移的情況出 現;另外,在裸露地上則可能找尋不到永久固定之地標使得 GCP 的位置難以確 定故無法在其上找尋有效的 GCP。以上各種因素皆會導致產生出之 DSM(DTM) 出現誤差,故未來後續研究將可朝這些方向持續對 DSM(DTM)進行誤差分析,

使日後可避免以及改善這些誤差的產生而使 DSM(DTM)之精確度更為提升。

參考文獻

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