航空測量學與遙感探測 申論題歷屆試題與參考架構

高考三級,民國 102~112 年共 11 份試卷、49 題,其中 48 題附參考答題架構。考這一科的類科:測量製圖。本頁列出歷年全部題目,參考架構只列開頭的「破題」,完整的答題架構、關鍵字與作答提醒請到站內查看。

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112 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    共線條件(collinearity condition)是解析攝影測量的基礎,也是串連像片空間與物空間的橋梁,請回答下列問題。

    (一)繪圖說明共線條件。(5分)

    (二)推導並列出共線式。(需清楚說明各符號代表意義) (10分)

    (三)說明如何以共線式解算後方交會,那些是未知數、那些是觀測量、那些是已知,至少需要多少個控制點。(5分)

    (四)說明如何以共線式解算前方交會,那些是未知數、那些是觀測量、那些是已知。(5分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    共線條件指攝影中心、像點、對應地面點三者位於同一直線上。本題依序完成圖解、推導、後方交會與前方交會四小題,重點是把符號定義交代清楚。

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  2. 2

    常見的數值高程模型有:「數值高程模型(DEM)」、「數值地表模型(DSM)」、「數值建物模型(DBM)」、「數值道路模型(DRM)」及「正規化數值地表模型(nDSM)」等5種。(每小題5分,共25分)

    (一)請參考下圖,繪圖標示出上述5種模型。

    (二)詳細說明上述5種模型之定義。

    (三)列表說明如何以航空攝影測量方式測製上述5種模型。

    (四)列表說明如何以光達測量方式測製上述5種模型。

    (五)分別舉例說明5種模型之應用場合。

    (25 分)

    參考架構・破題

    五種模型的差別在於「描述到哪一層表面」:DEM 是去除地物的裸露地表,DSM 是含地物的最上層表面,DBM、DRM 是從 DSM 中只保留建物或道路的成果,nDSM 則是 DSM 減 DEM 得到的地物相對高度。作答以題圖剖面為主軸,五小題逐一對應。

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  3. 3

    遙感探測所使用的多光譜光學感測器依掃描成像方式可分為橫掃式(across-track或whiskbroom)、推掃式(along-track或pushbroom)及像幅式(frame)三種。

    (一)請繪圖說明3種掃描方式,並說明現役中的商用遙感探測光學衛星大多採用何種掃描方式。 (5分)

    (二)我國福衛五號拍攝全色態影像及多光譜影像之像底點幾何解析度(GSD)為何。(5分)

    (三)請由成像原理說明為何光學遙測衛星之全色態影像幾何解析度通常都高於多光譜影像。(5分)

    (四)請列表說明上述三種掃描成像方式之優缺點。(10分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    三種掃描方式的差異在於偵測器排列與成像的時間、幾何關係。本題先圖解,再談福衛五號解析度、全色態與多光譜的差異,最後列表比較。

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  4. 4

    某生取得某地區之光學遙測衛星影像後,透過某演算法逐像元進行土地覆蓋類型分類。經比對地真資料後,發現分類為水體的像元中,有228像元確實為水體,但有12像元其實是建物區、2像元其實是草地;分類為裸露地的像元中,有216像元確實為裸露地,但有95像元其實是建物區、1像元其實是玉米田;分類為林地的像元中,有365像元確實為林地,但有4像元為水體、228像元其實為建物區、5像元為玉米田、5像元為草地;分類為建物區的像元中,有398像元確實為建物區,但有2像元為水體、110像元其實為裸露地、2像元為林地、8像元為玉米田、3像元為草地;分類為玉米田的像元中,有191像元確實為玉米田,但有1像元為水體、3像元為裸露地、49像元為林地、133像元為建物區、77像元為草地;分類為草地的像元中,有220像元確實為草地,但有1像元為水體、19像元為林地、84像元為建物區、36像元為玉米田。請問:

    (一)請依題幹數據製表列出混淆矩陣(confusion matrix或error matrix),矩陣內應包含欄小計(column total) 、列小計(row total)及總計(total)。(10分)

    (二)請列出生產者精度(producer’s accuracy)的公式,說明其定義,計算並列出各類地物生產者精度,並針對計算出的數字說明其代表意義。 (5分)

    (三)請列出使用者精度(user’s accuracy)的公式,說明其定義,計算並列出各類地物使用者精度,並針對計算出的數字說明其代表意義。(5分)

