內政部國土測繪中心 - casid.org.tw · 南投縣航遙測校正場航高 650m x(m) y(m)...

地形及海洋測量課蔡季欣102.8.16

內政部國土測繪中心

2

簡報大綱

內政部國土測繪中心測繪圖資簡介

UAS發展計畫

UAS簡介

UAS作業流程

成果展示

未來展望

3

本中心測繪圖資簡介

44

本中心測繪圖資業務簡介

1.基本圖2.通用版電子地圖3.國土利用調查成果

1.潮間帶資料2.海域基本圖

55

基本圖

測繪圖資介紹(1/2)

入口網站：http://bmap.nlsc.gov.tw/

66

陸域測繪圖資介紹(2/2)

通用版電子地圖（續）

入口網站：http://emap.nlsc.gov.tw/

77

地形圖測製方法

地面測量法

航空測量法

• 航空測量法優點

• 快速經濟

• 可以量測地面人員不易進入地區

• 相片涵蓋面積大，較不易受阻擋(解決地測通視問題)

• 因航測作業能量較地測高，且一定規模以上時航測成本約為地測成本二分之一，目前較大範圍數值地形圖測製方法，原則上以航測為主、輔以地面調繪補測作業方式進行。

88

測繪作業流程圖

★UAS航拍

99

航遙測載具

載人機航測

無人飛行載具系統（UAS）

衛星遙測

1010

無人飛行載具系統（UAS）特點

10

UAS機動靈活

效率高

建置成本低

安全性相對較高

多元化功能

天候限制較小

在測繪領域，對特定區域運用UAS，以其具機動性與可低空雲下航拍獲取高解析度影像特性辦理航拍作業，並達成協助防救災決策支援、局部區域測繪圖資更新、國土監測等三大主要應用目標。

11

UAS發展計畫

1212

UAS航拍技術發展歷程

97～98年度

探測感應器專案

發展UAS搭配地面測量車系統，以高機動性、低成本雙重考量，輔助航空攝影，加速空間資料的獲取及分析，提供空間資料庫系統即時的更新資訊。

99年度

自行研究案

將UAS影像成果進一步應用於基礎測繪圖資區域更新以及防救災緊急圖資供應，了解未來應用可行性，亦探討UAS獲取影像成果精度是否符合需求。

100～103年度

UAS發展計畫

為持續推動UAS航拍技術，本中心研訂UAS中長程發展計畫，期完善建立UAS搭配非量測型相機獲取地面影像資訊程序及流程，並快速產製正射影像成果，供各界使用。

1313

UAS發展計畫(100～103年)

