臺灣博碩士論文加值系統

地籍圖與相關的地籍資料是目前地政管理相當重要的依據，地籍圖的正確性與人民的權益息息相關，戶地測量又為地籍測量最重要的一環工作，目前戶地測量僅產生二維之地籍圖，而其中建物現況測量因空間資訊豐富，二維展示之地籍圖已不敷使用，且與現代化科技之立體世界無法融合，因此將地籍資料引入符合精度需求之三維空間資訊是必然的趨勢，而由於長距離三維雷射掃描技術已臻成熟，利用三維雷射掃描技術進行戶地測量可獲得高密度及高精度三維空間資訊，使傳統平面地籍圖立體化，達到多功能使用之目的。
本研究是應用三維雷射掃描技術對三維空間資訊豐富之建物進行現況測量，以獲取建物之大量三維點雲坐標資料，經分析處理後組成建物模型，並利用3D坐標轉換模式將點雲測站坐標系統轉換至地籍圖坐標系統，求取建物界址點製作地籍圖，並與原地籍圖比較分析，檢視其符合規範精度後，然後進行套疊建物模型，以能形成三維立體地籍圖，方便爾後民眾於電腦螢幕上瀏覽地籍圖時，瞭解地界狀況，減少土地紛爭與鑑界量。
根據本文研究成果發現：（1）三維雷射掃描技術製作之地籍圖其界址點最大誤差不超過四公分，已符合地籍測量實施規則規定誤差限制（六公分以內）。（2）三維模型地籍圖，可於電腦螢幕上瀏覽，方便民眾閱覽，容易瞭解土地與空間位置之關係與狀況。

Cadastral maps and cadastral data can provide an very important basis for the land administration management. The accuracy of cadastral maps is closely related to the rights and interests of citizens. Among cadastral surveys, the land parcel survey undoubtedly plays the most important role. Currently, the land parcel survey is only performed to produce 2-D products. In fact, during building state survey, there are lots of spatial information can be obtained. 2-D cadastral data are not sufficient to meet the needs of modern technology for wide uses in the 3-D field. Therefore, it has been forming an inevitable tendency for the adding of cadastral data into diverse precise 3-D spatial information for more widely uses. Nowadays, the technique of long range 3-D laser scanning has become more matured. So, the join of 3-D Laser Scanning in land parcel survey with its high density and precision scanning will make the traditional cadastral maps to produce a 3-D view and meet the requirement for multifunctional uses.
Abundant 3-D point cloud is collected after the use of 3-D scanner over the study area where the technology was introduced to perform land parcel survey. Those points were processed and analyzed to establish buildings model. The coordinate systems at scanning stations were then transformed into currently published cadastral coordinate system to make a simulative cadastre. Once the result after comparison and analysis between the simulative one and the original published cadastral map is corresponding to the regulations, a 3-D cadastre joined with stereo building model can hopefully be set up for browse to public. The 3-D model of cadastral information displayed on monitor not only clearly identifies the boundary situation but also the possible disputes between land owners and the cases of land parcel survey would decrease.
From this study, it shows: that (1) the largest error was within 4 centimeter for boundary point, which is allowed by to the Regulation for Cadastral Survey. (2) 3-D cadastre can be browsed by the public for the convenience of reading and to build a clear realization over the land in practical situation.

