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TERRESTRIAL LASER SCANNING AND DIGITAL PHOTOGRAMMETRY TECHNIQUES TO MONITOR LANDSLIDE BODIES 地面雷射掃描與數位攝影測量技術監測崩塌體. 79842024 陳世旻. 大綱. 前言 試區介紹 材料與方法 試驗結果 結論. 前言. 航空 攝影測量和雷射掃描， 相 較 傳統 測量技術 ，可 不需接觸物體 即 可獲得 ， 相同的 高精度 - 數 值 地形模型（ DTM ） 。

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Presentation Transcript

  1. TERRESTRIAL LASER SCANNING AND DIGITAL PHOTOGRAMMETRY TECHNIQUES TO MONITOR LANDSLIDE BODIES 地面雷射掃描與數位攝影測量技術監測崩塌體 79842024 陳世旻

  2. 大綱 • 前言 • 試區介紹 • 材料與方法 • 試驗結果 • 結論

  3. 前言 • 航空攝影測量和雷射掃描，相較傳統測量技術，可不需接觸物體即可獲得，相同的高精度-數值地形模型（DTM）。 • 傳統的崩塌地區位調查方式，是以航拍影像進行判釋，亦可配合雷射掃描進行測量地形，繪製成地形模型，進行多時段研究及監測。

  4. 試區介紹 • 試區位於義大利的韋爾加托市的馬耳他崩塌地。 • 平均坡度約13°，面積約 40,000m2。 • 莫拉等（2003年）利用GPS測量監測邊坡，證明在許多情況下發生移動1-2cm/month

  5. 材料與方法 • 本文章所使用的儀器設備大致可分為 1)航空攝影 如：航空相機、攝影掃描儀、數位攝影 測量工作站 2)雷射掃描 如：雷射掃描儀、GPS定位儀、反射菱鏡 • 藉由兩種不同特性的量測技術，進行測定。

  6. 航空攝影測量（1/3） • 於2000年4月1進行航空攝影測量，利用GPS對地面的24個控制點，進行校正。 • 本文章繪製數值地型模型（DTM），採用兩種方式分別如下： 1) 利用分析軟體採自動及半自動兩種方式 ，進行繪製地型模型。 2)利用繪圖儀分析由專業技術人員手工繪製。

  7. 航空攝影測量（2/3） • 製作DTM的系統軟體採用Helavasystem自動繪製，但仍需由操作人員判釋校正結果。主要包括，刪除或修改不正確的區域資料，並重新計算表面面積結果。 • 以上兩種模式分析結果平均值-15cm，標準差為42cm，最大的差異主要集中在，地形複雜區位及陰影區位。 • 結果顯示，數位攝影測量技術，可以採更精確又快速的軟體進行分析。

  8. 航空攝影測量（3/3） 2000年航空攝影量測所繪製出的三維地形圖

  9. 雷射掃描（1/4） • 地面雷射掃描，通常採用在工業、管路、建築、考古、砂石場採集量控管等。 • 此種方法的優點提供了典型的非接觸技術，能在短時間內收集物體表面密集三維點雲，且不一定要設置反射器。

  10. 雷射掃描（2/4） • 本文章使用兩種不同規格的雷射掃描儀，其規格如下： 1)RieglLMS - Z210 數據接收範圍2m至350m，精度約 ± 2.5cm。 數據接收速率每秒6000點。 2) RieglLMS - Z420i 數據接收範圍2m至800m，精度約 ± 1cm。 數據接收速率每秒12000點。

  11. 雷射掃描（3/4） RieglLMS - Z210 RieglLMS - Z420i

  12. 雷射掃描（4/4） • 兩台儀器分別於不同時期進行掃描，LMS - Z210於2001年5月和LMS - Z420i於2004年4月進行掃描。用來監測在不同的時期邊坡變化的情形。 • 2001年開始監測，於是區內設置4個棱鏡反射器，陸續又設置6個圓柱反射器，做為控制點。

  13. 試驗結果（1/6） • 進行雷射掃描時待測物如受到物體遮蔽，造成無法取得點雲資料的情形發生，本文採用兩個以上的掃描點位，來增點雲資料的完整性，並使用全站儀，檢定本區每個參考點的準確性。 • 將不同掃描點位的點雲資料，透過座標系統進行縫合，類似三維相似變換的方法，而轉換產生的點雲資料標準偏差小於 4cm。

  14. 試驗結果（2/6） • 數值地形模型萃取，分為兩個步驟： 1) 將每測站取得的點雲資料合併，並修正面 積範圍一致，產生數值地面模型（ DSM ）。 2)數據的分析，除去地表植被，建築物等，以獲取數值地形模型（DTM），重現自然表面的地形。

  15. 試驗結果（3/6） • 本試驗使用Microstation 模組進行數據分割，已獲的真實地表狀況。 經過數據分割後的結果 （DTM） 點雲的原始數據 （ DSM ）

  16. 試驗結果（4/6） • 針對2001年至2000年地形模型比較，並無明顯大規模的變化。 2001年至2000年地形變化量

  17. 試驗結果 2001年至2000年地形變化量 2004年至2000年地形變化量

  18. 試驗結果 2001年至2000年地形變化量 2004年至2001年地形變化量

  19. 試驗結果（5/6） •  其中不規則分佈高程差值，推估可能是人為的影響或是不當的消除植被的行為。 • 由結果顯示2004年至2000年和2004年至2001年DTM的高度差異最大。 • 其負值位於陡坡地中央區位，而堆積區位不是在預期坡趾的區位，推測是受到人為的影響提高了邊坡的穩定性。使坡趾穩定無造成滑動。

  20. 試驗結果（6/6） • 借由剖面圖可看出B-B’與C-C ’剖面圖2000年與2001年地形變化量不大，至2004年地形有明顯變化。 • 推測可能是邊坡滑動造成土方下移，將上邊坡土方移動至中間堆積。

  21. 結論（1/3） • 經由該研究區證實，地面雷射掃描可以，快速且經濟的產生地形模型，應用於崩塌地的研究調查。 • 利用航空攝影測量崩塌地，與傳統攝影測量的方法做，需要更多昂貴的儀器（航空相機，攝影掃描儀，數位攝影測量工作站或分析繪圖儀），以及更複雜的組織架構。

  22. 結論（2/3） • 實際上至少需進行6個攝影量測技術，才可以獲得DTM； 1) 空中調查計劃和執行 2) 控制點測量 3) 製造掃描透明正片 4) 確定測定物的方向與空間座標 5) 繪製地形模型 6) 編輯控制和DTM

  23. 結論（3/3） • 文章提出雷射掃描測量，要紀錄不同時期的DTM僅使用一座地面控制點，進行掃描無法減少受遮蔽的點雲。 • 為了獲得較高精度為目的，使用高精度雷射掃描儀，需經常檢測滑動面以外的檢測點，減少誤差。

  24. 謝謝聆聽

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