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UAV河道航拍影像後製成果坐標精度探討第八河川局-林志剛

  發刊期數:第0378期/ 發布日期:109/04/10

 

一、 前言

本文以無人飛行載具(UAV)飛行高度100公尺,採S航拍路徑搭配縱向80%及側向70%之影像重疊率擷取航拍照片,經影像處理軟體後製所得之各控制點及檢核點坐標值與全測站經緯儀測量所得坐標值來作三維坐標精度的分析探討 。

二、 主要器材及軟體

四旋翼無人飛行載具(UAV)及相機: 廠牌型號為DJI P4P,飛行器總重約1400公克,此飛行載具已配置雲台及搭載2000萬像素數位相機。全測站經緯儀: 採用Trimble S6全測站經緯儀。

影像處理軟體: 採用Pix4D 之Pix4Dmapper來作航拍影像後製處理。

三、航拍地點、控制點及檢核點說明

航拍地點為卑南溪支流加鹿溪之第四號斷面附近沿河道縱向100公尺範圍為測區(該處河道寬約50公尺,河道坡度約1.87%)。測區內共設置4個地面控制點(2個在左岸堤頂,編號為cp3及cp4,另2個在右岸堤防前坡之既有施工便道上,編號為cp1及cp2),檢核點共設置7處(編號為ck1~ck7)均位於河道內。於測區將空標布設完成後,隨即以全測站經緯儀由L04斷面樁坐標來引測各控制點、檢核點之坐標值,各點測量成果資料如表1,相對位置如圖1。

四、航拍成果及精度

航高100m影像重疊率80%x70%進行航拍,將所得航拍照片、控制點及檢核點坐標數據匯入影像處理軟體執行影像匹配拼接、空中三角測量解算、平差等作業以產出點雲、數值地表模型及正射影像等資料。經分析解算後,所得檢核點RMSE X方向=0.6cm,Y方向=0.65cm,Z方向=2.08cm,地面解析度(GSD)為2.75cm ,各檢核點坐標分析成果如表2。產出之正射影像及數值地表模型如圖2。

備註:均方根誤差(RMSE):各誤差值之平方和除以個數,再開根號得RMSE值。

  • 表 

上式中𝑥’為誤差( ); 𝑥𝑖 為量測值(以影像後製處理後所得坐標值為量測值),𝑋為已知值(以全測站儀所測得之坐標值為已知值),n 為個數。

  • 表2   檢核點坐標精度分析表跑表2   檢核點坐標精度分析表
  • 圖2  正射影像及數值地表模型圖2  正射影像及數值地表模型

五、結論與建議

航空攝影測量是可以同時取得向量圖資與影像圖資的測量方法之一,應用UAV航拍可快速、機動及低成本的擷取航拍影像,再透過高運算能力的影像處理軟體,可快速產出地理定位的影像圖及數值高程模型等資料。經本次測試所獲得的坐標成果精度應已足供相關河川區域範圍內面積測量、清淤土方量估算的測圖應用。
新開發的工作方法都應有充分的量化數據來驗證其合理性、可靠度及穩定度,而UAV應用於空曠地形的河道工程測量領域應是值得嘗試與開發的工作方法,本次測試成果初步佐證UAV航拍影像應用於小範圍航拍測量的即時性與可達精度,希望將來有更多的實際應用案例來佐證其可靠度及穩定性。