探討航高與空照時(shí)間對(duì)航空攝影

1、探討航高高與空照照時(shí)間對(duì)對(duì)航空攝攝影暨航線規(guī)規(guī)劃之影影響Confferrringg onn thhe iinflluennce onphottogrrammmetrryandd fllighht mmisssionn pllannningg off thhe fflyiing heiightt annd tthe timmingg土木所測測量組一一年級(jí)黃國彥R9255211109一前言言以航空載載具進(jìn)行地面面影像拍拍攝時(shí)會(huì)會(huì)受許多多變因的影響，舉凡航航高、天天候、拍拍攝時(shí)間間、地點(diǎn)點(diǎn)、比例例尺的選選擇都是是需要考考量的部部份，其中天天候?qū)凫鹅遁^不可可事先精精準(zhǔn)預(yù)測測的變因因；地點(diǎn)點(diǎn)與比例例尺的

2、選選擇則是是視不同同的目的的決定之之；航高高與拍攝攝時(shí)間取取決於現(xiàn)現(xiàn)地的狀狀況，故故若能在在事前事事先規(guī)劃劃並針對(duì)對(duì)這些這這些因子子加以控控制，對(duì)對(duì)於人力力、成本本與工時(shí)時(shí)來說，皆能獲獲得較有有效率之之成果。臺(tái)灣多山山地形海海拔高低低起伏很很大，高高山地區(qū)區(qū)同幅基基本圖內(nèi)內(nèi)高低差差10000m以以上者有有一千餘餘幅，同同幅內(nèi)起起伏最大大者達(dá)220000m，航航空攝影影影像常常因地形形高低懸懸殊產(chǎn)生生山峰陰陰影問題題，而導(dǎo)導(dǎo)致重拍拍。以何何種方式式來選擇擇較適當(dāng)當(dāng)?shù)臄z影影時(shí)機(jī)，是本研研究探討討重點(diǎn)之之一(黃黃，20002)。臺(tái)灣全島島面積有有60%以上為為山區(qū)，由於這這種獨(dú)特特的地形形關(guān)係之之故

3、，若若要以同同樣的航航高進(jìn)行行航線設(shè)設(shè)計(jì)是很很不合理理的。在在航線設(shè)設(shè)計(jì)上若若是分段段過細(xì)，不但成成本與時(shí)時(shí)間上會(huì)會(huì)大為增增加，同同時(shí)也會(huì)會(huì)增添了了不必要要的工作作量；若若是分段段粗率，像比例例尺的差差異將會(huì)會(huì)是主要要的問題題，是故故一個(gè)適適當(dāng)且合合宜的航航線設(shè)計(jì)計(jì)檔案是是很重要要的。即使是針針對(duì)同樣樣的地形形拍攝，但假若若時(shí)間不不一，仍仍會(huì)因?yàn)闉槿照盏牡慕嵌扰c與強(qiáng)度而而有不同同的結(jié)果果，這樣樣所造成成的陰影影遮蔽可可能會(huì)使使像片可可用資訊訊減少，或是地地面特徵徵物的辨辨識(shí)度下下降，如如果能將將此因素素事前控控制住，且納入入設(shè)計(jì)的的考量中中，將有有助於選選擇適當(dāng)當(dāng)?shù)目照照諘r(shí)機(jī)，並取得得最佳的的

