多平台定位技術應用實例之回顧

加拿大卡加利大學空間資訊工程系利用該系自有的空載移動遙 測製圖技術發展森林火點直接定位系統(Wright, 2004)，該系統可以即 時提供森林火點之坐標，其即時直接定位平面精度為 3 公尺。該系統 配備了數位攝影機、熱感相機與 INS/GPS 整合定位定向系統，如圖 2.34 所示。

大陸武漢大學於 2000 年初期亦積極發展移動測繪技術，目前仍 以車載系統為主，如圖 2.35 所示。武漢大學目前已具備多感測器系 統整合、觀測量處理、自有率定技術、直接定位模組與豐富的實際作 業經驗(Li et al., 2001)。

WADGPS

Water Bombers Spotter aircraft

Hot spot/Fire is detected at Position ?

FFIS

4 圖 2. 34 森林火點直接定位系統(摘自 Wright, 2004)

圖 2. 35 武漢大學所發展之車載移動測繪系統(Li et al., 2001) Wang 等人(2008)年利用車載系統進行道路邊線的萃取。成果顯 示其可利用拍攝的影像萃取出所有可見的車道線，包含中央分道線與 車道分隔線，並將測得的成果建立於 GIS 資料庫中，轉換成公用的格 式，未來可提供大眾使用。

Gajdamowicz 等人(2007)整合了數位相機、車載光達與 INS/GNSS

定位定向系統發展了 Visimind MMS，如圖 2.36 所示。本系統的特殊 之處在於定位定向演算法，可以整合來自事先於測量區域佈置之控制 點，藉由攝影測量反投影定位定向系統之位置、雷射掃描儀所提供之 定位定向系統與控制點之距離觀測量，以減低在都市地區因 GNSS 訊 號遮蔽之影響而導致定位定向解精度變差之效應。其原理為透過一定 數量的地面控制點來彌補 GNSS 衛星數量之不足。本系統成功地應用 於土耳其伊斯坦堡古城區之數位典藏計畫，本案成果顯示該系統在 GNSS 訊號遮蔽區域作業之平面定位精度在 10 公分，而高度為 5 公 分。

圖 2. 36 Visimind MMS 與作業實例(摘自 Gajdamowicz et al., 2007) Coppa 等人(2007)利用前述卡加利大學發展的個人攜帶式系統進 行硬體與軟體功能更新，如圖 2.37 左所示，並應用於火山活動相關 之製圖應用，該地因巷道狹小所以無法利用空載與車載移動遙測製圖 系統作業，如圖 2.37 右。以同時量測 10 張照片之結果為例，在物距 為 20 公尺條件下，本系統平面與高度定位精度分別為 20 公分與 30 公分。

圖 2. 37 個人攜帶系統與作業實例(摘自 Coppa et al., 2007) Wei and Coyne(2008) 提 出 結 合 空 載 合 成 孔 徑 雷 達 干 涉 技 術 (Interferometric Synthetic Aperture Radar, IFSAR)與 INS/GNSS 定位定

向系統的空載移動遙測製圖系統，如圖 2.38 所示。因為搭載了高精 度的 INS/GNSS 定位定向系統，所以本系統可以在無地面控制點的操 作模式下直接提供高精度參考大地水準面之 DEM、重力場資料與正 射影像。與現有大地水準面模型相較之下，本系統所提供的大地水準 面模型之相對精度為 5 至 10 公分。

Note: STAR-3i uses GPS ground station for differential processing; no

other ground control points are required.

圖 2. 38 空載 IFSAR 製圖系統(摘自 Wei and Coyne, 2008) Hu 等 人 (2008) 探 討 利 用 搭 載 了 INS/GNSS 定 位 定 向 系 統 的 LEICA 空載移動遙測製圖系統 ADS40 於 1/10000、1/5000、1/1000 與 1/500 等不同比例尺之製圖應用效益評估。實驗結果顯示本系統與 傳統航測相機所提供之結果顯示，該系統於無地面控制點輔助的模式 中可符合 1/10000 之製圖精度，但若要符合 1/5000 或更高之製圖精 度，則需要少量控制點之輔助。

Graefe(2011)開發移動式車載遙測製圖系統，搭載高性能掃描儀 和多台照相機做為感測器，藉由設計可彈性的系統模組，達到許多不 同的測量任務。該系統已應用於公路建設的監測、鐵路隧道調查等應 用，而實驗成果顯示，其平面與高程定位精度皆可達到小於公分等 級，因此未來可應用於更多艱困的測繪地區，包含道路建設，隧道監 控或機器人轉向等開發研究。

Pyka 等人(2011)利用雷射掃瞄儀搭載於空載遙測製圖系統，進行 鐵路測量及軌道相關數據的蒐集，針對不同的點雲密度及飛行高度進 行一系列的研究與分析。由實驗證明，雷射掃瞄儀可成功置於空載系 統，藉由表面匹配演算法調整參數，可成功獲得鐵軌位置，適當的分 類點雲坐標，當高度為 500 公尺時，已可成功接收其激光束反射訊 號，強度值已相當穩定，同時獲得的圖像與掃描數據皆可成功應用。

而初步成果顯示，其均方根誤差值約可達到 0.05 公尺。

Li 等人(2011)發表陸基移動遙測製圖系統(L-MMS)，搭載雙頻

GNSS 接收接、慣性測量儀、CCD 攝影機與相機，進行公路交通設施 與交通標誌自動化檢測與分析。經由初步成果顯示，系統可成功接收 公路硬體設施，並可成功檢測到小於數十公分的道路裂縫，於標記損 壞成功辨識比例不低於 85%，成功偵測交通標誌比例超過 90%，其 交通標誌測量精度可達 2〜5 公分。

日本山葉發動機株式會社 2003 年發表的 RMAX Type II G，如圖 2.39 所示，主要應用於節省農業事務成本，大幅提升農業方面之運 用，如：噴灑農業或肥料、植物生育觀察、播灑種子等應用。此外也 進行一系列北海道有珠山的災害觀測與三宅島的火山監測，如圖 2.40 所示，達到了實際運用的目標。由此可得知自動導航 UAV 為未來之 主要趨勢，而其應用也將隨之愈來愈廣泛。

圖 2. 39 Yamaha RMAX Type II G

圖 2. 40 宅島火山監測成果