國內先峰 成大測量系饒見有助理教授研發低價航遙測技術 具發展潛力 於測量及空間資訊研討會中發表 回響熱烈
【台南訊】第二十七屆測量及空間資訊研討會4日上午九時起一連兩天在成功大學成功校區的測量系館、數學系館登場，來自國內測量及空間資訊領域產官學研界的專家學者，在四個會場同時進行學術討論及發表新的研究成果，共有近160個場次的論文發表及演說。此外，會場外同時展出政府、學研單位的政策推動、新科技研發成果，以及廠商業務及產品展覽等，場面盛大隆重
研討會中，由成大測量及空間資訊學系助理教授饒見有、中央大學太空及遙測研究中心教授陳良健、國家實驗研究院儀器技研究中心光電與遙測研究員兼組長溫仁佑、助理研究員黃鼎名、內政部地政司課長陳杰宗、約聘研究員許淑珍等人發表的論文「應用DSLR相機（單眼反射式數位相機）於空載傾斜攝影之研究」中，以一般業餘使用的單眼數位相機設計完成一低價位、多鏡頭、高解析力及空載傾斜攝影雛型，該研究之發表堪稱是國內研究「空載傾斜攝影技術」之先峰，獲得聽眾熱烈回響，研究成果對於國內航遙測技術發展、三維仿真數碼城市影像貼圖製作以及傾斜攝影的應用具有極高之發展潛力。
饒見有助理教授表示，三維仿真數碼城市之製作為近年來航遙測領域最熱門的研究課題，然其在應用面之進展卻仍有待突破。以往的空中航空拍攝皆是採取垂直攝影，以二維座標來記錄其位置，而完成之影像對於使用者而言與實際感受仍有差距。如駕駛使用汽車導航，透過全球定位系統（GPS）把汽車所在位置顯示在地圖上，引導駕駛到預定目的地，但是到達目的地之後，卻發現找不到某個地址的窘境，就是因為汽車導航上的二維電子地圖與三度空間的真實世界間，在視覺上有著太大的差異，使得使用者雖已被導引到正確位置，仍無法與真實世界相對應。
數碼城市的應用可以突破二維電子地圖視覺表現的障礙，利用電腦複製出一個虛擬的城市，它擁有與真實環境大致相似的機能。只是三維仿真數碼城市之應用，所牽涉之房屋數量相當龐大，因此，如何以經濟快速的方式製作三維房屋幾何模型與牆面紋理貼圖，乃變成相當重要的研究課題。而傾斜攝影的技術，就是提供快速建置三維仿真數碼城市的有效解決之道。
饒見有助理教授說明，國際上常見之空載數位相機中，設計之目的乃是以立體製圖（垂直攝影）相關應用為主，但面臨了觀測傾角及FOV (視野範圍)小，不適合產生製作牆面紋理貼圖，或者與現有數值航測系統無法相容，不易推廣相關應用等問題。應用DSLR相機（單眼反射式數位相機）於空載傾斜攝影之研究即從資料獲取面出發，設計一低價位、多鏡頭、高解析力及空載傾斜攝影雛型，尋求建置三維影像更經濟有效的方法。
研究中所使用之相機為兩台Nikon D2X(s)單眼反射式數位相機(DSLR)，此相機具有一千兩百萬畫素之影像解析力。為了提升三維幾何定位精度及產製牆面紋理貼圖，兩相機的拍攝傾角約為向前及向後30 度。兩相機分別以兩台筆記型電腦控制其拍攝時間間隔及儲存資料。
經由以直升機為載台，進行了約四個小時的航拍實驗，共獲取約四千九百張數位影像。拍攝時鏡頭之焦距為28mm，航高約650 公尺，地面上15公分的物體在影像上皆可清晰的辨視。為了評估此攝影系統之潛在三維定位精度，實驗中選擇了其中的167 幅影像，分別來自不同相機與航線，並且分別使用Photometrix 之iWitness 及ERDAS Imagine ORIMA 兩套軟體進行重建相片的拍攝位置與方向，以自動化建置仿真數碼城市。測試中使用了30 個地面控制點進行測試比較，兩軟體之實驗結果顯示三維坐標之定位誤差小於12公分。與國外精密而高昂的航拍儀器拍攝的結果不相上下，而成本卻大大降低，經濟效益顯著。
該研究實驗測試區選在台北市信義計畫區周遭約900 公頃的矩形範圍，於2008 年4 月進行實地拍攝。飛行速度預設為每小時50 公里，間隔每6 秒鐘拍攝一次，統計兩相機於四個小時內共拍攝約4900 多幅影像，由成功的拍攝影像範例中發現，在傾斜攝影下大部分的牆面紋理皆可清楚判識，而影像品質亦可滿足預設之要求。實測之結果，對於未來低價航遙測技術的開發具有貢獻。