    (四)請計算並列出整體精度(overall accuracy),並以實際數字說明其代表意義。(5分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    本題是以誤差矩陣評估分類精度。以列為分類結果、以欄為地真,逐格填表後再算各精度指標。題幹數據我已核算,可對照。

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111 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    請繪圖並配合文字說明「像主點」(Principal Point)、「視準像主點」(Principal Point of Autocollimation, PPA)、「對稱像主點」(Principal Point(25 分)of Symmetry, PPS)之意義。

    (25 分)

    參考架構・破題

    三種像主點都與像平面上「主光軸交點」有關,差別在定義基準不同:幾何、儀器校正與傾斜像片的等角性質。作答以圖解為主,文字定義為輔。

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  2. 2

    使用無人飛行器為載具,配置消費型非量測相機(Consumer grade non-metric,進行攝影測量,其垂直方向的不確定度遠較平面位置的不確定camera)度為高。請說明可能的影響因素與對應的改善方法。(25 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    UAV 搭配非量測相機時,高程精度較平面差,主因是攝影幾何與相機模型的系統誤差。本題應分「原因」與「對策」兩大段,逐項對應。

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  3. 3

    使用無人飛行器為載具進行攝影測量,其空間對位可以採用於機體上觀測之外方位,以及地面上之佈標點。今若欲產製採用「2001 臺灣高程基準」(TWVD 2001)及「1997 臺灣大地基準」(TWD97)之地形圖,請規劃其空間對位相關之作業方式。(25 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    本題核心是「基準一致」:影像對位成果須同時符合 TWD97 平面基準與 TWVD2001 高程基準。UAV 外方位由 GNSS 提供的是橢球高,必須經大地起伏轉成正高,控制點則須採用正確基準成果。

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  4. 4

    「主成分轉換」(Principal Component Transformation)常應用於多光譜影像特徵擷取與維度縮減。請說明「主成分轉換」方法之原理。(25 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    主成分轉換(PCT/PCA)是針對多波段影像波段間高度相關的特性,透過線性正交轉換,把資料轉到新的互不相關座標軸,將大部分資訊集中在前幾個主成分,達到降維與特徵擷取。

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110 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    下圖為凸透鏡成像示意圖,其中 A1 為物點,oA1 為物距,a1 為 A1 在像平面上的成像,iA1 為像距,f 為焦距。A1 a1 光軸雙凸透鏡 像平面oA1 iA1

    (一)請列出製鏡者公式(lens formula),並以製鏡者公式說明使用定焦鏡頭相機時,對焦(或稱調焦)所調整的參數為何。(5 分)

    (二)請繪圖並說明「模糊圓(circle of confusion)」與「景深(depth of field)」之定義。(5 分)

    (三)請說明類比相機與數位相機的模糊圓分別由相機內何項因素決定。 (5 分)

    (四)請繪圖說明在模糊圓大小相同的條件下,不同光圈直徑對景深的影響。(5 分)

    (五)若要在臺灣西部沿岸都會區進行航高 3000 m 的航空攝影測量,請由景深及快門的需求考量,綜合評估光圈如何設定。(5 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    本題以凸透鏡成像串連對焦、模糊圓、景深與光圈,最後落到航空攝影的實務:航高遠大於焦距,物距近似無窮遠,景深不是限制,光圈設定應以快門速度(控制像移)與鏡頭成像品質為主要考量。

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  2. 2

    為測製某地像片比例尺為 1:5,000 之正射影像圖,以配備 305 mm 焦距鏡頭、230 mm × 230 mm 像幅之航空攝影相機進行垂直攝影。航線前後重疊(endlap)為 60%,左右重疊(sidelap)為 30%。測區範圍近似矩形,東西向邊長約 10 km,南北向邊長約 6 km。若以航帶數最少為前提來規劃航拍任務,請問:

    (一)航高不得超過多少?(5 分)

    (二)請繪圖並以文字說明如何規劃航線及如何計算航帶數。(10 分)

    (三)航帶數最少為何?(5 分)

    (四)總拍攝張數最少為何?(5 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    本題為航拍任務規劃:先由比例尺與焦距求航高,再由重疊率求航線間距與拍攝基線,最後算航帶數與張數。以下數值為推算,請自行複核。

