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攝影測量與 LiDAR 差異:各適合哪種工作

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法國國家測繪機構的 LiDAR HD 點雲,依分類上色,呈現法國國家圖書館周邊。
照片:FuzzyGeo,CC BY 4.0,來源 Wikimedia Commons。

攝影測量是從多張重疊的照片推算出地表的形狀:同一個屋角從三個位置拍到,就只可能位在一個地方。LiDAR 則直接量測這個形狀,記錄雷射脈衝從掃描儀射到地表再返回的時間。兩者都能產出點雲和表面模型。

一句話看差異

攝影測量看到的是相機看到的東西,有色彩。LiDAR 看得到樹冠下方的地面,但完全沒有色彩。

攝影測量LiDAR
感測器一般相機雷射掃描儀,要價數萬歐元
需要日光、紋理、70 至 80% 的重疊率與地表之間視線通暢,夜間也能作業
能看到樹冠下的地面不能能,穿過樹葉的縫隙
容易失效的情況水面、玻璃、積雪、單調的表面很少
最適合的成果真實色彩的正射鑲嵌影像地形模型與樹高

為什麼 LiDAR 看得到地面

一道雷射脈衝可以返回不只一次:先打到樹葉,再打到樹枝,最後打到地面。穿過枝葉抵達地面的脈衝,其最後一次回波就是地面點,累積足夠的地面點,就能為一片您從未見過林下地面的森林建出地形模型。相機沒有第二次回波。在密閉的樹冠下,任何一張照片裡都沒有地面,所以攝影測量只能給您樹冠頂部,再去猜測底下是什麼。

各種工作該選哪一種

  • 工地、採石場、沒有樹的道路。 選攝影測量。地表開闊、光線充足,客戶要的是正射鑲嵌影像,而且無人機的成本只是掃描儀的一小部分。
  • 森林底下的地面、樹籬網絡、夏季的河岸。 選 LiDAR。沒有其他方法看得到那裡的地面。
  • 淹水模型與排水。 一律用 LiDAR 地形模型。水往哪裡流,取決於樹籬底下那幾公分的高低差。
  • 樹高、建物高度。 能取得 LiDAR 就用 LiDAR,因為同一個感測器的地表減去地形,結果前後一致。這個相減的做法,請見 DSM 與 DTM 的差異。
  • 用模型萃取物件。 選攝影測量,因為偵測模型讀的是影像。AI Segmentation 是我們 TerraLab 為 QGIS 開發的外掛,它會在畫布上顯示的正射鑲嵌影像中,把屋頂、樹木和游泳池畫成多邊形。之後 LiDAR 還能派上用場,例如用高度分辨一間棚屋和一棟住宅。

大家常問的問題

LiDAR 比較準嗎?

在開闊、有紋理的地面且有良好控制點的條件下,兩者的精度相近,無人機作業時都在幾公分上下。攝影測量找不到可比對特徵的地方,就是 LiDAR 勝出的地方:植被、單調的表面、陰影。

LiDAR 在夜間或穿過雲層時能用嗎?

夜間可以,因為它自帶光源。穿過雲層則不行,脈衝會被散射。

有免費的 LiDAR 資料嗎?

歐洲和美國的大部分地區都有。法國透過 IGN 公開 LiDAR HD 圖磚,英格蘭由環境署公開 1 m 的模型,美國地質調查局則公開 3DEP。這些資料都能直接在 QGIS 中開啟。

QGIS AI 專區整理了 AI 在 QGIS 中能做與不能做的事。攝影測量的成果與其接縫問題,請見正射鑲嵌影像與正射影像的差異。