113 專技高考高等考試 測量技師 航空測量學 考古題詳解

核心觀念

本題考查以無人機影像與密點雲製作高解析度 DSM、真實正射影像後，能否直接據以繪製大比例尺地形圖。關鍵在於：影像解析度高、正射幾何精度高，不代表地物都能從影像上正確判讀，也不代表影像所呈現的地物位置適合直接作為地形圖上的平面位置。

DSM 表示地表及地物頂面的高程，建物、樹木等都包含在內；真實正射影像則利用 DSM 或更適合的地表模型，處理一般正射影像中高物體傾斜、遮蔽及投影位移問題。但真實正射影像仍是影像產品，無法自動消除所有遮蔽與判讀限制，也不會自行區分地形圖應表達的地物類別。

解題方法

作答時依「影像幾何限制、地物判讀限制、測圖規格與成果品質」逐項說明，並特別指出由真實正射影像直接繪製 $1/1000$ 地形圖時，影像與地圖內容之間仍需人工判讀、補測及品質檢核。

作業上可能遭遇的問題

1. 遮蔽區仍有資訊缺漏 建物、橋梁、樹冠等高物體會遮住其後方或下方地物。真實正射影像可藉由不同影像的可見區域進行接合，減少一般正射影像的遮蔽與位移問題，但若地物在所有可用影像中都不可見，仍無法從影像取得其位置及形狀。建物立面、騎樓下方、橋下、濃密植被下的地物，常須以地面測量或其他資料補測。

2. 高物體的平面位置與地面位置可能不同 以 DSM 製作的影像呈現的是地物頂面或可見表面。若測繪建物外牆基腳、屋簷、道路邊線等地面特徵，建物頂面邊界未必與地面基腳重合；高層建物的頂面與基部間也可能有顯著水平差異。即使採用真實正射影像，仍須確認所描繪的線是地圖要求的地面位置，不能將可見頂面邊界一概當作地面輪廓。

3. DSM 與密點雲可能有誤差或表面不連續 光達量測及影像密匹配都可能受到點雲密度、匹配品質、遮蔽、反光或低紋理表面等影響。DSM 若有高程錯誤、孔洞、邊界錯位或接合不平順，正射改正與影像接合就會出現局部位移、重影或扭曲，進而影響線形地物及建物輪廓的判讀與描繪。

核心觀念

本題考查以動態差分 GNSS（DGPS）測量空中攝影中心坐標的作業流程。機載接收天線實際觀測的是天線相位中心的位置；相機攝影中心與天線相位中心並非同一點，因此必須先求出曝光時刻的天線坐標，再依兩者間的偏心量改正，才能得到攝影中心 $L$ 的地面坐標 $(X_L,Y_L,Z_L)$。

動態差分定位以已知坐標的地面基準站為參考，利用基準站與飛機接收機對共同衛星的同步觀測，削弱衛星軌道、衛星鐘差及大氣延遲等共同誤差。作業常使用載波相位觀測量，以提高定位精度。

解題方法與具體步驟

1. 設置地面基準站並統一坐標基準 在測區附近設置 GNSS 基準站，精確測定其坐標，並確認基準站與後續成果採用相同的坐標系統、基準與高程基準。飛機上的 GNSS 接收機與基準站在空拍期間同步觀測衛星。

2. 同步記錄飛機與基準站觀測資料 飛行時，機載接收機連續記錄衛星觀測資料；基準站同時記錄資料。相機每次曝光時，需以快門訊號或事件標記記錄精確曝光時間，並確保相機時鐘與 GNSS 時間同步。時間同步偏差會使取用到錯誤時刻的飛機位置。

3. 進行動態差分定位 以基準站已知坐標及其衛星觀測資料，對飛機接收機的同步觀測資料進行差分解算，求得飛機天線相位中心在飛行各時刻的三維位置。載波相位解算須完成整周模糊度固定或採用適當解算成果，並檢查定位狀態與資料品質。

4. 求取每張影像曝光時刻的天線坐標 曝光時刻通常不恰好落在 GNSS 定位紀錄時刻上，因此依曝光時間在前後相鄰的飛行軌跡坐標間內插，或以平滑後的軌跡模型求得該時刻天線相位中心坐標，記為 $(X_A,Y_A,Z_A)_{t_e}$。其中 $t_e$ 為該張影像的曝光時刻。

