地理研究

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    整合航測與行動裝置影像的三維建物模塑策略
    (地理學系, 2014-05-??) 王聖鐸; Sendo Wang
    繼電子化政府、政府網路服務之後，標榜能察覺城市脈動、即時做出決策反應的智慧城市（Smart City），已成為世界各主要都市努力的目標。打造智慧城市必須先建置精確完善的三維建物模型，才能將各類感測器在三度空間中精確定位，而後才能對感測器傳回的資料進行空間分析，因此三維建物模型實為智慧城市之基礎建設。三維建物模塑主要可分為兩個階段：幾何模塑及牆面紋理貼圖。過去航空攝影測量一直是最有效且精確的測繪技術，然而傳統以浮測標逐點量測的方式重建三維建物模型時，操作員需要專注於屋角點的量測及點位之連結，是建物幾何模塑的瓶頸。為了使三維建物牆面具備真實的場景，必須花費大量人力、時間至現場拍照，回到內業還必須依據建物牆面逐一比對照片，挑出最完整的照片裁切出牆面影像，再依像片角度校正變形，才能作為牆面材質影像，需要大量人力、物力及時間。本研究以浮測模型（Floating Model）為核心，將傳統的浮測標擴充為浮測模型（Floating Model），使量測的單元不再是抽象的一個點位，而是許多種可伸縮、旋轉、移動的三維模型。浮測模型除了具備一個基準點可調整其三維位置外，還依模型種類增加了各方向的伸縮尺度、空間旋轉等參數，可想像成一個漂浮在空間中，可移動、旋轉、縮放大小以量測地物的模型。將浮測模型投影至所有影像，並套合至影像上的目標地物，便有如回復攝影瞬間之幾何空間條件，此時之模型參數與影像外方位元素即為最佳解。以此概念，本研究提出一套半自動化萃取策略，操作員透過人機互動介面將模型套合至所有航測影像，交由電腦透過最小二乘模型-影像套合演算法（Least-squares Model-image Fitting, LSMIF）自動計算最佳套合，得到最佳模型參數。其後將行動裝置拍攝建物的影像輸入電腦，由電腦自動計算每一面牆投影在所有像片上，以評估擷取牆面影像範圍，進而自動製作建物材質影像，完成三維建物模塑。透過實驗案例證明，浮測模型理論確可有效地萃取建物三維空間資訊，提高三維塑模之效率，並能達到傳統攝影測量之精度要求。