4、地形資資訊。制式航空空攝影航航線檔案案的建置置不僅能能減少航航線重覆覆設(shè)計(jì)困困擾與失失誤，對(duì)對(duì)於同一一地區(qū)不不同時(shí)期期之航攝攝，亦能能控制使使獲取近近乎同一一位置、同一比比例尺、同一像像幅涵蓋蓋之影像像資料，不但所所建置之之基本圖圖控制點(diǎn)點(diǎn)(coontrrol poiint)及模型型連結(jié)點(diǎn)點(diǎn)(tiie ppoinnt)等等基礎(chǔ)資資料可長長久應(yīng)用用，對(duì)於於後續(xù)各各種農(nóng)林林、礦物物、地質(zhì)質(zhì)、土地地利用、水利資資源等應(yīng)應(yīng)用調(diào)查查，將有有莫大助助益(黃黃，20002)。此篇論文文所探討討的主題題即是以以現(xiàn)有的的臺(tái)灣地地區(qū)1/50000像片片基本圖圖圖幅進(jìn)進(jìn)行各圖圖幅的高高程基準(zhǔn)準(zhǔn)面分析析，並提提供1/

5、170000航航線設(shè)計(jì)計(jì)規(guī)劃之之用，同同時(shí)在得得知各圖圖幅間各各時(shí)刻之之太陽方方位角與與高度角角資訊後後，使用用Surrferr7.00模擬光光照的效效果以推推估出最最理想的的拍攝時(shí)時(shí)刻。二原理理航高與地地形起伏伏有著密密不可分分的關(guān)係係，此兩兩者會(huì)使使像比例例尺改變變，進(jìn)而而使得重重疊率(Oveerlaap)的的不足，如圖22.1所所示，由由於地形形高凸遮遮蔽另一一方向的的資訊，讓重疊疊率降低低。圖2.1地形起伏對(duì)重疊率的影響 (黃，2002)如圖2.2所示示，若是是航高以以及攝影影時(shí)間的的間隔固定定，地表表高度卻卻延著航航線增加加，會(huì)使使像片間間的重疊疊以及涵蓋蓋面積減減少。主主要的解解決

6、方式式為知道道地面起起伏的狀狀況以及及其高度度後調(diào)整整航高，將一段段航線分分為數(shù)段段不同的的航高進(jìn)進(jìn)行攝影影工作。圖2.2地表高度對(duì)重疊率與尺度的影響(黃，2002)航高可在在像比例例尺決定定後，依依使用的的相機(jī)焦焦距求出出，由焦焦距的公公式：相對(duì)於焦焦距與像像距來說說，物距距之值極極大，是是故一般般焦距即即等於像像距，而而物距與與焦距又又有如圖圖2.33所表示示的相似似三角形形的幾何何觀念：圖2.3焦距與物距間之幾何關(guān)係因此可知知焦距與與物距，即航高高，之間間有一定定的比例例存在，此比例例因子就就是比例例尺，故故可知：若再考量量到攝影影地區(qū)的的平均海海拔高度度，即航航測的基基準(zhǔn)面，則可知知飛

7、行高高度：為了像比比例尺的的相等，若是拍拍攝區(qū)域域地形變變化極大大，須針針對(duì)不同同的高度度範(fàn)圍規(guī)規(guī)劃其航航高，以以維持相相同的絕絕對(duì)航高高，使各各像片間間有著相相同的尺尺度，不不致引起起如圖22.1與與2.22的情況況，使得得資訊減減少甚或或需要重重測。航線的設(shè)設(shè)計(jì)除了了上述所所說之外外，拍攝攝的時(shí)間間亦為一一重要因因素，不不可輕忽忽之。若若是航照照時(shí)間不不適當(dāng)，將會(huì)面面臨伴隨隨陰影而而來的遮遮蔽問題題使像片片資訊減減少，且且因?yàn)榕_(tái)臺(tái)灣本身身的地形形關(guān)係，在山區(qū)區(qū)進(jìn)行拍拍攝時(shí)若若不考慮慮此問題題，其影影響會(huì)更更為明顯顯。陰影在航航空照片片上為色色調(diào)灰暗暗，遮蔽蔽許多影影子裡面面的詳細(xì)細(xì)物體像像