5. 改正天線相位中心至攝影中心的偏心量 事先量測並標定天線相位中心至相機攝影中心的偏心向量（lever arm）。將偏心向量由機體坐標系轉換至地面坐標系；

核心觀念

空載光達的原始成果是帶有三維坐標及回波資訊的點雲。經點雲分類、濾除雜點及網格化後，可產製不同表面定義的高程模型：

• DEM：描述裸露地表自然地形，原則上不含植被與人工構造物。
• DSM：描述地表最上層表面，包含建物、植被等地物。

檢核須同時涵蓋資料完整性、點雲分類與模型表面品質、幾何精度。不能只看點雲密度或單一 RMSE；例如 DEM 要查地面點是否正確，DSM 則要查建物、樹冠等表面是否被合理表示。

以民國 113 年考題所涉一般測製作業概念作答，並無須套用單一固定精度門檻；實際合格標準應依測製規範、契約及成果用途訂定。

解題方法：先檢資料，再驗模型與精度

一、資料完整性與格式檢核

先確認點雲與模型的基本條件是否符合測製規格：

1. 檢查測區範圍、坐標系統、高程基準、單位、網格間距、檔案格式及圖幅索引。
2. 檢查點雲是否完整涵蓋測區，並統計點數、點密度、掃描角、回波數及航帶重疊情形。
3. 檢查點雲是否存在大量缺漏、重複點、離群高程或明顯條帶。
4. 檢查航帶間、圖幅間接邊是否連續；可比較重疊區相同地物的高程差，辨識航帶偏移或系統性差異。

此階段著重資料是否齊全、基準是否一致，以及掃描幾何是否有明顯問題。

二、點雲分類與模型內容檢核

**DEM 檢核：**檢查地面點分類是否合理，特別查看植被、建物、陡坡、道路、堤岸、溝谷及水域等區域。以點雲剖面、陰影圖、等高線或正射影像輔助判讀，找出漏除的植被與建物點、誤刪的地面點、地面孔洞及不合理突刺。必要時人工編修分類，並確認地形特徵線、坡折線及水系等重要地形特徵有適當保留。

**DSM 檢核：**檢查地表最高回波或指定表面點是否能合理代表地物頂面，查看建物邊緣、屋頂、樹冠及陡坡等位置是否有缺漏、孔洞、鋸齒、錯誤尖峰或過度平滑。並以正射影像及點雲剖面交互比對，確認模型沒有將地物錯誤歸入地面或反之。

**網格成果檢核：**檢查網格高程有無空值、異常值、局部突跳、條帶或不自然的平坦區，並檢查圖幅接邊處是否連續。格網間距愈小只代表取樣較密，並不等於高程精度必然較高。

三、外部控制點檢核與精度評估

於測區布設或選取獨立檢核點，其坐標與高程以精度較高的地面測量方式取得，例如 GNSS、全站儀或水準測量。檢核點不應參與原始模型的控制或調整，以免精度評估偏樂觀；位置宜分布於測區各處，並涵蓋平坦、起伏及不同地表覆蓋類型。

核心觀念

框標（fiducial marks）是設於傳統航空攝影機像框四周的固定標誌。量測像片上各框標的位置，可建立像片座標系統的原點與座標軸，並校正像片的幾何位置，供後續內方位與空中三角測量使用。

現代數位製圖相機直接以感光元件記錄影像，影像位置由感光元件的像素列、行座標表示；感光元件的幾何位置及其與相機座標系統的關係，可在相機校正時測定並記錄。因此，不必再靠拍攝於像片上的框標來建立像片座標系統。

解題方法

從「框標的功能」與「數位影像的座標來源」對照作答：

1. **傳統膠片相機：**影像記錄在膠片上，膠片可能在片匣內產生位置或方向變動。框標提供穩定的像片座標基準，讓測量者能從實際影像量得像片座標。
2. **數位製圖相機：**影像直接記錄在感光元件上，像素的行列位置天然構成影像座標。

核心觀念

本題考查立體攝影測量中，像點量測誤差如何透過立體交會影響地面坐標精度。一般航空攝影的基線高比 $B/H$ 不大，因此同樣的像點量測誤差，通常造成的平面坐標誤差小於高程誤差。

其中，$B$ 為攝影基線長，$H$ 為攝影高度，$f$ 為焦距，$p$ 為像片左右視差，$Z$ 為物點高程。

解題方法與說明

立體模型的平面位置主要由左右像點位置的共同部分決定；高程則主要由左右像點的視差決定。以近似垂直攝影的簡化模型表示：

由此可得高程對視差的變化率：

因此，視差量測誤差 $\sigma_p$ 對高程的影響約為：

平面坐標則可近似由像點共同位置換算，其誤差量級為：

其中 $\sigma_{\bar{x}}$ 是像點共同位置的量測誤差。比較可知，高程誤差多出與基線高比倒數同量級的幾何影響：