無人飛行系統大面積航測精度評估—以小金門（烈嶼）為例

蔡秉宏 ； 林秋芬 ； 黃美甄 ； 張國楨

《土木水利》 42卷6期 (2015/12) Pp. 67-73

https://doi.org/10.6653/MoCICHE.201512_42(6).0007

摘要

近年來遙測的進步與電腦計算能力的提升，獲得的資料更準確也更接近真實，影像解析度也從公尺降至公分等級。運用無人飛行系統（Unmanned AerialSystem, UAS）搭載消費級相機來拍攝像片，再以攝影測量方式，來建置資料庫，此一應用為近年來學界發展的重點。受限於載具硬體、相機及技術整合等工具的影響，空間資料成果的品質、精度等評估方面的研究，猶仍不足。小金門（烈嶼）無複雜地形、測區範圍封閉、面積相對大，因此選擇此地點作為大面積航測精度的研究。本研究利用UAS搭載相機拍攝像片，藉由像片重疊原理產生立體像對，並給予控制點（Ground ControlPoint, GCP），來建置小金門地區正射影像與數值地形模型；並再搭配現地e-GPS、水準，及三邊等測量方式，以獲取真實空間資訊，進而整合並比較真實空間與模型上的差異，期望藉由無人載具所建置出的數值地形模型的精度進行評估，並在未來工程規劃、防災、減災上等不同的需求上，呈現可能的應用。本研究UAS拍攝像片時航線重疊率大於75%，側向重疊率大於40%，搭載Sony QX100與QX1相機，一共拍攝2735張像片，建置出地面解析度10.16公分影像，全區域面積為34.16 km2，UAS飛行拍攝像片時記錄像片位置與像片角度，搭配地面控制點利用共線方程式匹配出不同像片上相同點，計算重疊區域影像共軛點坐標，並製作數值地形模型。控制點測量方法為衛星定位虛擬基準站即時動態技術（Virtual Base StationReal-Time Kinematic, VBS-RTK），控制點數量與模型精度有一定的影響，但是在大面積前提下控制點數量增加也反應在成本與時間上，現實上無法將現地布滿控制點，因此本研究主要探討在少量控制點下建置出數值地形模型，再與現地測量成果精度比較，並與既有衛星影像與UAS影像進行細緻度比較；UAV數值地形模型精度優於衛星影像許多，精度方面UAS模型與現地測量結果比較，其兩條橫剖面結果之標準差在± 20 cm內，離散檢核點之標準差在± 50 cm內。本研究結果指出在大面積測繪下，均勻分散的控制點分布下，誤差較大點位分布於地形起伏較大的區域，為提升數值地形模型精度，控制點布設需均勻，且於高程起伏落差較大處布設，另外提高像片重疊率與多視角拍攝皆可增加模型精度。在資料後處理方面可以依照需求的精度搭配相機、感光元件、解像力與航高不同排列組合建置出符合需求的解析度與精度，期望在未來執行航拍任務上與建置模型上可以達到最佳的效率。