8、，減少少照片的的情報(bào)價(jià)價(jià)值，尤尤其紅外外光照片片上影子子為漆黑黑的，在在臺(tái)灣高高山地區(qū)區(qū)，山的的影子往往往使背背後的影影像看不不清楚而而失去其其價(jià)值(廖，119800)。通常在拍拍攝平地地時(shí)的太太陽角高高度(SSuns aaltiitudde)為為仰角以以上；山山區(qū)則為為以上，照相時(shí)時(shí)間則以以中午前前後的兩兩小時(shí)內(nèi)內(nèi)為原則則。然當(dāng)當(dāng)?shù)刂氐匦巍⑵缕露扰c坡坡向、季季節(jié)、太太陽傾角角、山嶺嶺線的走走向等因素素仍會(huì)使使像片有有陰影部部份，甚甚或全季季皆無恰恰當(dāng)?shù)呐呐臄z時(shí)機(jī)機(jī)。陰影是隨隨太陽、時(shí)間、地形三三者變化化而產(chǎn)生生，在拍拍攝時(shí)間間、圖2.4太陽高度與方位關(guān)係圖(黃，2002)日期期為已知知的情

9、況況下可由由該地之之經(jīng)緯度度估算出出太陽運(yùn)運(yùn)為至該該地之資資料，圖圖2.44為本地地位置、北極以以及太陽陽之方位位置關(guān)係係圖，由式天文定定位測量量球面三三角正弦弦及餘弦弦定理：餘弦定理理正弦定理理其中已知知的為地方時(shí)時(shí)間角、攝影地地區(qū)緯度度太陽天頂頂距、太太陽赤緯緯求得太陽陽高度角角 (VVertticaal aangeel)以以及太陽陽方位角角 (HHoriizonntall annglee)，之之後以SSurffer77.0進(jìn)進(jìn)行模擬擬，即可可得到該該地於該該時(shí)間、日期下下，具有有地形陰陰影之立立體影像像。三實(shí)例例大甲溪德德基地區(qū)區(qū)高度範(fàn)範(fàn)圍在11216635591mm之間，地形起起伏極大

10、大，為臺(tái)臺(tái)灣高山山地形代代表，故故以此區(qū)區(qū)36幅幅基本圖圖為主，分別計(jì)計(jì)算其基準(zhǔn)準(zhǔn)面。其其中相機(jī)機(jī)焦距為為15.24ccm、比比例尺為為1/1170000、航航線間隔隔25118225822m、基基線長為為13884m。基準(zhǔn)面區(qū)區(qū)分的目目的是依依單幅像像片基本本圖之圖幅範(fàn)範(fàn)圍內(nèi)地地形高度度狀況，取一代代表的高程值，在航攝攝區(qū)域內(nèi)內(nèi)依高度度劃分適適當(dāng)分區(qū)區(qū)，利用用此基準(zhǔn)準(zhǔn)高來規(guī)規(guī)劃航線線。在航航線的考考量上，若以單單張航照照?qǐng)D為對(duì)對(duì)象去設(shè)設(shè)計(jì)，可可得到336條航航線，不不但在進(jìn)行拍拍攝工作作時(shí)會(huì)增增加工作作量，亦亦會(huì)消耗耗人力、物力，此為不不必要之之舉。在在此將336張影影像一併併列入計(jì)計(jì)算，首

11、首先由單單張影像像最高高高程與最最低高程程求得其其平均高高程：找出全部部影像之之中的最最大與最最小值，後可知中最高高高度為為29776m，最低高高度為116811m，相相差了112955m。其其後依使使用者本本身判斷斷進(jìn)行基基準(zhǔn)分類類，於此此將其分分三級(jí)，每級(jí)為為4322m。由由式：，可以以得到三三種航攝攝高度，分別為為47112m、51444m、55776m，其基準(zhǔn)準(zhǔn)面分佈佈如圖33.1。圖3.1三種基準(zhǔn)面之分佈(黃，2002)在得知各各圖幅間間的基準(zhǔn)準(zhǔn)面後，進(jìn)而求求得各圖圖幅對(duì)應(yīng)應(yīng)此基準(zhǔn)準(zhǔn)面之比比例尺與與重疊率率：計(jì)算完畢畢後即可可進(jìn)行重疊疊率是否否合於標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的檢檢察工作作，一般般左右重重

