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研究生:林彥均
研究生(外文):Yen-Chun Lin
論文名稱:飛行高度對無人載具產製DSM精度影響之研究
論文名稱(外文):Influence of Flying Height for Unmanned Aerial Vehicle on Accuracy of Digital Surface Model.
指導教授:詹勳全詹勳全引用關係
口試委員:呂珍謀李嵘泰
口試日期:2017-07-29
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:水土保持學系所
學門:農業科學學門
學類:水土保持學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:61
中文關鍵詞:無人載具數值地表模型飛行高度
外文關鍵詞:UAVDigital Surface Modelaltitude of flight
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近年無人飛行載具(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)盛行且技術日新月異,除了具備高機動性與低成本且可低空飛行,並與全球衛星定位系統(Global Positioning System,GPS)、慣性感測器(st)系統整合,亦有助於簡化操控流程達到自動飛行之功能大躍進,降低操控之度,提升安全性與穩定性,使拍攝成像解析更為清楚,而且因為UAV之高機動性,可協助迅速取得所需之影像與獲得高解析影像畫面,對於建置高精度數值地形模型將更為簡易。
以往無人飛行載具空拍前若有事先佈設地面控制點(Ground Control Point,GCP),對於產製數值地表模型(Digital Surface Model,DSM)將可有效提高其精度,但對於航高是否影響其模型精度於實務上應用之相關研究較少,因此本研究目的將著重於航高與精度之關係。
故本研究係利用無人飛行載具獲取研究區域的最新影像,並利用Pix4Dmapper快速建製數值地表模型,藉由不同航高產製之模型精度關係且量化以應用於實務上。在研究結果中發現航高50公尺,其高程精度可達1公分以內,期望未來能應用於水保工程初期規劃,有效提高規劃之效率與時程。
In recent years, Unmanned Aerial Vehicle (UAV) becomes quite popular and the technology innovates rapidly. Apart from its highly mobility, low cost and the capability to do low altitude flight, the integration with Global Positioning System (GPS) and Inertial Sensor (st) System also greatly improves to simplifies the control process and may do auto-pilot aviation. By simplifying the control process, the safety and stability are also improved, and as the result the images become clearer. With its highly mobility, we may rapidly acquire the images we need in high resolution which helps to simplify the process of building Digital Surface Model in high-precision.
Generally, deploying Ground Control Point (GCP) while doing aerial photography with UAV may effectively improve the precision of building Digital Surface Model (DSM). Whether the altitude of flight also affects the precision is a topic that lacks of practical study. The focus of this study is the connection between the altitude of flight and the precision.
In this study, we have acquired the latest images of the research area with an UAV and have rapidly built some Digital Surface Models by different altitude of flight to practically quantify the connection. The result shows 50 meters of altitude of flight may acquire the precision up to within 1 millimeter. Hopefully in the future it will apply the technology in soil and water conservation preliminary planning, which should effectively improve the efficiency and timeline.
目錄
摘要 i
ABSTRACT ii
目錄 iii
表目錄 vii
圖目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 研究內容大綱 2
第二章 文獻回顧 4
2.1 無人載具種類 4
2.1.1 依據載具滯空時間與尺寸大小: 6
2.1.2 依據載具飛行方式: 11
2.2 DSM精度研究 14
第三章 研究材料與方法 20
3.1 無人載具規格說明 20
3.2 影像感測器 22
3.3 測量儀器介紹 23
3.4 應用軟體介紹 24
3.5 究方法與流程 26
3.6 空拍地點 28
3.7 飛行計畫擬定 30
3.8 控制點規劃 30
3.9 地面控制點佈設與量測 30
3.10 空拍任務執行 32
第四章 研究成果 33
4.1 影像鑲嵌與DSM產製成果 33
4.2 DSM與地面控制點及飛行高度關係分析 51
4.2.1 控制點與空拍產製地形平均值分析 51
4.2.2 利用DSM模型量測現地構造物尺寸與實測值比對 52
4.3 小結 55
第五章 結論與建議 57
5.1 結論 57
5.2 建議 58
參考文獻 59


圖目錄
圖1-1本研究之流程圖 3
圖3-1本研究採用之無人載具 21
圖3-2建立專案 25
圖3-3影像屬性編輯 25
圖3-4地面控制點編修 26
圖3-5研究流程 27
圖3-6裡冷溪衛星影像(影像來源google earth) 28
圖3-7裡冷溪集水區分布圖 29
圖3-8飛行方式 30
圖3-9控制點分布圖 31
圖3-10井字型帆布 31
圖3-11控制點於照片分布情形 32
圖4-1正射鑲嵌圖(航高80控制點8) 34
圖4-2三維點雲圖(航高80控制點8) 35
圖4-3正射鑲嵌圖(航高70控制點8) 36
圖4-4三維點雲圖(航高70控制點8) 37
圖4-5正射鑲嵌圖(航高50控制點8) 38
圖4-6三維點雲圖(航高50控制點8) 39
圖4-7正射鑲嵌圖(航高80控制點5) 40
圖4-8三維點雲圖(航高80控制點5) 41
圖4-9正射鑲嵌圖(航高70控制點5) 42
圖4-10三維點雲圖(航高70控制點5) 43
圖4-11正射鑲嵌圖(航高50控制點5) 44
圖4-12三維點雲圖(航高50控制點5) 45
圖4-13正射鑲嵌圖(航高80控制點3) 46
圖4-14三維點雲圖(航高80控制點3) 47
圖4-15正射鑲嵌圖(航高70控制點3) 48
圖4-16三維點雲圖(航高70控制點3) 49
圖4-17正射鑲嵌圖(航高50控制點3) 50
圖4-18三維點雲圖(航高50控制點3) 51
圖4-19現況構造物分布圖 53
圖4-20生利橋實測尺寸 53
圖4-21固床工1號實測尺寸 54
圖4-22固床工2號實測尺寸 54


表目錄
表3-1無人載具規格表 21
表3-2無人載具影像感測器規格表 22
表3-3 Sokkia Set3 130OR規格表 23
表3-4控制點位坐標 32
表4-1控制點位與DSM點位平均誤差(航高80控制點8) 33
表4-2控制點位與DSM點位平均誤差(航高70控制點8) 35
表4-3控制點位與DSM點位平均誤差(航高50控制點8) 37
表4-4控制點位與DSM點位平均誤差(航高80控制點5) 39
表4-5控制點位與DSM點位平均誤差(航高70控制點5) 41
表4-6控制點位與DSM點位平均誤差(航高50控制點5) 43
表4-7控制點位與DSM點位平均誤差(航高80控制點3) 45
表4-8控制點位與DSM點位平均誤差(航高70控制點3) 47
表4-9控制點位與DSM點位平均誤差(航高50控制點3) 49
表4-10 DSM與控制點及不同飛行高度產製誤差分析表 52
表4-11構造物尺寸比較表 54
表4-12施工放樣工程抽查管理標準表 56
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