本節研發具備公尺級量測精度之室內環景影像移動製圖技術，並可結合內 政部電子地圖之內外聯合導航圖資。本團隊自在 104 年度開始自主發展室內移 動製圖技術，針對相關技術進行文獻及專利蒐集，並設計一移動製圖系統，採組 合式方式將系統分為移動平台及酬載，而酬載可與移動平台快速組裝。相較過去 發展的移動製圖系統，本案今年因應大範圍、長時間及安全性作業更新系統，以 電動農機具作為移動平台，該平台可電動前進、後退，並於靜止時自動煞車，唯 控制方向時需人力介入，平台於作業完後以 12V 直流電充電，載重約 800kg，一 般而言，全負載可行走 30 公里。圖 2.1 為新室內移動製圖系統外觀，而表 2.1 為 平台規格。另外，本案針對硬體於實際作業的安全性及便利性更新，首先本案新 增一電力控制系統，各儀器皆有一獨立開關及保險絲，並新增時間脈衝的設定，
包含：1-10Hz、1-10 秒、輪轉 1-10 圈和手動輸出等方式，對於影像收集更易於 整理及符合攝影測量原理，而在安全性方面，除中央支架可摺疊縮小體積便於載 送，本案對推車所有硬體設備皆另外增設不鏽鋼外殼及鈍角處理，並採購兩座鋁 梯及訂作輪距卡榫，供推車移動至載送車輛軌道，以增加安全性。
圖 2.1 室內移動製圖平台 表 2.1 移動平台規格
平台所使用之定位定向系統為 iNAV-RQH-10018-iMAR，為導航級雷射陀螺
室內移動製圖系統
載重 800kg
大小 127*(74-124)*42.6
電壓 12V
行走距離 30 km
行走時速 3-5 km/hr
煞車系統 有
儀之慣性導航系統，該系統已整合慣性量測儀及 GNSS 衛星接收機，根據 104 年 度測試，該系統於純慣性模式下，5 分鐘左右之精度，約為 1 公尺以內，可用於 室內、外移動製圖作業。在遙測資料收集方面為使用 Ladybug5 環景相機，除可 6 個角度同時進行拍攝，並可進行拼接形成一張全景影像，可大幅提升瀏覽及作 業效率。另外，本案亦在 104 年度即開始發展 PointerMMS 軟體進行相關作業。
104 年度初步完成移動製圖系統之資料匯入至直接地理定位計算、興趣點三維絕 對座標測量及精度驗證功能，另外既有平面圖載入、數化及控制點轉換等功能。
另外，本團隊亦開發相關軟體-PointerMMS，包含系統直接地理定位率定、直接 地理定位量測、輸入既有平面圖、控制點、數化影像、儲存觀測量、輸出點位坐 標及平面圖等功能。圖 2.2 為軟體介面。
圖 2.2 軟體介面(直接地理定位量測及平面圖數化)
2.1.1 室內環景影像移動製圖的精度分析與圖資套合
Cam1 0.044 0.075 0.021 0.147 0.141 0.141 Cam2 0.049 0.073 0.021 0.174 0.076 0.174 Cam3 0.044 0.075 0.024 0.150 0.113 0.153 Cam4 0.044 0.074 0.022 0.155 0.116 0.152 Cam5 0.046 0.085 0.022 0.178 0.076 0.177 單位: Meter/Degree
表 2.3 直接地理定位分析
長約 20 分鐘，而於地下一樓處，以先前完成之部分控制點進行約制，其餘點則 以直接地理地位進行檢核點分析，表 2.4 為 18 個點經控制點約制之直接地理定 位分析結果，其三維精度約 42 公分。
圖 2.3 材料系地下停車場數化及軌跡套疊
圖 2.4 材料系地下停車場第二次測試軌跡
表 2.4 控制點約制之直接地理定位分析 (http://emap3.nlsc.gov.tw/emap/index.php/2014-04-15-10-55-20/2014-04-15-11-03-51 )
由上述可知，臺灣通用電子地圖儼然已成為國家重要圖資參考指標，故本團 可於 PointerMMS 新增功能將臺灣通用電子地圖導入軟體，作為室外圖資使用，
而進入室內時再切換成 PointerMMS 本體進行三維操作，同時可使用全景影像進 行三維目標物直接地理定位量測。
圖 2.5 初估作業程序及所需時間
為了驗證本系統作業程序，本案透過內政部地政司協助發公文，從海安路地 下停車場辦公處取得地下 1 樓平面圖，如圖 2.6，該停車場呈近似長方形，橫跨 5 條路，範圍過大，本案遂取橫跨 2 條路的長度約 200 公尺進行實驗。此次海安 路施測路線唯一長方形，對於公尺級精度的需求，其誤差累積主要依賴所使用的 慣性元件性能，其累績方式與時間有關，從理論推估約 2 分鐘需更新，以行走時 速 3~5(公里/時)算及約 100~150 公尺需更新一次，但是 104 年度測試本案室內製 圖系統軌跡精度，其結果顯示於 5 分鐘內精度仍在 1 公尺以內，故此次本案更 新時間約為 2 分半鐘，約為距離為 200 公尺。本案先於內業利用 PointerMMS 進 行數化，如圖 2.7，再於 105 年 11 月 3 日在臺南市海安路地下停車場施測，圖 2.8 為實驗軌跡及控制點坐標。本次實驗先於透空良好的環境下，進行初始化，