饒見有助理教授補充說明，近年來數碼城市之應用已逐漸受到重視，例如Google Earth 及Microsoft Virtual Earth 在網際網路上提供免費的三維互動數位地球及數碼城市瀏覽及查詢平台，提供各種適地性服務(Location Based Service)，包括門牌地址及重要地標的查詢等。
所謂數碼城市就是利用電腦複製出一個虛擬的城市，它擁有與真實環境大致相似的機能。它複製真實的世界，因此與民眾的關係更為密切、真實而有情感。在數碼城市的製作過程中，事實上是把生活環境裡的各種物體予以「數位化」及「簡化」。例如可以用六面體來描述一棟平頂的四面牆房屋。坊間有許多軟體套件可進行三維建物的模塑，例如 3D Studio Max、Maya、AutoCAD 等，但是其處理對象只是少數幾棟設計新穎或別出心裁的特殊建築，同時製作過程所需的時間與人工成本相當高，並不適合針對城鎮中密密麻麻的房屋建築來進行幾何模塑與紋理貼圖。
由於處理的對象是城鎮中的大量建築物，在製作時所採用的技術屬於非接觸式的航空攝影測量。透過航遙測（photogrammetry and remote sensing）技術進行三維房屋模型的重建，以及牆面紋理貼圖的製作，來建構三維仿真式城市模型。所謂航遙測技術是利用載具，例如衛星、飛機、直升機等，攜帶特殊設計的感測器如照相機、雷射掃描儀等，透過適當的距離來探測地表物，以獲取地表面影像資料或離散式三維座標點雲（point cloud）資料。進而利用資料分析、特徵偵測、特徵萃取等方式來了解地表物的特性，譬如道路的位置、寬度，湖泊的範圍與面積，房屋的邊界、大小、高度等。就三維房屋模型幾何模塑而言，常用的資料包括航空照片、高解析衛星影像、空載雷射掃描點雲等。
數碼城市之應用面相當廣泛，例如公部門可以透過數碼城市進行都市規劃，提供即時場景的模擬，以評估新建案對周遭環境及景觀的影響。甚至環境影響評估、空氣汙染、噪音汙染、毒化物災害、火災、水災等模擬，以支援審查委員及決策者進行決策。而數碼城市對私部門的應用也相當多元，例如不動產買賣、三維汽車導航、網際網路電子地圖服務、廣告、電腦遊戲等等。
研討會中，由成大測量及空間資訊學系助理教授饒見有、中央大學太空及遙測研究中心教授陳良健、國家實驗研究院儀器技研究中心光電與遙測研究員兼組長溫仁佑、助理研究員黃鼎名、內政部地政司課長陳杰宗、約聘研究員許淑珍等人發表的論文「應用DSLR相機（單眼反射式數位相機）於空載傾斜攝影之研究」中，以一般業餘使用的單眼數位相機設計完成一低價位、多鏡頭、高解析力及空載傾斜攝影雛型，該研究之發表堪稱是國內研究「空載傾斜攝影技術」之先峰，獲得聽眾熱烈回響，研究成果對於國內航遙測技術發展、三維仿真數碼城市影像貼圖製作以及傾斜攝影的應用具有極高之發展潛力。
饒見有助理教授表示，三維仿真數碼城市之製作為近年來航遙測領域最熱門的研究課題，然其在應用面之進展卻仍有待突破。以往的空中航空拍攝皆是採取垂直攝影，以二維座標來記錄其位置，而完成之影像對於使用者而言與實際感受仍有差距。如駕駛使用汽車導航，透過全球定位系統（GPS）把汽車所在位置顯示在地圖上，引導駕駛到預定目的地，但是到達目的地之後，卻發現找不到某個地址的窘境，就是因為汽車導航上的二維電子地圖與三度空間的真實世界間，在視覺上有著太大的差異，使得使用者雖已被導引到正確位置，仍無法與真實世界相對應。
數碼城市的應用可以突破二維電子地圖視覺表現的障礙，利用電腦複製出一個虛擬的城市，它擁有與真實環境大致相似的機能。只是三維仿真數碼城市之應用，所牽涉之房屋數量相當龐大，因此，如何以經濟快速的方式製作三維房屋幾何模型與牆面紋理貼圖，乃變成相當重要的研究課題。而傾斜攝影的技術，就是提供快速建置三維仿真數碼城市的有效解決之道。
