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DGPS與PPP於空載光達解算定位精度成果之研究

空載光達點雲精度深受GPS定位精度影響。空載光達施測時，於台灣部份已是人煙罕至高山區域架設地面參考基站，這是一項挑戰不可能的任務。因此，本研究嘗試運用精密單點定位（PPP）定位解算，作為不易架設地面基站區域之替代方案可能性。PPP主要是以IGS公告衛星精密星曆及精密時鐘差修正資料，輔助以單點無差分方式進行定位，可達成後處理高精度的定位成果。本研究分別以差分定位（DGPS）與PPP兩種解算方式，在6條空載光達掃瞄航線中選出調查區塊進行比較。首先，比較兩種解算方式產出之航跡差異。再以DGPS及PPP各別解算航跡產出光達離散點雲LASer（LAS）成果，以對應時間戳記比較平差前、後點雲兩種解算方式差量。另外，以結合DGPS及PPP各別產出LAS平差成果與僅DGPS解算產出LAS平差成果比較，試瞭解在難以設置地面基站作業區域中PPP替代DGPS可能性。本研究結論DGPS及PPP兩種解算方式於不同大地基準情況下，PPP產出之航帶點雲能有效利用航帶平差作業方式，達成結合DGPS及PPP兩種解算點雲之成果。

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以物件為基礎之光達點雲分類

近年來，影像分類方法逐漸由像元式發展為物件式分類，其藉由像元間之空間關係建立影像物件，並納入影像物件之光譜、形狀、及紋理等物件特徵作為分類依據，進而提高影像分類之成效。本研究嘗試將二維物件式影像分類架構延伸至三維光達點雲分類，期望藉由物件分類之觀念提升光達資料自動分類目標物之能力。本研究首先將光達點雲資料自動分割為獨立的三維點雲物件，接續利用自行設計之物件特徵進行特徵萃取，最後以物件特徵自動化分類點雲。實驗中分別以空載及地面光達資料進行測試。在空載光達部份，研究中選用結構物、樹及車輛作為分類標的，於整體分類精度與Kappa值分別達到98.40%與0.9638之分類成效；在地面光達部份，本研究選用建物、小型結構物、樹、樹幹與樹叢等類別作為分類目標，整體分類精度與Kappa值分別為84.28%與0.7221。由實驗結果可知，以物件為基礎之光達點雲分類，能藉由描述點群具有的空間特性輔助點雲資料之判釋，不僅有效提升分類成果之完整性，在分類品質上亦能有不錯的表現。

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空載光達資料產製數值高程模型之品質評估探討

空載光達資料目前已成為生產大範圍數值高程模型（Digital Elevation Model, DEM）的主要來源之一。藉由點雲的過濾程序，點雲即可被分類為地面點和非地面點，而分類後的地面點即可用以生產DEM。欲評估DEM的成果，過去經常使用的方法為計算點雲分類後之分類精度；另一方法則利用一個已知的DEM或是已知的控制點當作檢核資料，再與所生產的DEM進行高程差異比較。在這二個方法中，當採用分類精度的指標時，其缺點在於無法顯示點雲分類的成果是否有過度濾除之現象（即代表地面重要特徵的點位被濾除了），或是地面點群中仍然存在極大的高程差異之非地面點，此分類精度的缺點雖然可以利用高程差異比較的方法來彌補，但高程差異法在實務的檢核應用上，往往僅適用於平坦地，不適於地勢陡峭之測區，此乃因地勢陡峭之區域，其地面點和非地面點之分類往往容易混淆，造成有較大的誤差存在，若以直接高程差異的方式來評估DEM，這些區域通常難以通過檢核之標準，實務上，我們希望判斷的標準能夠隨著地勢之起伏而有所調整，且此標準能夠適當且合理的評估DEM之品質。因此本研究以實際應用面的層面來考量，提出一個正規化高程差異指標，此指標可適用於不同坡度之地形，研究中並透過此指標來評估自行所產製的DEM，實驗結果顯示，正規化高程差異指標在實際的檢核上，能有效的運用在市區和郊區中，在考慮坡度的因素後，能夠快速提供DEM品值判斷上之依據。

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Extraction of Surface Features from LiDAR Point Clouds Using Incremental Segmentation Strategy

以空載或地面光達（Light Detection and Ranging, LiDAR）掃瞄得到的資料是不規則分佈於被掃瞄物體表面的點觀測量，特徵萃取是將光達資料轉換為空間資訊的關鍵程序，其中面特徵是光達資料中最主要的空間特徵。本文提出一個通用性的方法－漸增式區塊化策略－進行共面點雲區塊化，漸增式區塊化策略可依應用需求分為數個步驟，在每個步驟採用適當的演算法和運算條件。本研究提出的方法將面特徵萃取分為四個步驟：第一、使用八分樹結構化體元空間建立點雲間的相鄰關係；第二、使用相連成份標記（Connected Component Labeling）演算法將點雲區分為數個相鄰點群；第三、使用基於八分樹之分割－合併演算法從每個點群中萃取出平面特徵；最後，使用區域成長法將相鄰的平面特徵合併為曲面特徵。實際上，四個步驟分別將光達點雲區分為組織化的點群、相鄰點群、共平面點群及共曲面點群。利用本研究提出的方法可採漸增方式進行大量點雲資料集之擷取及分析，實驗證明此方法可有效率地處理空載和地面光達點雲資料，而且，本方法的最終以及中間成果均可分別應用於不同目的的物體模塑。

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比較各種空載光達儀器與飛航參數對於森林穿透率影響

空載光達的雷射可穿越樹冠層的遮蔽到達地表面，對於面積較大之森林區域，可在短時間獲得大量點雲的反射強度值（Intensity）以及三維坐標。點雲資料包含地面點以及地物點，可用於森林地區製作DEM（Digital Elevation Model)。而雷射的穿透率會受到地表覆蓋物、航高以及雷射入射角的影響。本研究樣區分別為南仁山生態保護區以及那瑪夏區達卡努瓦里，兩樣區皆有大量森林覆蓋。三種空載光達（OptechPegasusHD400、LeicaALS60、RieglLMS-Q680i）收集資料於同一樣區的低、中及高航高的資料分別計算地面穿透率，由實驗結果可以得出Optech HD400與Riegl LMS-Q680i於低航高2000m及1250m的穿透率與中航高及高航高相比，穿透率大於0.2的次數較多；Leica ALS60在不同航高的穿透率則無顯著差異。同一地區不同空載光達的穿透率為Optech HD400於南仁山的穿透率最佳；Leica ALS60於達卡努瓦里穿透率最低。由研究成果，穿透率的成果與光達的參數設定及其飛航資料有關。