並搭載電梯至地下 1 樓行進約 200 公尺遠(來回約 400 公尺，歷時約 10 分鐘)，
再回透空良好處結束初始化。於內業先進行初步解算，並從相片及平面圖挑選控 制點，作為約制整體精度方法。本案於沿線設置 3 區控制點，每區約 6~10 點，
且需於其中一張影像均勻分布，而此次本案更新時間約為 2 分半鐘，約為距離 為 200 公尺，即為圖 2.8 中粉紅色區域。該些控制點為事先以傳統測量方式所量 測的控制點，足以符合 1 公尺製圖需求。
圖 2.6 海安路地下 1 樓平面圖
圖 2.7 PointerMMS 數化情形
圖 2.8 海安路地下停車場實驗軌跡及控制點坐標
當完成控制點解算後，再利用 PointerMMS 進行軌跡控制點反饋，如圖 2.9 及 2.10 所示，圖中右方為量測控制點，藍色的點為人工量測的控制點，綠色的 點表示控制點經由反投影計算於影像的位置，亦可作為評估影像外方位的準確 度，圖中下方表格為顯示利用控制點反饋所計算需改正的量，由人工方式決定是 否要用來改正。而中間黑色區域為改正前軌跡(紅)，及改正後軌跡(黑)，黃色的 點為相片的位置，而藍色線為改正的量及標示對應的相片。圖 2.9 軌跡中，兩尖 點為進入電梯，右上方為透空良好進行初始化的區域。圖 2.10 為軌跡中最遠的 區域，設置一控制區進行軌跡改正。
圖 2.9 控制點反饋 1
圖 2.10 控制點反饋 2
同時數化後的軌跡亦透過控制點，利用 Helmert 正形轉換，以保持圖形的不 變性。另外，本案今年度新增匯入底圖功能，可載入 Google、臺灣通用電子地 圖和 ArcGIS 底圖，圖 2.11 為軌跡與 Google 底圖套疊，精度分析將於明年度完 成。圖 2.12 為軌跡、數化平面圖及 Google 底圖套疊作業情形，展示軟體產製具 有真實尺度與絕對坐標圖資之能力。
圖 2.11 軌跡與 Google 底圖套疊
圖 2.12 軌跡、數化圖及 Google 底圖套疊作業情形
對於室內製圖應用，其需求相當廣泛且細緻，各個應用場景所需圖層不同，
尚需明確定義室內場景基本圖層，以停車場為例，如行車動線、行人動線、出入 口、電梯口、辦公室、繳費處、消防設備…等。誤差累積主要依賴所使用的慣性 元件性能，其累績方式與時間有關，根據本系統慣性元件性能，從理論推估約 2 分鐘需更新一次，以行走時速 3~5(公里/時)算及約 100~150 公尺需更新一次，但 是 104 年度測試本案室內製圖系統軌跡精度，其結果顯示於 5 分鐘內精度仍在
1 公尺以內，故未來可規劃實驗，設計 2 分鐘至 5 分鐘，其製圖精度變化。另外 目前 PointerMMS 仍然缺乏基本 GIS 功能，未來將持續擴充，例如依照各屬性輸 出圖層及屬性表。
2.1.2 室內狹小空間之替代製圖方案
由於未來適地性服務案例試辦，將於臺南市選定一個含大型室內公共停車 場之區域(臺南市海安路地下停車場)，待與場地管理單位協調同意進行實測之前，
本團隊擬先於國立成功大學測量及空間資訊學系系館，建置室內定位與適地性 服務測試場，進行教室導引服務。然而，雖然本團隊基於電動推車所開發之室內 移動製圖系統已具備實測能力，但本系系館僅有樓梯提供跨樓層之交通，同時受 限場地活動空間，使用之載台與設備都有體積的限制，使得該系統無法適用在該 場景。此外，雖然小型無人控制飛行載具可以適應這種場景，但因為無人控制飛 行載具之室內移動製圖系統尚在建置中(對應 107 年度發展公尺級低成本之可攜 式光達室內製圖系統)。因此測試場之建置將由行人配備搭載小型光達的簡易版 可攜式製圖系統掃描平面圖，但圖資的絕對定位與尺度調整將採傳統導線測量 之方式測定控制點。
系館導線測量是以附合導線的方式進行導線測量，主要分為主導線與子導 線，主導線是以系館後方草皮的兩個基樁經長時間靜態衛星測量後作為已知點，
經過各層樓的樓梯，最後到頂樓利用同樣經長時間靜態衛星測量的兩個已知點 進行閉合。子導線則是以主導線之導線點沿伸出去，用於進行細部點之測定。點 位分布如下圖 2.13 至圖 2.16 所示：
圖 2.13 一樓導線點與細部點分布圖
圖 2.14 二樓導線點與細部點分布圖
圖 2.15 三樓導線點與細部點分布圖
圖 2.16 四樓(頂樓)導線點與細部點分布圖
圖中橘色三角形為主導線，C5、C1、C3、C4 為已知點，藍色三角型則為子 導線，目的為延伸至系館內部測定各間教室內的細部角點，綠色圓點則是系館內 各細部角點。此次的導線測量，我們使用的已知點如下表 2.5 所示：
表 2.5 導線測量之已知控制點
編號 縱坐標(N) 橫坐標(E)
C5 2544390.136 170014.607 C1 2544373.738 170023.862 C3 2544353.879 170054.877 C4 2544361.870 170059.991
將主導線觀測結果於導線計算軟體可以算出所有子導線點的坐標、各導線