目 錄
誌 謝 I
摘 要 II
ABSTRACT III
第一章 緒論 7
1.1前言 7
1.2研究動機與目的 7
1.3論文之架構及研究流程 9
第二章 文獻回顧 11
2.1雷射技術發展 11
2.2三維雷射掃描技術之應用 11
2.2.1逆向工程應用 12
2.2.2雷射掃描技術之研究 13
2.2.3雷射掃描技術於變形上之應用 13
2.3地籍圖之測製方法 14
2.4研究需求 15
第三章 研究理論與方法 18
3.1三維雷射掃描測距原理 18
3.1.1三維雷射掃描理論基礎 19
3.1.2三維雷射掃描物體的反射物特性 22
3.1.3三維雷射掃描點雲結合與坐標轉換方法 23
3.2研究流程 29
3.3研究方法 31
第四章 實驗結果分析 34
4.1實驗方法與步驟 34
4.1.1戶地現況測量 37
4.1.2三維雷射掃描與傳統戶地測量之比較 39
4.2實驗結果 41
4.2.1初步組模 43
4.2.2轉換至地籍圖坐標系統 47
4.2.3套疊地籍圖 49
4.3實驗結果分析與討論 60
4.3.1三維雷射掃描建物戶地測量之特性 68
第五章 結論與建議 69
5.1結論 69
5.2建議 69
參考文獻 71
附 錄 75
圖 目 錄
圖1-1 研究流程圖 10
圖2-1 人工測繪之圖籍 17
圖2-2 二維顯示之圖籍 17
圖2-3 三維展示模型地圖 17
圖3-1 三維雷射掃描儀架構示意圖 19
圖3-2 時間差測量法示意圖 20
圖3-3 雙相機三角測量法圖 21
圖3-4 單相機三角測量法圖 21
圖3-5 光譜與物體反射曲線圖 23
圖3-6 雷射掃描儀測站坐標系示意圖 24
圖3-7 二雷射掃描儀測站坐標系共軛點結合示意圖 24
圖3-8 測站坐標系與物空間坐標系轉換圖 25
圖3-9 二坐標系統轉換示意圖（X-axis） 26
圖3-10 二坐標系統轉換示意圖（Y-axis） 27
圖3-11 二坐標系統轉換示意圖（Z-axis） 27
圖3-12 研究步驟流程圖 30
圖4-1 MENSI-GS100型掃描儀 34
圖4-2 實驗區相片圖 35
圖4-3 實驗區原地籍圖 36
圖4-4 實地掃描情形圖 36
圖4-5 光線法示意圖 38
圖4-6 直線截點法示意圖 39
圖4-7 傳統戶地測量作業流程圖 39
圖4-8 三維雷射掃描戶地測量作業流程圖 40
圖4-9 第一次掃描現場擺站與共軛點分佈示意圖 42
圖4-10 第二次掃描現場擺站與共軛點分佈示意圖 42
圖4-11 初步組模成果圖 46
圖4-12 掃描建物現況線與地籍圖比較圖 48
圖4-13 界址位置較差放大圖 48
圖4-14 與地圖套疊示意圖 49
圖4-15 套疊地籍圖成果示意圖 49
圖4-16 掃描成果與地籍圖套疊示意圖 50
圖4-17 套疊地籍圖成果模型之一 52
圖4-18 套疊地籍圖成果模型之二 52
圖4-19 套疊地籍圖成果模型之三 53
圖4-20 套疊地籍圖成果模型之四 53
圖4-21 套疊地籍圖成果模型底視圖之一 54
圖4-22 套疊地籍圖成果模型底視圖之二 54
圖4-23 套疊地籍圖成果模型底視圖之三 55
圖4-24 套疊地籍圖成果模型底視圖之四 55
圖4-25 套疊地籍圖成果模型底視現況圖之一 56
圖4-26 套疊地籍圖成果模型底視現況圖之二 56
圖4-27 套疊地籍圖成果模型底視現況圖之三 57
圖4-28 套疊地籍圖成果模型底視現況圖之四 57
圖4-29 套疊地籍圖成果影像模型圖之一 58
圖4-30 套疊地籍圖成果影像模型圖之二 58
圖4-31 套疊地籍圖成果影像模型圖之三 59
圖4-32 套疊地籍圖成果影像模型圖之四 59
圖4-33第一次掃描共同點坐標轉換誤差圖 64
圖4-34 第二次掃描共同點坐標轉換誤差圖 64
圖4-35 傳統數值測量與三維雷射掃描技術誤差比較圖 66
圖4-36 光線法與直線截點法面積比較圖 67
圖5-1 共軛點擺設誤判圖 70
表 目 錄
表2-1 台灣地區地籍圖測製種類表 16
表3-1 三維雷射掃描與傳統數值地測法比較表 31
表4-1 MENSI-GS100規格表 34
表4-2 第一次掃描初步組模共軛點誤差表（Target View） 43
表4-3 第一次掃描初步組模測站誤差表（Station View） 44
表4-4 第二次掃描初步組模共軛點誤差表-T13（Target View） 44
表4-5 第二次掃描初步組模共軛點誤差表（Target View） 45