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  3. 3

    航空測量及遙感探測常提及空間解析度(Spatial Resolution) 、輻射解析度(Radiometric Resolution)、光譜解析度(Spectral Resolution)、時間解析度(Temporal Resolution) ,請回答下列問題:

    (一)分別舉例說明上述四種解析度之定義。(8 分)

    (二)製表比較「有人飛機航空攝影測量」 、「UAV 航空攝影測量」 、「光學遙測衛星測量」在這四種解析度上之高低差異。(12 分)

    (三)從四種解析度的差異來說明這三種測量方式最適合的應用場景。 (5 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    四種解析度是遙測資料能力的四個面向,三種測量平台在此有明顯取捨。作答依「定義舉例→表格比較→應用場景」三段推進。

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  4. 4

    針 對 遙 測 影 像 中 的 像 元 分 類 時 , 可 分 為 「 監 督 式 分 類 ( supervised classification)」、「非監督式分類(un-supervised classification)」和「混合式分類(hybrid classification)」三種方法,請回答以下問題:

    (一)分別舉例並說明三種分類方法之異同。(10 分)

    (二)製表舉例說明何謂誤差矩陣(error matrix) 、誤授(commission) 、漏授(omission)、生產者精度(producer’s accuracy)、使用者精度(user’s accuracy)、整體精度(overall accuracy)。(15 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    影像分類方法依是否事先提供訓練樣本區分為三類;分類後須以誤差矩陣評估精度。本題兩小題,第(二)小題以表格佔多數分數。

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109 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    由於COVID-19肺炎疫情影響,很多單位或機構使用紅外線熱像儀對進入人員進行非接觸式體溫測定,試說明其所依據之電磁輻射原理,並概述其所偵測得輻射能量與人類身體表面溫度之關係(假設人類身體皮膚之輻射放射率ε=0.98)。(25分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    紅外線熱像儀屬被動式熱紅外遙測:任何溫度高於絕對零度的物體都會放射電磁輻射,偵測人體表面在熱紅外波段的放射能量,再經放射率修正反推表面溫度。作答要把黑體輻射定律與放射率、輻射溫度和動力溫度的關係串起來。

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  2. 2

    試繪簡圖說明應用推掃式(Pushbroom)數值航空影像進行正射糾正(Ortho- rectification)之原理,及進行正射糾正時須具備那些資料?(25分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    推掃式影像每一條掃描線各自是一次中心投影,沿飛行方向則是隨時間變化的平行投影,因此每條線有自己的外方位參數。正射糾正就是以 DEM 為基礎,逐一地面網格點反求其在影像上的位置並重新取樣,消除傾斜與地形起伏造成的位移。

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  3. 3

    說明使用多時期福爾摩沙衛星五號(FORMOSAT-5)多光譜影像(含藍光、綠光、紅光、近紅外線等四個波段)進行監督式地表覆蓋分類以了解植被變化趨勢之程序,並概述常採用之三種分類法則(Classifier)之決策原理。(25分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    多時期監督式分類的關鍵在於影像前處理使不同時期可比較、訓練樣區代表性,以及分類後精度評估與變遷分析。後半段要說清楚至少三種分類器如何做決策。

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  4. 4

    使用無人航空載具(UAV)搭載非量測型數位相機(焦距 f = 3 cm、面狀感測器尺寸3864(u)×2192(v)像元、像元大小d=1.45μm) ,若欲拍攝平坦地面解析力5cm、前後重疊為60%之垂直攝影影像(飛行方向為感測器長軸方向) ,試回答下列問題:

    (一)求UAV距地面有效航高及空中基線長度。 (10分)

    (二)若於該等影像上之有效航高中誤差  H   5 m 、像元對點中誤差為1.0 像 元 , 試 估 算 由 立 體 像 對 共 軛 像 點 影 像 坐 標 分 別 為(u a , va )  (2500, 1200) 、 (u a' , v a' )  (1500, 1200) ,應用視差公式(Parallax Equations)計算該地面點之高程中誤差(  hA )。(註:影像坐標系統以影像左上角為原點 (u 0 , v0 )  (0, 0) ,u往右為正、v往下為正)(15分)

    (25 分)

108 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    一部空照相機之正方形像幅每邊長為 23 cm,焦距為 15 cm,以垂直攝影方式採 60%之重疊,回答下列問題: (每小題 10 分,共 20 分)