計畫藍圖「測繪科技發展後續計畫」

之「發展無人飛行載具航拍技術作業執行計畫(100～103

年)」

• 建置UAS。（100年）

• UAS影像處理系統。

• 研訂UAS航拍與影像處理標準作業流程。

• 局部區域測繪圖資更新、防救災應變支援、國土監測之應用。

• 培訓本中心UAS作業人員。

1414

100~101年UAS專案成果

14

建置定翼型UAS。

完成辦理20區總面積合計約184平方公里以上之UAS航拍與影像處理作業。

• 支援國家災害應變中心南投縣和社溪堰塞湖緊急航拍任務；協助拍攝高雄市茂林區之潛勢災害區。

• 協助經濟部水利署、行政院農委會農糧署、台南市政府地政局、高雄市政府地政局等機關辦理UAS航拍並製作正射影像成果。

完成UAS及影像處理軟硬體升級。

完成UAS影像處理軟體整合。

15

UAS簡介

1616

無人飛行載具系統（UAS）（1/7）

UAS（國土測繪1號）組成：

定翼型無人飛行載具（UAV）

地面控制系統（GCS）

微波追蹤天線

遙控器等

16

UAV狀態

影像處理系統

UAV控制指令

UAV


UAS

1717


定翼型UAV基本規格

17

翼展 3.3 m

起飛重量 25 Kg

空速 100 Km/hr

續航力 2.5 hr

酬載 5 kg

升限 3600m

國土測繪1號

18


定翼型UAV的飛行力學與控制律較易掌握，載台較易進行酬載整合與設計，較適於大範圍帶狀航拍任務。

旋翼型UAV不需起降跑道，且具備滯空懸浮特性，較適於高機動性，以及小範圍特定地區航拍任務。

定翼型UAV 旋翼型UAV

1919


定翼型UAV主要酬載設備

5、2000萬畫素數位相機

2、飛行控制電腦衛星定位系統

4、GNSS、IMU

1、高頻無線通訊系統無線影像傳送系統

3、62C.C.航空汽油引擎

19

2020


數位單眼相機 Canon 5D2

• 鏡頭焦距：24mm或50mm

• 感測器大小：5616 X 3744 pixel（約2100萬像素）

20

相機類型 GSD（cm）焦距（mm）航高（m）像幅大小（m）

5D2 25 24 930 1404 X 936

5D2 25 50 1950 1404 X 936

21


數位相機內方位率定

• 因UAS使用非量測型相機，故需求得鏡頭之焦距、像主點、鏡頭透鏡畸變等內方位參數，以利於後續影像處理過程中修正相機系統性誤差。

• 利用室內率定場，以數位相機進行拍攝後，透過相關軟體自動辨識及計算參數。

2222



22

★UAV監控畫面

★即時傳輸影像

23

UAS作業流程

24

UAS航拍作業流程

向內政部申請核准

確認航拍區域

擬定航拍計畫

飛行區域航線規劃確認航高/空速安全性設定起降場地確認

確認天候條件符合航拍需求

執行航拍任務

獲取航拍影像

空域申請協調

天候條件

非以測繪為目的

Yes

Yes

No

Yes

以測繪為目的

Yes

NO

NO

國土測繪法規定

民航局最新航空公報AIC 04/2012 規定

25

UAS影像處理

產製快速拼接影像、環景影像• 利用軟體之影像自動匹配技術將多張影像拼接成單張影像

產製正射影像• 空中三角測量解算攝影站位置與姿態（X、Y、Z、ω、ψ、κ）、計算數值地形模型，將影像進行正射糾正

環景影像快速拼接影像

正射影像

A7_3D_0125.avi

26

影像處理成果精度（1/2）

彰化縣鹿港

航高

500m

X(m) Y(m) Z(m)

檢核點RMSE 0.17 0.18 0.40

GSD：13公分、自由網Sigma：4.1 um控制點固定網Sigma：4.2 um

△控制點 ○檢核點地面控制點分布與航空標

27

影像處理成果精度（2/2）

南投縣航遙測校正場

航高

650m

X(m) Y(m) Z(m)

檢核點RMSE 0.14 0.08 0.48

GSD：17公分、自由網Sigma： 2.6um控制點固定網Sigma： 2.9 um

△控制點 ○檢核點地面控制點分布與航空標

28

成果展示

29

101年UAS協助航拍區域

編號航拍區域用途需求機關（單位）

面積（公頃）

備註

1 苗栗縣卓蘭鎮監測經濟部水利署

工務組

693

2 臺東縣太麻里監測 651

3彰化二水、溪洲、

雲林荊桐等監測

經濟部水利署水文組

4062

4彰化二水、溪洲、

雲林西螺等監測

行政院農委會農糧署

300

5 臺南市關廟砲校開發監測臺南市政府地政局

1440

6 高雄市仁武區開發監測高雄市政府地政局

900

7 南投縣和社溪緊急災害應

變需求國家災害防救科

技中心300

30

成果展示-協助航拍（1/2）

土地開發監測

新興土地開發監測-高雄仁武區砲兵飛彈學校遷建-臺南市關廟區

31

成果展示-協助航拍（2/2）

水利系統、農作監測

★水利監測-苗栗縣卓蘭

★農作監測-彰化縣二水

★水利監測-臺東縣太麻里

3232

成果展示-緊急災害應變空拍（1/5）

南投和社溪堰塞湖前後期影像比對

32

★100年通用版電子地圖前期影像 ★UAS空拍影像

堰塞湖積水區

3333


快速拼接影像成果與套疊Google earth

33

3434


和社溪堰塞湖360度全景圖

34

35


花蓮台8線181.4k崩塌地

NLSC e-map標示位置102年5月6日中橫公路白沙橋附近發生崩塌，交通部公路總局為了解上方邊坡崩塌狀況，於5月8日委託本中心辦理崩塌路段航拍作業。本中心UAS團隊於5月10日上午抵達現場進行航拍，並於當日立即將影像成果提供公路總局參考，完成政府機關間橫向聯繫之航拍任務。

