數位掃描資訊建構都市景觀現況之研究以臺北市建國南北路為例

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研究生：	張青堼 Ching-feng Chang
論文名稱：	數位掃描資訊建構都市景觀現況之研究以臺北市建國南北路為例 Using 3D long-range laser scanner to build digital urban townscape. A case study is Jian-Guo expressway (10th Ave.).
指導教授：	施乃中 Naai-Jung Shih
口試委員:	王惠君 Huey-Jiun Wang 邱奕旭 I-hsu Chiu
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	設計學院 - 建築系 Department of Architecture
論文出版年：	2008
畢業學年度：	96
語文別：	中文
論文頁數：	264
中文關鍵詞：	長距離3D雷射掃描、資料庫建置、建國南北路、都市景觀、都市掃描
外文關鍵詞：	3D long-range laser scan, cityscan, building codes
相關次數：	點閱：245 下載：18
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都市的發展至今，仍普遍依賴二維平面的資訊系統，或建構單純的數位都市模型，作為規劃、設計等使用，然而，對於發展快速與複雜多變的都市現況來說，二維資訊或單純的三維模型的建構，除難以有效且確切的記錄現況資訊外，同時，也無法滿足現今資訊使用的需求。以往廣泛應用於工業設計領域的掃描技術，近幾年來隨著掃描技術的發展、範圍的加大、精確度的提升與技術日趨成熟等原因，而擴大了至都市範圍的應用，因此，便藉由掃描記錄的方式，作為都市數位化三維模型的建構工具。
本研究目的，在於掃描都市景觀，建立數位化的現況景觀資訊。本研究以臺北市建國南北路，作為都市景觀掃描記錄的對象，量測的距離約為6.5公里，包括：高架部份、兩側建築立面、重要路口、人行、車輛等，總計外出掃描48次，架設68個掃描點(地面27個、制高點41個)，進行全區的環場掃描，包含1148個結合點的掃描，並彙整掃描操作時的經驗，作為日後都市環境掃描記錄時的參考。其次，經本研究建構後的現況資料，可針對建築、都市等的使用層面，探討點雲的相關應用，如圖面繪製、資料庫建構、法規檢核、生命週期探討等，另與航照圖、數位地形圖套疊，除有助於了解都市實際的現況變化情形外，同時，可提供作為多元的資訊使用。本研究，並將掃描之成果，建置上網供民眾瀏覽，以擴大其使用之層面與價值。

The purpose of this study is to simulate construction a 3D urban environment model (3DUEM) by laser scanner. This study is to construct Jian-Guo expressway (10th Ave.) by scanning aim (including bridge, intersection, townscape, etc.), and creating of virtual 3D city models. For the recent years, laser-scanning has been used in collecting for more information. Laser scanned point clouds can be used in further 3D modeling of the city more than the traditional surveying. Another purpose of this study is to offer further strengthen complete database for Scholarly research etc. 3D scanner is used to describe and get more local details information for users by Internet, such as leadership, management, information system management and many more. Therefore, this study is hoped to become as a reference of in the city scan.

圖目錄	XI
表目錄	XVII
第一章 緒論	1
1前言	1
2研究目的	1
3研究範圍	2
4內容大綱	2
5研究架構	3
6相關詞語定義	4
第二章 相關應用與文獻回顧	5
1概述	5
2照相測量法相關應用	5
3掃描操作與應用	9
3.1掃描原理介紹	9
3.2相關應用	9
第三章 建國南北道路景觀資訊掃描操作	15
1掃描範圍	15
2研究使用設備介紹	15
2.1 3D雷射掃描器	15
2.2輔助設備	16
3掃描計畫	17
3.1初期掃描計畫	17
3.2修正後的掃描計畫	17
4點雲資料結合處理	21
4.1點雲結合檢驗方式	22
5點雲定位與圖幅分割說明	23
5.1點雲資料的定位操作	25
5.2點雲圖幅切割說明	25
6掃描限制與對策	26
6.1高度影響	26
6.2掃描切角	27
7影響掃描因素彙整	29
8掃描作業時間彙整	34
9小結	35