12、疊為330%，前後重重疊為660%，若不符符合則將將航高調(diào)整整至更高高一階之之基準(zhǔn)面面，使像像片的涵涵蓋區(qū)域域增加，再度進(jìn)進(jìn)行重疊疊率的查查核。而地形立立體陰影影模擬方方法則是是依中央央氣象局局網(wǎng)站查查出太陽陽經(jīng)過臺(tái)臺(tái)灣地區(qū)區(qū)東經(jīng)1120度度子午線線時(shí)刻之之時(shí)間及及空照地地區(qū)之經(jīng)經(jīng)緯度，再由空空照日期期與時(shí)間間去推算算出太陽陽赤緯，經(jīng)由式式運(yùn)算後即即可求出出太陽高高度角及及方位角角。當(dāng)知道道以上資資料後，再由 Surrffeer7.0 模模擬該地地具有地地形陰影影之影像像。以圖3.2陳有蘭蘭溪為例例，在秋秋分9月月23日日時(shí)，可可看出早早上九點(diǎn)點(diǎn)與下午午三點(diǎn)的的陰影因因?yàn)榉轿晃唤堑牟徊煌∏?/p>

13、好分別別落在山山的兩側(cè)側(cè)，有著著向陽與與背陽之之現(xiàn)象，正午十十二點(diǎn)的的陰影最最短。若若在此段段期間進(jìn)進(jìn)行航照照工作時(shí)時(shí)，則以以正午十十二點(diǎn)為為最佳攝攝影時(shí)刻刻，且需需盡量避避免在早早上九點(diǎn)點(diǎn)與下午午三點(diǎn)這這兩段時(shí)時(shí)間內(nèi)進(jìn)進(jìn)行拍攝攝，否則則恐有陰陰影過長長進(jìn)而減減少資訊訊的問題題所產(chǎn)生生。陳有蘭溪溪地區(qū) 20000 年年 9 月 223 日日陰影模模擬圖時(shí)間： 9:0012:0015:00Horiizonntall Annglee：1155.81911.32500.7圖3.2陳有蘭溪地區(qū)陰影模擬圖(黃，2002)Vertticaal AAnglle： 44655.5366.1若是能在在規(guī)劃航航線

14、時(shí)一一併將當(dāng)當(dāng)?shù)刂晃恢?、地地形、拍拍攝時(shí)間間納入考考量並由由軟體模模擬進(jìn)而而得知遮遮蔽對(duì)像像片的影影響，將將可掌握握最佳時(shí)時(shí)機(jī)的選選擇，且且對(duì)於減減少人力力、物力力與時(shí)間間上的花花費(fèi)較有有助益。四結(jié)果果討論雖然在此此次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)中，將將大甲溪溪地區(qū)的的基準(zhǔn)面面分為三三個(gè)級(jí)別別，但是是其分類類的依據(jù)據(jù)是可以以隨使用用者更改改的，若若將其級(jí)級(jí)別減少少，在規(guī)規(guī)劃上可可以減少少航高的的變化，不過需需要注意意比例尺尺、重疊疊率與製製圖精度度上是否否符合要要求，會(huì)會(huì)否因?yàn)闉槿绱硕袉栴}題發(fā)生。此外，由由於科技技的發(fā)展展，地貌貌的情況取得得亦不僅僅只侷限限在攝影影一法，假若今今使用LLIDAAR，而而非藉由由相機(jī)取取得地面面點(diǎn)的資資訊，在在不需在在意重疊疊率、陰陰影遮蔽蔽以及單單張照片片的涵蓋蓋面積，且各地地物點(diǎn)的的高程值值可在掃