饒見有助理教授說明，國際上常見之空載數位相機中，設計之目的乃是以立體製圖（垂直攝影）相關應用為主，但面臨了觀測傾角及FOV (視野範圍)小，不適合產生製作牆面紋理貼圖，或者與現有數值航測系統無法相容，不易推廣相關應用等問題。應用DSLR相機（單眼反射式數位相機）於空載傾斜攝影之研究即從資料獲取面出發，設計一低價位、多鏡頭、高解析力及空載傾斜攝影雛型，尋求建置三維影像更經濟有效的方法。
研究中所使用之相機為兩台Nikon D2X(s)單眼反射式數位相機(DSLR)，此相機具有一千兩百萬畫素之影像解析力。為了提升三維幾何定位精度及產製牆面紋理貼圖，兩相機的拍攝傾角約為向前及向後30 度。兩相機分別以兩台筆記型電腦控制其拍攝時間間隔及儲存資料。
經由以直升機為載台，進行了約四個小時的航拍實驗，共獲取約四千九百張數位影像。拍攝時鏡頭之焦距為28mm，航高約650 公尺，地面上15公分的物體在影像上皆可清晰的辨視。為了評估此攝影系統之潛在三維定位精度，實驗中選擇了其中的167 幅影像，分別來自不同相機與航線，並且分別使用Photometrix 之iWitness 及ERDAS Imagine ORIMA 兩套軟體進行重建相片的拍攝位置與方向，以自動化建置仿真數碼城市。測試中使用了30 個地面控制點進行測試比較，兩軟體之實驗結果顯示三維坐標之定位誤差小於12公分。與國外精密而高昂的航拍儀器拍攝的結果不相上下，而成本卻大大降低，經濟效益顯著。
該研究實驗測試區選在台北市信義計畫區周遭約900 公頃的矩形範圍，於2008 年4 月進行實地拍攝。飛行速度預設為每小時50 公里，間隔每6 秒鐘拍攝一次，統計兩相機於四個小時內共拍攝約4900 多幅影像，由成功的拍攝影像範例中發現，在傾斜攝影下大部分的牆面紋理皆可清楚判識，而影像品質亦可滿足預設之要求。實測之結果，對於未來低價航遙測技術的開發具有貢獻。
饒見有助理教授補充說明，近年來數碼城市之應用已逐漸受到重視，例如Google Earth 及Microsoft Virtual Earth 在網際網路上提供免費的三維互動數位地球及數碼城市瀏覽及查詢平台，提供各種適地性服務(Location Based Service)，包括門牌地址及重要地標的查詢等。
所謂數碼城市就是利用電腦複製出一個虛擬的城市，它擁有與真實環境大致相似的機能。它複製真實的世界，因此與民眾的關係更為密切、真實而有情感。在數碼城市的製作過程中，事實上是把生活環境裡的各種物體予以「數位化」及「簡化」。例如可以用六面體來描述一棟平頂的四面牆房屋。坊間有許多軟體套件可進行三維建物的模塑，例如 3D Studio Max、Maya、AutoCAD 等，但是其處理對象只是少數幾棟設計新穎或別出心裁的特殊建築，同時製作過程所需的時間與人工成本相當高，並不適合針對城鎮中密密麻麻的房屋建築來進行幾何模塑與紋理貼圖。
由於處理的對象是城鎮中的大量建築物，在製作時所採用的技術屬於非接觸式的航空攝影測量。透過航遙測（photogrammetry and remote sensing）技術進行三維房屋模型的重建，以及牆面紋理貼圖的製作，來建構三維仿真式城市模型。所謂航遙測技術是利用載具，例如衛星、飛機、直升機等，攜帶特殊設計的感測器如照相機、雷射掃描儀等，透過適當的距離來探測地表物，以獲取地表面影像資料或離散式三維座標點雲（point cloud）資料。進而利用資料分析、特徵偵測、特徵萃取等方式來了解地表物的特性，譬如道路的位置、寬度，湖泊的範圍與面積，房屋的邊界、大小、高度等。就三維房屋模型幾何模塑而言，常用的資料包括航空照片、高解析衛星影像、空載雷射掃描點雲等。
數碼城市之應用面相當廣泛，例如公部門可以透過數碼城市進行都市規劃，提供即時場景的模擬，以評估新建案對周遭環境及景觀的影響。甚至環境影響評估、空氣汙染、噪音汙染、毒化物災害、火災、水災等模擬，以支援審查委員及決策者進行決策。而數碼城市對私部門的應用也相當多元，例如不動產買賣、三維汽車導航、網際網路電子地圖服務、廣告、電腦遊戲等等。
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