第四章 現況資料建構於建築、都市的相關應用	37
1相關軟體概述	37
1.1Cyclone軟體	37
1.2Geomagic studio軟體	38
1.3Leica cloudworx軟體	38
2地標性建築、景觀、設施及市民生活的量測記錄	38
2.1沿線地標性建築的記錄	39
2.2建國橋下空間的使用記錄	39
2.3景觀、設施呈現	41
2.4道路現況的記錄	45
2.5市民生活的量測記錄	48
2.6其他	51
3點雲資料的處理及應用	54
3.1點雲資料處理方式	54
3.2點雲資料的相關應用	56
4點雲貼圖影像的應用	60
4.1貼圖定位的選擇說明	60
4.2貼圖影像擷取注意事項及貼圖後的檢驗方式	61
4.3貼圖重製的相關應用	62
5點雲與其他量測資料的分析比對	65
5.1地形圖與航照圖套對比較	66
5.2點雲與地形圖套對比較	67
5.3點雲與航照圖套對比較	68
5.4點雲、航照圖與地形圖三者比較探討	70
5.5點雲輔助描繪地形圖與航照圖套繪比較	72
5.6點雲輔助3D模型的建置	72
5.7模型建置後的相關應用	73
5.8小結	75
6掃描於土地、建築之生命週期的應用	76
6.1規劃、設計階段	76
6.2施工階段	76
6.3管理及維護階段	77
6.4拆除階段	79
7掃描於法規層面的分析、探討	79
7.1臺北市現行法條統計	79
7.2騎樓、招牌廣告比對操作說明	80
8建國沿線建築風格樣式的探討	86
9小結	93
第五章 網頁資料庫系統的建立與呈現	99
1網頁與資料庫系統建置概述	99
1.1作業環境與介紹	99
1.2使用軟體介紹	99
2網頁建置與呈現	99
2.1網頁建置	99
2.2頁面規劃與呈現	100
2.3點雲圖幅索引導覽說明	101
2.4重要路口、地標性建築索引導覽說明	102
2.5資訊檢索系統使用說明	103
第六章 結論與後續研究	105
1結論	105
2研究限制	105
3後續研究與建議	106
參考文獻	109
附錄	113
附錄 A 掃描設備規格表	113
附錄 B 掃描成果	115
附錄 C影像拍攝曝光值設定參考	123
附錄 D掃描環場影像成像原理與貼圖重製處理	125
附錄 E掃描作業記錄	131
附錄 F 點雲結合記錄	233
附錄 G建國沿線都市景觀的剖立面呈現	235
附錄 H數位航照影像規格表	241
附錄 I法條索引	245
附錄 J 其他	261
附錄 K會評記錄	263

                                

中文
1. 交通部運輸研究所，基地開發交通衝擊評估作業手冊之研擬，民國89年4月。
2. 吳敏漳，3D雷射掃描於施工進度及流程記錄上之應用，碩士論文，國立台灣科技大學，民國93年。
3. 沈鴻濤，3D雷射掃描應用於大木匠師王益順與陳應彬木構造藻井空間分析：以台北市龍山寺、孔廟、指南宮三座廟宇之藻井為例，碩士論文，國立台灣科技大學，民國93年。
4. 林承陽，3D雷射掃描在歷史建築數位模型之建構：以臺北市大龍洞保安宮為例，碩士論文，國立台灣科技大學，民國93年。
5. 法務部，國土測繪法，民國96 年3 月。
6. 姜智勻，3D雷射掃描在歷史建築數位保存模型之網路系統整合應用：以三峽祖師廟為例，碩士論文，國立台灣科技大學，民國96年。
7. 陳信宏，3D雷射掃描在施工變位分析上之應用，碩士論文，國立台灣科技大學，民國92年。
8. 黃森田，3D雷射掃描在施工過程數位記錄上之應用，碩士論文，國立台灣科技大學，民國92年6月。
9. 楊灥媜，3D雷射掃描技術在古蹟修復上之應用：以臺北市市定古蹟總督府山林課宿舍為例，碩士論文，國立台灣科技大學，民國96年。
10. 廖才詠，3D雷射掃描在歷史建築數位管理系統之應用：以台北市大龍峒保安宮為例，碩士論文，國立台灣科技大學，民國93年。
11. 蔡宗旂，3D雷射掃描在歷史建築數位模型之建構與應用：以長福巖三峽祖師廟為例，碩士論文，國立台灣科技大學，民國96年。
12. 鍾斌賢，李白峰，楊益誠，林聰武，使用共平面特性切割八元樹進行階層式點的簡化，會議論文，2006電腦圖學研討會(CGW 2006)，民國95 年7 月。

