第一章 緒論
第一節 研究動機與目的
較具規模之無人飛行載具(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)由軍事應用 所發展，美國軍方將 UAV 定義為不需乘載駕駛員，並可事先規劃飛行任務 及酬載感測器，飛行時透過無線電設備在半自動或全自動下執行飛行任務 (Eisenbeiss, 2004)。與傳統航測相比，UAV 被視為一種新的攝影測量平台，
可依據任務需求選擇飛行高度以及感測器，除了航空攝影測量，還可應用 監控(Horcher and Visser, 2004; Zhou et al., 2005)、作物監控(Kise et al., 2005;
Laliberate, et al., 2007) 以 及 要 求 精 度 之 古 蹟 數 位 典 藏 及 維 護 (Grammatikopoulos et al., 2007)。於要求精度之圖資測製時，傳統航測因載 具及航攝相機體積較龐大且需乘載駕駛員，無法以較低航高飛行。相較之 下，與大型載具相比可更機動性獲取空間解析度較高之影像，雖無法如大 型載具酬載大像幅感測器供大區域圖資製作，但於小區域之圖資更新卻相 當適合。且 UAV 具機動性且可依據任務需求選擇飛行高度，獲取空間解析 度較高之影像，並可在多雲天候條件下於雲下拍攝取像(Hruska et al., 2005)，
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Patias et al., 2007)、地形圖(Li, 2011)、數值地型模型(Eisenbeiss and Zhang, 2006; Haarbrink and Eisenbeiss, 2008)及三維模型建置(Pueschel et al., 2008)。
甚至在建置三維虛擬城市時，亦可由 UAV 獲取高解析度的側拍影像，經適 當的影像糾正後，可作為三維建物模型側面紋理來源(Küng et al., 2011)。
上述所提及於要求精度圖資測製時，航拍影像需先精確定位定向，方 法 分 為 直 接 地 理 定 位 (direct georeferencing) 以 及 間 接 地 理 定 位 (indirect georeferencing) 。所 謂直接地 理定位， 即由 高精度全球 定位系 統 (Global Positioning Systems, GPS)與慣性導航系統(Inertial Measurement Unit, IMU) 整合而成的定位定向系統(Positioning Orientation Sytems, POS)獲取航拍時 載具的定位定向資訊，再經過系統率定(boresight calibration)即可將定位定 向成果歸算至相機外方位參數，免除空中三角測量(Aerial Triangulation, AT)，
後簡稱空三。其中 IMU 的精度與體積、重量成正比，當 IMU 精度越高其 體積重量也就越大，一般商用 UAV 將無法負荷。目前雖有研究針對 UAV 影像直接地理定位，但僅使用 GPS 單頻載波相位觀測量(carrier phase)以後 處理動態差分定位獲得優於導航型之 GPS 三維定位資訊，並搭配導航級姿 態參數，致使研究成果其均方根誤差達公尺級，精度無法應用至要求精度 的圖資測製(Bláha et al., 2011; Chiang et al., 2012)。
因此，UAV 影像欲應用於要求精度的圖資測製時仍需透過間接地理定 位，所謂間接地理定位是透過航測空三平差的作業程序，量測適當地面控 制點(Ground Control Points, GCPs)及其在影像對應的像點坐標與影像間的 連結點(tie point)坐標後，配合精確的相機參數，透過共線式條件以最小二 乘法原理解算 UAV 航拍影像於物空間的成像位置與姿態(即外方位參數)。
由於控制點之控制測量需耗費大量勞力、時間及成本，一旦測製區域為山 區或不易到達之處，將造成控制點取得不易或成本增加。若可減少地面控
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降低(Ackermann, 1997; Bilker, 1998; Friess, 1990)。現 今 一 般商 用 UAV 平台大多使用單點定位 之 GPS 定位成果與 AHRS(Attitude and Heading Reference System)提供飛行載具三維坐標以及 姿態參數，其精度不如傳統航測載具所酬載 POS 系統，雖可作直接地理對 位，但精度不佳，僅適用於不要求精度的土地利用調查及災難救援 (Bendea et al., 2007; Eisenbeiss et al., 2005)，對於要求精度圖資測製應用仍是有所侷 限。國土測繪中心(2010)於「100 年度發展無人飛行載具航拍技術作業案」 位(Virtual Base Station - Real Time Kinematic GPS, VBS-RTK GPS)技術，藉 以提升 UAV 所酬載 GPS 模組之定位精度，輔助 UAV 影像精確定位定向。
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立 政 治 大 學
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內國土測繪中心所建置之 e-GPS 服務，產生虛擬基準站觀測量，再以 RTK 定位技術以即時或後處理方式，求得 UAV 精確飛行軌跡，提供空三平差中 高精度空中控制資訊。
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Coupled Device, CCD)體積相當小僅數毫米且無法拆卸，造成 GPS 天線至相 機投影中心偏移量無法量測。過去文獻提及線性漂移參數(drift parameters)可克服 GPS 天線至相機投 影中心偏移量量測不完全所引起之系統誤差(Blankenberg, 1992)，而掛載於 LPS(Leica Photogrammetry Suite)上的空三平差軟體 ORIMA(ORIentation MAnagement)作者 Hinsken(2002)提出以線性漂移參數中常數項可克服 GPS 天線至相機投影中心偏移量未量測之問題；於其他文獻則是提及此線性改 正參數除可克服 GPS 空間歸算及時間內插不完全所引起之系統誤差外，亦 可解決 GPS 定位過程因週波脫落(cycle slip)導致整數週波未定值(integer ambiguity)解算不精確之問題，甚至坐標基準不同亦可透過此參數部分克服