    (一)計算基線航高比(Base to Height Ratio)。

    (二)立體量測時,若平面定位中誤差為 20 cm,請估算其高程中誤差。

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題是立體像對幾何精度的基本計算:先由像幅與重疊率求像片上的基線長,再除以焦距得到基線航高比;高程精度則與基高比成反比。

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  2. 2

    福爾摩沙衛星五號之遙測儀採用線列式掃描儀(Linear Array Scanner)進行推掃式掃描(Push Broom Scanning)。請繪圖並說明其成像之幾何特性,且描述其方位參數之數學形式。(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    線列式推掃掃描儀每次只成像一條線,影像是逐線隨時間累積而成,因此其幾何屬於「線中心投影」,外方位參數隨時間變化,需以時間函數描述。作答要繪圖、說幾何特性,再寫出數學模式。

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  3. 3

    就平坦地進行空中傾斜攝影的影像,若已量測足夠的地面控制點,擬進行影像糾正以產生無傾斜移位之影像,請回答下列問題:

    (一)提出數學公式。(5 分)

    (二)提出坐標轉換計算程序。 (5 分)

    (三)條列產生無傾斜移位影像之計算程序。 (10 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    平坦地區沒有地形起伏位移,傾斜像片與水平地面之間是平面對平面的中心投影,可用二維射影轉換(八參數轉換)描述。以控制點求參數,再逐點轉換與重新取樣,即可得到消除傾斜位移的糾正影像。

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  4. 4

    有一空照立體像對(Stereo Pair)其左右兩像之內、外方位參數均已知。就重疊區中左像上之一點 a 擬於右像上搜尋其共軛像點(Conjugate Point或 Homologous Point)。假設⑴各參數及 a 點之像坐標量測誤差均忽略不計,且⑵無遮蔽,則 a 之共軛像點 a′應位於右像上的某條直線上。請輔以圖示,提出決定該直線之計算程序。 (20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    這是核線(epipolar line)幾何:左像點 a 與左右兩投影中心構成核面,核面與右像平面的交線即核線,共軛點 a′必在其上。內外方位已知時,可由投影光線上取兩個不同深度的物點投影至右像,連線即得該直線。

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  5. 5

    擬使用航測技術施測五千分之一比例尺之基本地形圖,請提出測圖計畫之工作要項及重點內容。(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    航測測製 1/5000 基本地形圖是一套完整作業流程,測圖計畫要從規範依據、精度需求出發,依序規劃航拍、控制、空三、立體測圖、調繪、編纂與檢查,並交代品質管制與成果。

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107 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    請說明背向散射(亦稱回波散射,Backscatter)與雷達成像之關係以及地形如何影響雷達影像強度(Strength)?(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    雷達是主動式微波遙測,影像亮度即地表回到天線的背向散射強度。背向散射受雷達系統參數與地表參數共同控制,而地形會改變局部入射角,產生亮暗差異與幾何變形。

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  2. 2

    以光達技術或影像技術均能產製三維密點雲(Dense point cloud),試比較此兩種產製密點雲技術於方法、程序及點雲品質上的異同點。(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    光達是主動式直接量測三維坐標,影像密點雲則由多視角影像經密匹配間接重建。兩者成果形式相同,但量測原理、作業流程、精度與點雲特性差異很大,作答宜以比較表加文字說明。

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  3. 3

    在攝影測量任務常使用到控制點,試說明控制點於前述任務中的功能以及如何選定合適的控制點品質與控制點分布?(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    控制點是把影像坐標系統連接到地面坐標系統的橋樑,提供定向與平差的外部基準,並作為成果精度評估依據。答題要分「功能」、「點位品質」、「分布」三部分。

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  4. 4

    請比較共線方程式與直接線性轉換式相同與相異處,並說明此兩模式用於方位解算及物點定位任務各自適合扮演的角色及成效。(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    共線方程式是嚴密的物理幾何模式,以內外方位參數描述中心投影;直接線性轉換(DLT)則把同樣的投影關係改寫成 11 個線性參數,不需內方位與初始值。兩者本質相同,差在參數化方式、線性與否、穩定性,因此在方位解算與定位中扮演不同角色。

