報告人：劉濠雄 中央研究院人社中心GIS專題中心 街景測量車應用初探 報告人：劉濠雄 中央研究院人社中心GIS專題中心

大綱 前言 街景測量車 結論

前言 製圖測量與GIS技術正面臨革新的時代 如何快速收集空間資訊並節省成本？ Lidar、3D GIS、街景影像 傳統測量往往要靠大量前期規劃、作業時間以及屬性調查作業，時間較長，且需要大量外業人力，成本高 移動式測繪系統(Mobile Mapping System)

傳統測量獲取GIS資料方式 現地大地測量 利用影像進行人工數化 測角、測距：全測儀 測坐標：GPS 取得航照、衛星影像 人工數化 輔以地面調查 GIS Data = 點、線、面 坐標、距離、角度 影像 現地大地測量：費力、費時 衛星、航照：經費、更新較為不易

移動式測繪系統(MMS) 定位感測器 測量感測器 移動平台（載具） 直昇機 船 飛機 汽車 本圖修改自[El-Sheimy, 1996] Odometer:輪胎里程計 Laser or Lidar 多種感測器與各類載具的搭配應用 與傳統測量方式比較，行動測繪系統的測量方法更快捷、更經濟且資訊更新較容易 直昇機 船 飛機 汽車 本圖修改自[El-Sheimy, 1996]

資料取得方法比較 傳統方法 費時費力 易有人為誤差產生 測量易受環境限制 移動式測繪系統 快速方便 標準解算流程 只要載具能到就能測

目前已建置的行動測繪系統 空載移動測繪系統 無人空載(UAV)移動測繪系統 車載移動測繪系統 大範圍調查、技術成熟、成本高、空域申請不易 小範圍調查、技術發展中、成本低、空域申請不易 車載移動測繪系統 大範圍調查、相關技術蓬勃發展中、收集到得資料品質細緻、使用時無須申請 依載具來分類

車載移動測繪系統 依測量感測器來分類，可以分成兩大類： Lidar車載移動測繪系統： 街景車載移動測繪系統： 光達(Light Detection And Ranging)感測系統 用於精準測量、土木工程 街景車載移動測繪系統： 影像式感測系統 用於GIS資料收集 需特別注意目前很多車載移動測繪系統同時載有Lidar及相機 （目前趨勢是一台載具上同時具有以上兩種系統）

Lidar車載移動測繪系統 製造商:奧地利 http://www.riegl.com/

Lidar車載移動測繪系統 製造商:加拿大 http://www.optech.ca/lynx.htm

Lidar車載移動測繪系統 精準、快速、但較不直觀、建模仍需要大量後處理作業、價格貴

Lidar車載移動測繪系統 Overhead Line Surveys

街景車載移動測繪系統 Google街景車 http://www.google.com 圖片來源: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Google_Street_View_Car_in_Chinatown,_Toronto.jpg

街景車載移動測繪系統 GARMIN 實景調查車 http://www.garmin.com.tw/index.html 圖片來源:沈宗杰

街景車載移動測繪系統 製造商:荷蘭 行動繪圖車 TomTom http://www.teleatlas.com/index.htm

街景車載移動測繪系統 加拿大卡加立大學空間資訊工程學系研發 VISAT測量車 http://www.ucalgary.ca/ 圖片來源: http://web1.nsc.gov.tw/public/Data/popsc/2007_105/9608-01-02.jpg

街景車載移動測繪系統 Topcon IP-S2　Lite Cyclomedia Earthmine Yotta 17

Topcon IP-S2 Lite街景測量車特點 整合GPS 及 IMU成直接定位系統(Direct Georeferencing) 可以在影像上直接量測尺寸、座標，並可以跟臺灣TDW97座標系統整合 使用車載錄影機、快速取得3D GIS資料 720度全景影像收集 影像重疊率高 去除死角 增加解算自由度 與商用GIS軟體高度整合 GPS是透過外部系統來進行定位 很容易因為遮蔽造成無法定位，所以需要利用慣性導航系統(INS)來輔助 通常使用慣性量測單元（IMU）:陀螺儀探測相機姿態、加速度計探測目前速度 目前是使用D-GPS (SBAS)解算為submeter精度，

從街景影像中快速取得3D GIS資料

資料處理流程 資料獲取 資料後處理 GIS應用 (Data Acquisition) (Post Process ) (GIS Application ) Camera position extracting characteristic point Driving suggestions Drive less then 50km/h Sudden acceleration, sudden braking, abrupt steering, reversing, K-turn and U-turn should be avoided. Keep distance 5 m or more distance between yourself and forwarding and following car 3D量測 Images georeferencing CG擴增 Add attribute GIS資料數化

坐標解算基本原理 如何求解坐標-前方交會 己知：A、B兩點坐標、α、β 求解：P點坐標 P (xp , yp) A B (x1 , y1) (x2 , y2)

坐標解算基本原理 如何求解坐標-前方交會 多相片重疊，可增加求解自由度 P (xp , yp) D A B C α β D A B C 多自由度求解利用平差可增加精度 (x4 , y4) (x1 , y1) (x2 , y2) (x3 , y3)

GIS應用：量測 可量測影像上任一位置的3維座標 計算兩點之間的距離、高差、坡度 e.g. Point to point distance H=32.0995422 D=8.18 e.g. Point to point distance

GIS應用：擴增電腦動畫 可在影片/影像中加入3D電腦動畫，進行模擬預視

GIS應用：物件管理 利用街景影像來針對物件(大樓、路樹、電線桿、號誌）進而進行管理

GIS應用：建立3D GIS資料 利用街景影像建立3D模型、及GIS屬性資料，進而進行管理

Distance between two points.：１～２０ｍ 測量精度 Accuracy validation (relative error) Distance between two points.：１～２０ｍ Distance Average error margin Max Standard deviationσ Car Side① 10ｍ 3.7ｃｍ 8.4ｃｍ 4.0ｃｍ Car Side② 11.2ｃｍ 28.8ｃｍ 10.0ｃｍ ※31Points ※30Points Distance Average error margin Max Standard deviationσ Car Front 10ｍ 5.7ｃｍ 13.3ｃｍ 4.5ｃｍ 15ｍ 6.2ｃｍ 9.7ｃｍ 6.5ｃｍ ※7Points 相對位置精度10cm左右，1/1000地形圖的測圖精度要求在20~30cm 絕對精度（直接定位精度）需要有控制點或導線，單依靠DGPS則不可能優於1公尺 Analytical time:1000 Frame/h Animation Record Time・volume of data)：１TB・5hours

街景測量車應用領域 施工、運輸、救災前基本量測 取代傳統路調，加速GIS圖資更新 快速災損評估 應用於3D數位城市建模(City Modelling ) 資產管理系統 工程設計規劃模擬 虛擬觀光導覽系統

小結 街景影像彌補傳統航測垂直攝影時，地面或低樓層建物影像遮蔽問題 利用直接定位系統，街景測量車可快速有效獲取GIS資料 街景測量車機動性高，可隨環境變更載台，即可作業，有利更新圖資 參考街景影像進行都市規畫決策將更為直觀 應用於快速災損評估

整合系統應用

展望 多元載台與感測器的整合運用 結合擴增實境技術，街景影像將成為新世代的GIS圖台：三維影像地理資訊系統 空載系統對低樓層建物影像易受到遮蔽，而車載系統屬近景攝影，攝影距離較短因此影像涵蓋範圍較小，對於高樓層的建物則不易處理