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航空攝影測量專用像機選用 及案例分析

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  1. 航空攝影測量專用像機選用及案例分析 台灣世曦工程顧問股份有限公司 劉新達、鄭宏逵 2010.3.28

  2. 說明 • 數位像機無實體底片、不需掃描、多光譜感測、高前後重疊等優點,已為作業主流 • 各類型數位像機之設計原理、規格及特性均不盡相同,其適用領域亦有所差異。 • 對台灣目前引進之數位像機之規格整理,並針對不同之製圖任務進行各像機之適合度分析

  3. 前言 • 類比像機 • RMK、LMK、Leica等廠牌航測類比像機 • 底片規格230*230mm,焦距有15、30公分 • 數位像機 • 2004年Vexcel公司發表UltraCAM-D • 目前市場:UltraCAM-D 、Z/I DMC、Leica ASD-40 • 中片幅數位像機

  4. 數位像機規格整理 • 大片幅像機 • 用於地形圖、正射影像圖、數值高程模型等作業 • 因大片幅CCD製作困難且價格昂貴,故現多以多張小片幅CCD拼接成大張虛擬影像 • 各廠設計原理不同,各像機規格亦有差異 • 中片幅數位像機 • 像幅較小,單價較低 • 配合LiDAR掃描作業,以輔助LiDAR點雲後處理作業

  5. 像機基礎規格解析

  6. 台灣目前既有大片幅數位像機規格彙整

  7. 中片幅數位像機規格彙整

  8. 彩色影像-拜耳濾鏡 RGB Full Scene PAN A+B RGB/IR bands merged with pan scene NIR 引用自Mapping Solution, Vexcel Imaging GmbH

  9. 彩色影像-3CCD Full Scene RGB/IR bands merged with pan scene 引用自Mapping Solution, Vexcel Imaging GmbH

  10. 像機性能進階解析 • 黑白彩色比(Pan shpapen ratio) • 影響色彩之解析度、銳利度。 • 其PAN與RBG之CCD大小相同,且CCD均為單片式,其好處除色彩解析度較高外, • CCD採拜耳濾鏡(Bayer filter),則計算時彩色影像大小應先除2再計算較為客觀,。 • 基高比(Base-to-height ratio) • 為確保製圖精度,立體模型基高比應大於0.3 基高比=基線(B)/航高(H) =(像素大小)*(航線方向影像大小)*(1-60%)/f

  11. 像機性能進階解析 • 高差移位 • 與航高成反比,與像幅大小成正比 • 正射影像製作時為減少高差移位影響,應避免選取廣角像機(視角較大)。 高差移位=rh/H • 最大前後影像重疊度 • 與航高、航速、連拍時間間隔(影像儲存速度)有關 • 一般之航測作業中(GSD=10公分),前後影像重疊皆可達到80%以上 最大重疊度(%)=1-(飛機速率*連拍時間間隔)/(GSD*航線方向影像大小) • 單位航線有效面積 • 與像幅大小成正比 • 單位航線有效面積愈大,表示同面積作業區之航線需求長度愈短

  12. 飛機介紹 • 目前台灣執行航空攝影相關的民間航空公司 • 大鵬航空公司及群鷹翔航空公司 • 使用之飛機:BN-2 Islander • 飛機巡航速度 • 一般巡航速度約100~110節(185~200 km/hr) • 飛機巡航高度 • 依以往經驗,航高為2230~15000呎(675~4545m),原則上各像機均可滿足1/1000地形圖之需求 • 特殊需求

  13. 實務應用分析案例一(以1/1000地形圖測製為主) • 作業規格:1/1000地形圖及正射影像圖製作,GSD需優於10公分,前後重疊為80%,側向重疊為30%

  14. 實務應用分析案例二(以1/5000地形圖測製為主) • 作業規格:1/5000地形圖及正射影像圖製作,GSD需優於25公分,前後重疊為80%,側向重疊為30%

  15. 實務應用分析案例三(以正射影像圖測製為主) • 作業規格:1/1000正射影像圖製作,GSD需優於10公分,前後重疊為80%,側向重疊為60%,高架道路、鐵公路橋梁需以實際高度作微分糾正

  16. 結論 • 本文針對像機重要之規格進行說明,可供為分析像機性能之參考 • 高程精度、高差移位是無法同時兼顧的,當有較佳的基高比(製圖精度較高),但高差移位也較大(不利正射影像製作),此時應以符合作業規範規定為優先考量,再權衡產品間之重要性以作選擇 • 像機選取除考量硬體規格之優劣外,影像色彩表現、各像機之航照影像處理軟體之處理效率、使用便利性、自動化程度、加值應用等亦為考量重點 • 由較新的數位像機規格可發現,像機性能已有明顯提升,如影像像幅變大、CCD像素增加,改採單一CCD之非併接影像,儲存速度增加、彩色影像像幅變大等。

  17. 數位像機進階規格彙整表