報告人：劉濠雄 中央研究院人社中心GIS專題中心

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1 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

2 大綱 前言 街景測量車 結論

3 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)

4 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

5 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]

6 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

7 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

8 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）

9 Lidar車載移動測繪系統 製造商:奧地利

10 Lidar車載移動測繪系統 製造商:加拿大

11 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

12 Lidar車載移動測繪系統 Overhead Line Surveys

13 街景車載移動測繪系統 Google街景車 http://www.google.com 圖片來源:

14 街景車載移動測繪系統 GARMIN 實景調查車 圖片來源:沈宗杰

15 街景車載移動測繪系統 製造商:荷蘭 行動繪圖車 TomTom

16 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:

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

18

19 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，

20 從街景影像中快速取得3D GIS資料

21 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

22 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)

23 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)

24 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= D=8.18 e.g. Point to point distance

25 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

26 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

27 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

28 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

29 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

30 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

31 整合系統應用

32 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