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  5. 5

    請說明為何在進行雙像前方交會計算時,沿著基線方向的像點量測誤差不會反映在改正數(亦稱殘差,Residual)上?針對前方交會,如何有效修正沿著基線方向的量測誤差?(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    雙像前方交會的觀測量有四個(兩張像片各一組 x、y 像坐標),未知數只有物點三維坐標三個,多餘觀測數只有一。沿基線方向的量測誤差(x 視差誤差)會被「深度」這個未知數吸收,所以殘差看不出來。作答要先用幾何說明「為何吸收」,再提出增加多餘觀測與幾何強度的修正方法。

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106 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    試說明 K-means 群集分析技術應用於多光譜影像非監督式分類之步驟,並概述一般採用之二種分類法則。(25 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    K-means 是最常用的非監督式分類,以像元在多光譜特徵空間的距離反覆疊代求得群集中心,不需事先提供訓練樣區。作答先寫完整步驟流程,再說明分配像元時常用的兩種判定法則。

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  2. 2

    空載光達(Airborne LiDAR)常應用於產製地表點雲(Point cloud)資料,試繪簡圖說明其系統組成、必備元件及功能、單點觀測資料與計算其三維座標之公式。 (25 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    空載光達以雷射測距結合 GNSS 定位與 IMU 姿態,直接求得地面點三維坐標。作答要畫出系統組成圖,逐一說明元件功能,再列出單點的觀測量與坐標計算式。

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  3. 3

    試說明航空影像應用光束法區域平差(Bundle Block Adjustment)之目的、求解之未知數、採用之條件及其線性化方程式。(25 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    光束法區域平差以每一條像點光束為基本單元,用共線條件式同時解算整個區域所有像片外方位與連接點地面坐標,是最嚴密的空中三角測量。作答依「目的、未知數、條件、線性化方程式」四段寫,數學式要完整。

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  4. 4

    試說明航空影像用來製圖時,影像地面涵蓋(Ground coverage)需有重疊之目的,並繪簡圖說明前後重疊(Endlap 或 Forward overlap)、左右重疊(Side lap 或 Side overlap)及其與有效模型(Neat model)之關係。(25 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    航攝影像要求重疊,是為了構成立體像對以量測三維坐標,並確保整個測區無空隙且能串連成區域。作答先說明目的,再畫圖說明前後重疊、左右重疊與有效模型的關係。

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105 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    試繪圖說明某物點 A 經中心透視投影於電子感光元件上成像時,造成成像像點 a 偏移的原因有那些?可以如何改正?試說明之。(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    理想中心透視下物點、投影中心與像點三點共線,實際成像時像點會因相機本身、大氣、地球曲率、像片傾斜與地形起伏等因素偏離理想位置。作答先畫共線示意圖,再分類列出偏移原因與對應改正方法。

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  2. 2

    試以圖示並輔以文字說明何謂航空影像的 Space Intersection?以最小二乘法解算Space Intersection 時,影響其解算精度之因素有那些?如何提升其解算精度?(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    空間前方交會是已知兩張以上像片的內外方位,由同名像點光線交會求地面點坐標。作答先以圖和共線式說明原理,再分析影響精度的因素,最後對應提出提升精度的作法。

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  3. 3

    試分別繪圖說明航空正射影像製作的兩種方式,並分析比較何種方式較優。(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    正射影像製作是以 DEM 消除高差位移與傾斜影響,將中心投影影像轉為正射投影。主要有直接法(由影像推到地面)與間接法(由地面推回影像)兩種,作答要各畫流程圖並比較,結論是間接法較優。

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  4. 4

    航空攝影測量空中三角測量的目的為何?目前較常用的是那兩種處理方式?何種處理方式最常用?原因為何?(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    空中三角測量是以少量地面控制點,透過像片間的連接關係加密控制並求得像片方位,是航測製圖的關鍵程序。作答依目的、兩種處理方式、最常用方式與理由三段寫。

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  5. 5

    航空攝影測量時,於空中三角測量平差品質確認之後製作一千分之ㄧ數值航測正射影像時,正射影像之品質受那些因素影響?試說明之。(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    空三品質確認後,正射影像的品質取決於糾正所用的高程模型、影像本身、糾正與鑲嵌處理以及成果檢核。大比例尺(一千分之一)正射影像對幾何與建物傾倒特別敏感,作答要分幾何品質與影像(輻射)品質兩大面向說明。