表4-6 第二次掃描初步組模測站誤差表（Station View） 45
表4-7 第一次掃描坐標轉換共軛點誤差表（Target View） 61
表4-8 第一次掃描坐標轉換測站誤差表（Station View） 61
表4-9 第二次掃描坐標轉換共軛點誤差表（Target View） 62
表4-10 第二次掃描坐標轉換測站誤差表（Station View） 62
表4-11 第一次共同點坐標轉換誤差表 63
表4-12 第二次共同點坐標轉換誤差表 63
表4-13 圖根點Q28、HN934、HN935網形平差誤差橢圓表 65
表4-14 傳統測量與三維雷射掃描技術誤差表（第一次掃描） 65
表4-15 傳統測量與三維雷射技術比較誤差表（兩次掃描） 66
表4-16 光線法與直線截點法計算面積表 67
表 5-1 三維雷射與傳統測量效益比較表 70
附表1. 第一次掃描共軛點坐標表 75
附表2.第二次掃描共軛點坐標表 76
附表3.第一次掃描界址坐標表 77
附表4.第二次掃描界址坐標表 78
附表5.掃描建物現況位置坐標表 79

參考文獻
1. 力弘科技公司，2003，3D雷射掃描專業技術手冊。
2. 內政部土地測量局，2001，地籍圖重測成果檢查作業須知。
3. 內政部土地測量局，2002，地籍圖重測作業應注意事項。
4. 內政部土地測量局，2004，數值地籍測量地籍圖重測資料處理系統視窗版。
5. 內政部土地測量局網站，2004，http\\www.lsb.gov.tw。
6. 內政部地籍測量實施規則，2002。
7. 王聖譯、曾義星，2000，三維城市空間資訊系統之資料架構，第19屆測量學術及應用研討會，P353~P362。
8. 史天元，2000，平面測量雷射測距儀。土木水利27(2):93-98。
9. 何維信，2000，航空攝影測量學，國立編譯館，大中國圖書公司。
10. 吳宗江、張裕民、魏育民、高書屏，2003，利用3D雷射掃描技術進行結構物變形分析，第22屆測量學術及應用研討會，P417~P424。
11. 易立民，2003，正射影像地籍圖與PDA輔助測量作業系統，國土資訊系統通訊第48期。
12. 易立民，2003，實現真正的Web 3D GIS-3D建物管理系統，國土資訊系統通訊第47期。
13. 林富頌，1998，GPS輔助土地複丈，國立成功大學測量工程研究所碩士論文。
14. 武漢吉奧信息工程技術有限公司，2003，CCGIS V4.0 用戶手冊。
15. 孫連水，1997，即時動態GPS測量應用於控制測量與戶地測量之研究，國立成功大學測量工程研究所碩士論文。
16. 郭哲朗、曾義星、史天元，2003，地面雷射掃描儀測量作業問題探討，第22屆測量學術及應用研討會P425~P434。
17. 陳信宏，2003，3D雷射掃描在施工變為分析上之應用，國立台灣科技大學建築系碩士論文。
18. 陳思仁，1998，加入時間觀點的數值地籍系統之研究，國立成功大學測量工程研究所碩士論文。
19. 陳錦嫣，2003，GIS技術與實務應用，ArcView 3.X＆8.X，新文京開發出版股份有限公司。
20. 曾清涼、儲慶美，1999，GPS衛星測量原理與應用，國立成功大學衛星資訊研究中心。
21. 曾義星、史天元，2003，三維雷射掃描技術及其在工程測量上之應用，中華土木工程學刊。
22. 曾德福，1998，台灣省政府地政處土地測量局志。
23. 黃文杰，2004，利用3D雷射掃描儀進行油槽形變監測之研究，國立中興大學土木工程學系碩士論文。
24. 黃森田，2003，3D雷射掃描在施工過程數位紀錄上之應用，國立台灣科技大學建築系碩士論文。
25. 楊名、余致義，1997，即時動態GPS測量應用於控制測量與戶地測量之設計與實驗，地籍測量學會16卷第4期。
26. 管晏如，2000，測量學，友寧出版社。
27. 蔡榮得，2002，遙測學，國立中興大學土木工程學系。
28. 蔡榮得，2003，地理資訊系統，國立中興大學土木工程學系。
29. 賴志恆，2003，雷射掃描點雲資料八分樹結構化之研究，國立成功大學測量工程研究所碩士論文。
30. 蘇添旺，2003，RTK應用於大型都會區圖根點新補建模式之研究-以台中市為例，國立中興大學土木工程學系碩士論文。
31. 3D Scanners,http ://www.3dscanners.com.