表 2.7 主導線水平坐標
點號 縱坐標 橫坐標 點號 縱坐標 橫坐標 C5 2544390.136 170014.607 M4 2544356.655 170042.242 C1 2544373.738 170023.862 M5 2544347.238 170040.927 C2 2544352.182 170035.957 M6 2544355.221 170041.930 M1 2544349.227 170026.775 C3 2544353.879 170054.877 M2 2544355.372 170041.544 C4 2544361.870 170059.991 M3 2544347.290 170041.195
表 2.8 子導線水平坐標
點號 縱坐標 橫坐標 點號 縱坐標 橫坐標 S1 2544356.721 170041.497 S6 2544349.346 170051.194 S2 2544350.123 170015.198 S7 2544348.245 170061.347 S3 2544354.918 170054.692 S8 2544347.199 170013.604 S4 2544354.561 170058.600 S9 2544353.295 170016.027 S5 2544345.759 170037.944 S10 2544354.794 170054.085
表 2.9 細部點水平坐標
點號 縱坐標 橫坐標 點號 縱坐標 橫坐標 O1 2544354.538 170037.517 P9 2544352.933 170057.904 O2 2544345.325 170027.871 P10 2544345.166 170056.421 O3 2544354.731 170043.163 P11 2544355.364 170060.495 O4 2544364.115 170041.855 P12 2544353.236 170060.328 O5 2544363.988 170043.842 P13 2544344.626 170067.024 O6 2544344.234 170042.300 P14 2544347.807 170028.017 O7 2544337.395 170026.698 P15 2544355.334 170028.518 O8 2544337.845 170021.841 P16 2544357.169 170037.695 O9 2544350.546 170023.124 P17 2544364.86 170042.122 O10 2544343.562 170017.158 Q1 2544364.842 170042.143 O11 2544356.04 170018.154 Q2 2544364.713 170043.899 O12 2544356.592 170011.210 Q3 2544344.561 170036.611 P1 2544344.183 170042.274 Q4 2544346.801 170007.569 P2 2544344.6 170036.670 Q5 2544348.844 170007.932 P3 2544348.095 170017.712 Q6 2544357.16 170037.706 P4 2544346.057 170017.541 Q7 2544345.841 170053.068 P5 2544346.87 170007.582 Q8 2544345.367 170057.441 P6 2544348.888 170007.825 Q9 2544364.16 170054.558 P6-2 2544356.088 170018.171 Q10 2544363.566 170058.909 P7 2544347.901 170042.720 Q11 2544355.411 170059.567 P8 2544355.522 170044.150 Q12 2544353.386 170059.394
各樓層之高程值可由三角高程測量得到，高程已知點為 C2，其高程值為 42.636 公尺，推算其他樓層知高程值如下表 2.10 所示：
表 2.10 各樓層高度
各樓層高程 使用點位 高程值
1F M1 41.473
2F M2 45.702
3F M3 49.857
在室內導線完成後，本團隊利用系館平面配置圖進一步數化，在具有已知平 面圖的場景，此法可以達到快速建置具有絕對比例尺與坐標的地圖，有控制點輔 助的場景下，更可以進一步提升精度，產製公尺級的室內地圖。平面圖建置流程
在室內導線完成後，本團隊利用系館平面配置圖進一步數化，在具有已知平 面圖的場景，此法可以達到快速建置具有絕對比例尺與坐標的地圖，有控制點輔 助的場景下，更可以進一步提升精度，產製公尺級的室內地圖。平面圖建置流程