環景拼接影像

NLSC電子地圖標註崩塌地

36


崩塌地側拍與拼接影像

拼接影像側拍影像

3737

成果展示-國土開發監測應用

桃園機場捷運A7站週邊土地開發案

後期影像前期影像

建物拆除前建物拆除後

3838

成果展示-局部區域圖資更新（1/3）

花蓮縣壽豐鄉新豐平大橋（101年8月11日完工通車）配合本中心101年度基本圖修測作業，因台9線拓寬工程跨越壽豐溪之新豐平大橋於101年8月11日通車，基本圖使用之航拍影像為100年6月4日航拍之舊影像，因此選定本區辦理航拍作業，並製作正射影像、數值高程模型、向量圖等成果以作為局部區域圖資更新使用。

100年農航所影像101年UAS影像＋向量圖

39


嘉義縣樂野楓紅重建區

• 101.12.1完工

• 航高130公尺，GSD約4公分

UAS影像99年基本圖正射影像

40


嘉義縣逐鹿社區重建區

• 101.12.15完工

• 航高230公尺，GSD約6公分

UAS影像99年基本圖正射影像

41

UAS應用限制（1/2）

空域管制問題• 除經主管機關准許外，禁止於危險區、限航區、密集區域、油庫、變電所、發電廠、港口、主要道路、鐵道沿線、開闊地人口聚集處或其他法定禁止飛越地區等上空作業。（民航局AIC 04/2012航空公報規定）

影像處理問題• 相片量大、影像處理耗時：非量測型數位相機相幅小，以獲取同樣地面解析度（25公分）為例，UAS搭載非量測型數位相機（Canon5D2）拍攝之像片涵蓋範圍少於一般航測相機（DMC）四分之一。

• 若拍攝同樣面積區域，UAS相片數量為一般航測相機4倍以上，增加影像處理時間，因此適合小面積範圍之圖資更新作業。

42

UAS應用限制（2/2）

圖資更新有效測圖範圍•UAS使用非量測型數位相機，雖經自率光束法空三平差改善相機率定參數無法描述實際航拍時相機狀況之問題，但測圖過程中發現影像周圍之鏡頭畸變差仍存在且會影響立體測圖作業，因此測製過程中，以立體模型的有效測製範圍解決上述問題。

•立體模型的有效測製範圍是由每兩相鄰影像以其中心70%涵蓋範

圍所組成的模型。

影像1有效測製範圍

影像2有效測製範圍

立體模型有效測製範圍

4343

未來展望

以定翼型UAS搭配旋翼型UAS辦理航拍作業，建立多層次多載具UAS團隊，以因應不同任務需求。

精進防救災緊急應用UAS影像處理作業，提供災害初期量化地理資訊，供決策者即時研判災情與規劃救援行動。

持續配合本中心業務，如國土利用調查、通用版電子地圖、基本地形圖等圖資，針對地形地物變異大地區，進行局部圖資修測更新作業，以加速空間圖資更新速度。

研究UAS直接地理定位技術，減少控制點布設與提升影像處理效率，增進防救災或局部圖資修測效益。

進行災害潛勢區航拍作業，針對重點區域建立災前影像資料庫，供緊急災害發生時比對分析。

以UAS影像輔助3D城市建模，供城市建設規劃應用。

Thank you

感謝您的聆聽

44

內政部國土測繪中心 - casid.org.tw · 南投縣航遙測校正場 航高 650m x(m) y(m)...

Documents

內政部國土測繪中心 - casid.org.tw · 南投縣航遙測校正場航高 650m x(m) y(m)...