32. Ghosh, S. K., 1988. Analytical Photogrammetry, 2nd Ed. Pergamon Press, New York.
33. Lichti, D.D. and B.R. Harvy,2002. An Investigation into the Effects of Reflecting Surface Material Properties on Terrestrial Laser Scanner Measurements, Geomatices Research Australasia, 76:1-22.
34. Lichti, D.D., S.J. Gordon and M.P. Stewart, 2002. Ground-Based Laser Scanners: Operation,System and Applications, Geomatica, 56（1）:21-33.
35. Lichti，D.D. ,M.P.Stewart，M. Tsakiri and A. J. Snow,2000. Benchmark Testing on a three —Dimensional Laser Scanning System, Geomatics Research Australasia, 72: 1-23.
36. Lillesand and Kiefer，Remote Sensing and Image Interpretation，4th Ed. , John Wiley ﹠Sons ,2000.
37. Maas H. G.,”Fast Determination of Parametric House Models From Dense Airborne Laserscanner Data”,ISPRS Workshop Workshop on Mobile Mapping Technology 1999.
38. MENSI INC,2003,3Dispsos Version2.4 for Windows NT.
39. MENSI INC，2003。RealWork Version3.1 for Windows NT.
40. MENSI, 2002. MENSI 3D Surveying Products, http://www.mensi.com.
41. Michael.Minaim,2000.Using Arcmap ,Environmental System Research Institute,Inc.
42. Wolf, P.R. and B. A. Dewitt, 2000. Elements of Photogrammetry with Application in GIS, 3rd Ed.,McGraw Hill, New York.
43. Sculptor.Org, “3D Imaging and Scanning System and Equipment.”http://www.sculptor.org/3D/Scanning/imaging.htm,2002.
44. Cyra.Technologies,Inc.,http://www.cyra.com/home.html,2003.
45. Cyberware,http://www.cyberware.com/,2003.
46. Gamba,P.,”Digital Surface Models and Building Extraction: A Comparison of IFSAR and LIDAR Data:, IEEE TRANSACTION ON GEOSCIENCE AND REMONTE SENSING, VOL. 38,NO.4,2000.
47. RIEGL LMS GmbH,2002.3D Imaging Sensor LMS-Z420,http//www.riegl.co.at/.
48. Tao, G.and Yasuoka, y., “Combining High Resolution Satellite Imagery and Airborne Laser Scanning Data For Generation Bareland DEM IN Urban Areas, International Archives of Photogrammetry and Remote Sening,vol.34,part 5, Kunming, 2002.