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104 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    試說明實施航空測量作業時採用地面已知點作為全控制點(Total Control Points)之檢測方法與容許誤差。(25 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    全控制點是平面與高程坐標均已知的地面控制點,其正確性直接決定空三與製圖成果。採用地面既有已知點時,必須先檢測其點位是否保存完整、坐標是否仍可靠,再依規範容許誤差判定可否採用。作答要寫出檢測流程、方法與判定原則。

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  2. 2

    試繪圖說明以調制轉換函數(Modular transfer function; MTF)測定數位航空相機透鏡系統解像力之方法。(25 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    調制轉換函數描述成像系統把物體不同空間頻率的對比度傳遞到影像的能力,是評估數位航空相機透鏡系統解像力的客觀指標。作答要定義調制度與 MTF,再畫圖說明測定方法(正弦或條紋標靶法、刃邊法),並說明如何由 MTF 曲線判讀解像力。

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  3. 3

    針對雷達影像,回答下列問題:

    (一)何謂地表粗糙度(Surface Roughness)?(10 分)

    (二)何謂雷氏條件(Rayleigh Criterion)?(10 分)

    (三)請說明地表粗糙度為 0.5 cm 對入射角度為 45°之 Ka 波段(波長=0.86 cm)、X 波段(波長=3.2 cm)及 L 波段(波長=23.5 cm)雷達返散射之影響。(5 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    雷達返散射強度受地表粗糙度、入射角與波長共同決定;同一地表對不同波段可能「光滑」也可能「粗糙」。本題先定義粗糙度,再以雷氏條件量化判斷,最後代入數值比較三個波段。

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  4. 4

    遙測影像資料常藉由影像融合(Image Fusion)技術來提升其應用價值。請回答:

    (一)何謂影像融合(Image Fusion)?(10 分)

    (二)試舉例說明全色銳化(Pan-Sharpening)影像融合方法之原理及步驟。(15 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    單一感測器難以同時兼顧高空間解析度與高光譜解析度,影像融合即整合多源影像的互補資訊;全色銳化是最常見的應用,以高解析全色影像提升多光譜影像的空間細節,同時盡量保留光譜特性。

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103 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    光學遙測主要是探測物體的電磁波反射訊息,請說明下列問題:請繪圖說明清水、濁水、黏土與森林的波譜反射率曲線(Spectral reflectance curve)之差異性(波長範圍從 0.5~1.2 μm)。(12 分)請繪圖說明若要使用衛星影像來進行優養化(Trophic State)水質問題監測,請問具有何種波段的資源衛星影像最為合適?理由為何?(8 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    不同地物因物質組成而在可見光到近紅外有特有的反射率曲線;繪出四條曲線並說明成因,再依優養化指標(葉綠素 a、藻類)的光譜特徵選擇合適波段。

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  2. 2

    遙 測 影 像 分 類 時 , 經 常 使 用 參 數 型 的 最 大 概 似 分 類 器 ( Maximum Likelihood Classifier),請問:最大概似分類法當中的高斯密度函數(Gaussian density function)值要如何的定義?(8 分)上式在推求何種參數後,將可描述某一特定像元在一特定地表覆蓋物分類時的統計機率?(4 分)若已有 A 與 B 兩個類別機率,請繪出對於一個未知樣本,如何判斷其所屬類別機率之示意圖?(4 分)使用最大概似分類法時,若分類的統計特性非常態分布,則此分類方法會有何種不正確的結果?(4 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    最大概似分類法假設每一類別的光譜值呈多變量常態分布,以訓練樣本估計平均值向量與共變異矩陣後,計算未知像元屬於各類的機率,指派給機率最大者。

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  3. 3

    通常使用影像的誤差矩陣(error matrix)來表示分類問題的精準度,以監督式分類法(supervised classification)概念為例,若有 A 與 B 兩類,請用圖、表、文字與公式說明下列問題:請繪圖說明一個完整的分類程序。(5 分)請繪出誤差矩陣表,何謂 Omission error 與 Commission error?上述值與 error matrix 的關係為何?何謂整體精度?(10 分)何謂 Kappa 值?(5 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    分類結果必須以參考資料檢核;誤差矩陣將分類結果與參考資料交叉列表,可導出漏授誤差、誤授誤差、整體精度與 Kappa 值。

