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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:申承翰
研究生(外文):Cheng-Hun Shen
論文名稱:無人飛行載具影像數值地形模型建置及精度評估
論文名稱(外文):Production and verification of unmanned aerial vehicle derived digital terrain model
指導教授:張國楨張國楨引用關係
指導教授(外文):Kuo-Jen Chang
口試委員:林銘郎張哲豪
口試委員(外文):Ming-Lang LinChe-Hao Chang
口試日期:2013-07-24
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:土木與防災研究所
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:76
中文關鍵詞:無人載具數值地形模型精度評估
外文關鍵詞:Unmanned Aerial VehicleDigital Terrain ModelPrecision Assessment
相關次數:
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近年來無人飛行載具(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)開始被廣泛的應用於治安情蒐、災害防救、軍事用途、大型慶典...等,同時UAV整合了全球定位系統(Global Positioning System,GPS)、慣性儀系統,操控方式已經能夠由手動操控變為自動駕駛的情況,大幅降低整體操控難度,並且增加了飛行的安全性與穩定性,也使得所拍攝的影像更加清晰,且UAV機動性高可快速獲取所需影像,飛行高度低所以容易獲得影像解析度高的照片,更加有助於建置高精度的數值地形模型。
本研究以猴山岳、光復等地區為例,利用無人飛行載具獲取研究區域的最新影像,應用Pix4UAV快速建置數值地形模型,由既有的高精度座標資料搭配航空影像及即時動態測量(Real Time Kinematic,RTK)與GPS來設置地面控制點,由所建置出的數值地形模型與光復地區現有資料相比較。依據所建置的數值地形模型,利用精度控管指標先行評估數值地面模型(Digital Surface Model, DSM)之平均高程誤差、標準差、差異極大值與極小值,並呈現出誤差常態分布圖,以評估模型之精確。再經由高密度不規則點雲資料之處理,去除雜訊、地表樹木與人造建物後,再產製出數值高程模型(Digital Elevation Model, DEM),再與現有實測資料做比對。本研究依據現有的高精度DSM及DEM資料為基準,來評估所建置的數值地形模型之高程精度評估。


Benefits of the advancing of informatics, remote-sensing and electric technologies, the Unmanned Aerial Vehicle (UAV) photogrammetry has been improved significantly. In recent years unmanned aerial vehicles have begun to be used increasingly in security intelligence gathering, disaster prevention, military applications, large celebrations ... etc. , while the UAVS integrates a miniaturized commercial GPS and an Inertial Navigation System(INS). In this studied we try to evaluate the Microdrones MD4-1000 UAV airphotos derived Digital Terrain Model (DTM).
This research, Houshanyue , Kungfu and other regions, use unmanned aerial vehicles to obtain the latest images of the area, the application Pix4UAV to build digital terrain model. Both used the real-time kinematic to measurements ground control points data and Lidar data to build Digital Terrain Model. Furthermore, according to the DTM , the Precision Control Index is used to assess the DSM Average Vertical Error, Standard Deviation, Worse Maximum, and Worse Minimum, forming Error Normal Distribution whose Peak Graph help us ensure that the accuracy is in ideal condition. In this study, based on the Lidar DSM and DEM data as a benchmark, to assess the value of the DTM accuracy assessment.


摘 要 i
英文摘要 ii
誌 謝 iv
目 錄 v
表目錄 vii
圖目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1 動機與目的 1
1.2 研究範圍 2
1.2.1 拍攝地點 2
1.4 論文大綱 5
第二章 文獻回顧 7
2.1 航空攝影原理 7
2.2 無人飛行載具 8
2.2.1 無人飛行載具分類 9
2.2.2 飛機姿態 10
2.2.3 無人飛行載具應用及精度探討 11
2.3 DTM精度品質評估與管控 12
第三章 研究方法 14
3.1 資料收集 14
3.1.1 影像來源 14
3.1.2 相機參數 16
3.2 無人飛行載具航拍流程 19
3.2.1 流程圖 19
3.2.2 航線規劃 20
3.3 應用軟體簡介 21
3.4 研究方法流程 22
第四章 研究成果 23
4.1建置DTM 23
4.1.1 猴山岳DTM 23
4.1.2 屏東枋山DTM 24
4.1.3 花蓮光復地區 25
4.2點雲成果 31
4.3點雲資料產製DEM 36
第五章 討論 38
5.1 DTM誤差分析探討 38
5.1.1外方位參數 38
5.2 DSM精度分析 38
5.2.1 DSM剖面比對 41
5.2.2 全區域精度分析 59
5.2.3 DSM與DEM比對 65
5.3DEM精度分析 67
第六章 結論與建議 70
6.1 結論 70
6.2 建議 71
參考文獻 72
附錄A:碩士學位考試口試委員提問與回覆照表 74


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【2】何維信,航空攝影測量學,台北:大中國圖書公司,1995,共602頁。
【3】張劍清、潘勵、王樹根,攝影測量學(第二版),武漢:武漢大學出版社, 2009,共303頁。
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【9】Afzal Ahmed, Dr. Masahiko Nagai, Dr. Chen Tianen and Prof. Ryosuke SHIBASAKI, Uav based monitoring system and object detection technique development for a disaster area, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Vol. XXXVII., Part B8., 2008,pp. 373-378.
【10】謝幸宜,以自率光束法提升四旋翼UAV航拍影像之定位精度,碩士論文,國立政治大學地政學系私立中國地政研究所,台北,2011。
【11】施錦揮、游政恭、鄒慶敏、蔡季欣、林志清、林燕山,「無人飛行載具應用於防救災圖資供應之研究—以北二高崩塌地為例」,地籍測量:中華民國地籍測量學會會刊,第29卷,第3期,2010,第17-36頁。
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【15】內政部,台北,LiDAR測製數值高程模型及數值地表模型標準作業程序(草案),2005。
【16】林宗毅,空載LiDAR應用於地形變化量測之研究,碩士論文,國立成功大學地球科學研究所,台南,2007。
【17】蔡建成,以空載光達同步航空攝影製作高程模型品質探討,碩士論文,國立交通大學土木工程學系,新竹,2009。
【18】蔡依庭,UAV航拍影像點雲產生DSM之研究,碩士論文,國立台北大學不動產與城鄉環境學系,台北,2012。
【19】趙宥睿,數值地形模型精度評估及應用-以猴山岳地滑區為例,碩士論文, 國立臺北科技大學土木與防災研究所,台北,2012。
【20】鄭書欽、游輝欽,GPS即時動態測量[RTK]運用於土地複丈之探討,台北:新莊地政事務所,2006。
【21】NASA,https://www.grc.nasa.gov/WWW/k-12/airplane/rotations.html


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