英文
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3. Arponen, M., “From 2D Base Map to 3D City Model,” UMDS '02 Proceedings, Prague (Czech Republic) 2-4, I.17-I.28, October 2002
4. Bae, H.A., Kim, M.R., Shin, S.Y., Kim, H.A., Yoon, C.S., “An Application of Photogrammetry Measuring Technology to Parametric Modeling of Korean Traditional Wooden Structure,” Cyberjaya (Malaysia) 18–20, pp. 139-146, (CAADRIA), April 2002.
5. Berridge, P., Brown, A., & Knight, M., “One City to Go: A Multi-modal Approach to Delivering City Data,” Cyberjaya (Malaysia) 18–20, pp. 057-64, Helsinki (Finland), (CAADRIA), April 2002.
6. Bourdakis, V., “On Developing Standards for The Creation of VR City Models,” Architectural Information Management, pp. 404-409, (eCAADe), 2001.
7. Brenner, C. & Haala, N., “Rapid Production of Virtual Reality City Models,” GIS - Geo-Informationssysteme 12(3). pp. 22–28, (CUMINCAD), 1999.
8. Burt, R., Warden, R., Gonen, O., Srinivasan, V., “Digitally Documenting D-Day: The use of Close Range Digital Photogrammetry at Pointe du Hoc, ” Proceedings of the 9th Iberoamerican Congress of Digital Graphics, Lima (Peru) 21-24, vol. 2, pp. 634-639, (SIGRADI), November 2005.
9. Groetelaars, N.J. & Amorim, A., “Levantamento Fotogramétrico Digital Da Capela De Nossa Senhora Da Escada,” Proceedings of The 8th Iberoamerican Congress of Digital Graphics, Porte Alegre – Brasil, (SIGRADI), 2004.
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11. Knight, W. & Carter, D.J., “Photogrammetry as an Aid to Lighting Design for Industrial Interiors,” Connecting the Real and the Virtual - design e-ducation, Warsaw (Poland) 18-20, pp. 494-501, (eCAADe), September 2002.
12. Maher, A.M. & Burry, M.C., ” Hybridized Measurement: Interpreting historical images of Sagrada Família Church in Barcelona using CAD-based digital photogrammetry, ” Connecting the Real and the Virtual - design e-ducation, Warsaw (Poland) 18-20, pp. 448-455, (eCAADe), September 2002.
13. Petric, J. & Maver, T., “Digital Prototyping in the Architectural Design Studio,” Proceedings of the 7th Iberoamerican Congress of Digital Graphics, Rosario Argentina 5-7, pp.190-192, (SIGRADI), November 2003.
14. Petric, J. & Maver, T., “Virtual Reality, Rapid Prototyping and Shape Grabbing - A New Generation of Tools in The Architectural Design Studio,” Digital Design. pp. 13-16, (eCAADe), 2003.
15. Schnabel, M.A. & Kvan, T., “3D Crossover - From 3D Scanning to Digital Modelling, Rapid Prototyping and Physical Depiction,” Architecture in the Network Society, pp. 304-311, Copenhagen (Denmark), (eCAADe), September 2004.
16. Schnabel, M.A., Kuan, K.S., & Weidong, L., “3D Transformations - 3D Scanning, Digital Modelling, Rapid Prototyping and Physical Depiction,” pp. 227-238, Seoul Korea, (CAADRIA), April 2004.
17. Shih, N.J. & Wang, P.H., “Study on Construction Inaccuracies between Pointcloud and Building Construction Models,” pp. 623-632, Seoul Korea, (CAADRIA), 2004.
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19. Shih, N.J., “A Construction Site in a Scan-based Digital Representation,” Tainan (Taiwan) 13–15, pp. 423-432, (CAAD futures), 2003.
20. Sternberg, H. “Deformation Measurements at Historical Buildings with Terrestrial Laserscanners,” IAPRS Volume XXXVI, Part 5 Dresden 25-27, pp. 303-308, September 2006.
21. Visintini, D., Fico, B., Cosilla, F., Guerra, F., “A 3D Virtual model of The gorizia downtown (Italy) by matching aerial and terrestrial surveying techniques,” CIPA Symposium, Torino, 2005.

參考網站
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2. CUMINCAD, http://cumincad.scix.net/cgi-bin/works/Home , 2007.
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5. Inspeck, http://www.inspeck.com/, 2007.
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10. 中華民國內政部，http://www.moi.gov.tw/，2008。
11. 中華民國法務部，http://law.moj.gov.tw/，2008。
12. 內政部土地測量局，http://www.nlsC.gov.tw/ ，2008。
13. 內政部建築研究所，http://abri.gov.tw/，2008。
14. 內政部營建署，http://www.cpami.gov.tw/，2008。
15. 行政院主計處，http://www.stat.gov.tw/，2007。
16. 群立科技，http://www.geoforce.com.tw/，2007。
17. 農林航空測量所，http://www.afasi.gov.tw/，2008。
18. 臺北市建築管理處，http://www.dba.tcg.gov.tw/，2005。
19. 臺北市政府法規委員會，http://www.law.taipei.gov.tw/，2008。
20. 臺北市政府都市發展局，http://www.udd.taipei.gov.tw/，2008。

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