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  4. 4

    數位影像匹配(Digital Image Matching)之目的為找尋兩張影像當中的共軛點位(image conjugate points ),其方法可分成兩大方向: 1. feature-based matching algorithms(FBM)與 2. area-based matching algorithms(ABM)。請說明:針對上述兩種方法分別舉出具體方法論的簡單說明。(10 分)這兩種方法之差異及優缺點。(10 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    影像匹配是自動化攝影測量的核心;特徵式匹配先萃取特徵再比對描述,面積式匹配直接比較視窗內灰度,兩者在精度、速度與穩健性上互補。

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  5. 5

    衛星影像資料經常面對畸變(Distortion)問題時,會對其資料進行一系列校正程序,請問:請 試 述 影 像 成 像 時 系 統 性 畸 變 ( Systematic Distortion) 以 及 非 系 統 性 畸 變(Nonsystematic Distortion )問題?(8 分)請繪圖說明影像幾何糾正之程序步驟。(4 分)在影像幾何校正部分,使用多項式模式(Polynomial Model)來改正。請寫下 2階多項式的基本定義,並指出不同階層之係數其校正功能為何?(8 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    衛星影像的幾何誤差可分可由軌道與感測器參數預測的系統性畸變,以及隨機變動的非系統性畸變;前者多由地面站預先改正,後者需以地面控制點與多項式等模式糾正。

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102 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    解釋中心透視投影在理想成像(ideal imaging)時之共線特性?在前述特性下推演之共線方程式具備那些元素?藉由光學透鏡實際成像(actual imaging)時,其成像途徑相較於理想狀態,有何改變(須說明理由)?(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    共線條件是攝影測量的基本數學模式:理想中心投影下物點、投影中心與像點共線;實際光學系統與大氣使光線偏離直線,須在共線方程式中加入系統誤差改正。

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  2. 2

    框幅式相機(Frame camera)所拍兩張具重疊之影像,欲利用量測共軛像點(conjugate point)完成相對方位(relative orientation)解算,回答下列問題:

    (一)可採用何種解算方法?(5 分)

    (二)所採用的觀測量及解算的未知參數各為何?(5 分)

    (三)最少的共軛像點量測個數為多少?(5 分)

    (四)相對方位參數解算品質受制於那些因子?(5 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    相對方位是恢復兩張影像攝影當時的相對位置與姿態,使所有共軛光線成對相交而建立立體模型;可用共面條件或共線條件解算,未知數 5 個。

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  3. 3

    倘內方位參數未率定完善(亦即內方位數值仍有偏差),若欲進行共軛像點前交,試比較引用(a)直接定向定位(或稱直接地理定位)之外方位參數與(b)施行不含自率(without self-calibration)的光束法區域平差所獲致的外方位參數,兩種方式所獲致前交點位坐標品質是否相同?(20 分)(給分依據所述理由之詳實性及正確性而定)

    (20 分)

    參考架構・破題

    兩者品質通常不相同。直接地理定位的外方位是 GNSS/IMU 實測的物理量,不會吸收內方位偏差;不含自率的光束法平差以地面控制點約制,求得的外方位會部分吸收內方位偏差(投影補償),在控制範圍內前交成果通常較佳。

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  4. 4

    針對光學影像及雷達影像之比較,回答下列問題:

    (一)描述兩者成像電磁波來源及傳遞途徑?(5 分)

    (二)兩者的地面取樣距離(ground sample distance, GSD)是如何決定的?(10 分)

    (三)兩者影像判讀(image interpretation)之差異性(倘針對同一地區之影像)?(5 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    光學影像為被動式、中心投影或推掃成像,記錄地物反射特性;雷達影像為主動式、側視測距成像,記錄返散射與距離。成像原理不同,決定了解析度的計算方式與判讀方法。

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  5. 5

    以航空攝影測量及空載光達(airborne LiDAR)技術生產三維點雲(point cloud),試比較兩者之方法、地形地物呈現效果以及物點坐標之平面精度相對於高程精度之表現?(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    航空攝影測量以多視角影像匹配間接產生點雲,空載光達以雷射測距結合 GNSS/IMU 直接量測點位;兩者在獲取原理、植被穿透、紋理資訊與精度特性上互補。

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題目來源:考選部考畢試題查詢平臺(政府資訊公開資料);參考架構為本站自撰,僅供準備方向參考,非官方標準答案。最後更新:。