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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:顏宏宇
研究生(外文):Hung-Yu Yen
論文名稱:LiDAR直接量測數值地形資料精度分析與應用
論文名稱(外文):The Application and Accuracy analysis for digital terrain data with LiDAR
指導教授:余騰鐸余騰鐸引用關係
指導教授(外文):T. T. Yu
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:地球科學系碩博士班
學門:自然科學學門
學類:地球科學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:94
中文關鍵詞:蝕溝數值地形模型舊崩塌二次曲面光達
外文關鍵詞:LiDARDTMquadratic surfaceold landslidesgully
相關次數:
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  LiDAR(Light Detection and Ranging,光達)空載雷射掃瞄是近年來發展相當快速的高精度測量工具,其高程精度最高可達15cm,水平精度約50cm。且LiDAR可以穿透植生量測真實地表的高程,使得山區的數值地形模型(DTM,Digital Terrain Model)已經比航測產製的DTM更真實。

  研究中以二次曲面來對LiDAR的原始點雲數據作精度分析,基本概念是由雷射點計算出一個二次曲面後再算出曲面上水準點的虛擬高程然後再計算誤差,另外再以LiDAR產製的5m與1m DTM和農林所40m與航測5m DTM來做精度比較。比對結果LiDAR原始點雲數據之精度約0.179m,且LiDAR DTM精度也較航測好。

  文中最後提出LiDAR DTM應用於舊崩塌地和蝕溝辨識。辨識結果顯示在40m與航測5m DTM下兩者無法被辨識出來,但在LiDAR 1m DTM下其地形特徵可以清楚的呈現。而在台灣地區舊崩塌地再發生崩塌的機率有7~8成[ 許琦,2000 ],對人民生命財產有相當大的危害,如能利用LiDAR高解析高精度的DTM來輔助判釋舊崩塌,對往後災害的防治與預警可有顯著地成效。另外,蝕溝可用於研究地形複雜度,利用LiDAR產製的DTM可以比航照DTM更清楚觀察蝕溝之位置與大小,這對地形複雜度之研究可以有更大的助益。
 LiDAR is a survey tool that develop rapidly in decades, the height and planimetric accuracy of LiDAR is up to 15 cm and 50 cm. It can pass through plants then get real terrain data and produce high resolution and accuracy DTM in the mountain area, and it is a more real terrain model from LiDAR than aerial photogrammetry.

 We estimate the height error of LiDAR raw data with the quadratic surface. Then compare the height error of 5 m and 1 m DTM from LiDAR with 40 m and 5 m DTM from aerial photogrammetry. The result shows that the accuracy of LiDAR raw data is 0.179 m and the accuracy of DTM from LiDAR is better than DTM from aerial photogrammetry.

 Finally we show some applications of LiDAT DTM-old landslides and gully for example. Both of them can not be identified from aerial 40 m or 5 m DTM, but we can see very clear characteristic of them. There are many landslide hazards in Taiwan and 70%~80% of them locate on old landslides areas. But most of old landslides are covered with plants and it is difficult to be identified from images. The laser of LiDAR can pass through plants then get real terrain data, it becomes easier to identify old landslides range with LiDAR DTM now. The terrain complexity indicator which can be represented by the gully, we can observe gully more clearly with LiDAR than aerial photogrammetry, it is very useful to research terrain complexity in future.
摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目 錄 IV
表目錄 VI
圖目錄 VII
第一章 緒論 1
1-1、研究動機: 1
1-2、文獻回顧: 3
1-2-1、數值地形模型之定義 3
1-2-2、DTM解析度與精度在應用方面之影響 6
1-3、研究流程 8
第二章 常見DTM之資料來源 10
2-1、航空攝影測量 10
2-2、衛星遙測 11
2-3、LiDAR(Light Detection and Ranging) 13
2-3-1、LiDAR簡介 13
2-3-2、LiDAR訊號特性 15
2-3-3、LiDAR 儀器架構 19
2-3-4、LiDAR掃瞄作業流程 22
2-3-4-1、LiDAR系統率定 22
2-3-4-2、飛航規劃 22
2-3-4-3、GPS地面控制規範 23
2-3-4-4、雷射掃瞄資料獲取 23
2-3-4-5、掃瞄資料下載與處理流程 24
第三章 資料來源、處理與應用 31
3-1、坐標系統 34
3-1-1、TWD97 34
3-1-2、TWVD2001 35
3-2、控制點簡介 36
3-2-1、一等水準點 36
3-2-2、一等與二等衛星控制點 36
3-3、高程精度分析 38
3-3-1、LiDAR原始點雲精度分析 38
3-3-2、DTM 精度分析 46
3-4、LiDAR DTM之應用 58
3-4-1、崩塌地研究概況 58
3-4-2、舊崩塌地辨識 60
3-4-3、蝕溝辨識 64
第四章 結論與建議 70
參考文獻 72
附錄一 76
附錄二 83
附錄三 85
自述 94
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網站:
內政部地政司衛星測量中心,http://www.gps.moi.gov.tw/satellite/jsp/Content6_1_2.jsp
加拿大Optech公司,http://www.optech.ca/prodaltm.htm
芬蘭Terrasolid公司,http://www.terrasolid.fi/ENG/Company.htm
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