本計畫104年度採用本中心公務車改裝車移動測繪系統，搭載高精度定位定向元件(全球導航衛星系統GNSS、慣性導航元件IMU)、8部工業級相機(910萬像素)及輪速計等，並開發監控軟體於儀器運作時進行運作情形之監控。105年度辦理車載移動測繪系統定位定向解算軟體、像片量測軟體、購置4台高階繪圖電腦、試辦個人攜行式移動測繪系統等作業。106及107年度發展車載光達系統(Mobile LiDAR System, MLS)。108年度辦理車載光達系統率定方法之研究並規劃建置率定場。109年度辦理車載光達校正系統方法確認、校正領域認證作業先期評估及精進MLS定位精度研究等作業，並於交通部運輸研究所運輸技術研究中心（改制前港灣技術研究中心，以下簡稱運技中心）建置車載光達系統校正場。110年度建置車載光達校正系統及申請「財團法人全國認證基金會」（Taiwan Accreditation Foundation，TAF）認證。111年度完成TAF認證及辦理試營運作業。
108年度為充分運用MLS具有高精度、高效率、多元載具之特性，辦理局部圖資更新、光達幾何精度檢測、3D道路、軌道及捷運模型建置試辦作業、法院鑑測案件現地掃描作業及測試、MLS及UAS整合測試作業等項，計完成15個任務派案，實際掃描軌跡長度總計為346.2公里。成果如下表：
另為提升光達測繪技術技術，確保測繪成果品質，108年度進行光達及影像感測設備率定方法之相關研究，並於成功大學歸仁校區及運技中心以本中心MLS實地驗證率定程序及方法之可行性，已有初步成果，未來將持續建立光達測繪系統校正作業機制，並規劃於111年度取得「財團法人全國認證基金會」（Taiwan Accreditation Foundation，TAF）增列認證，達成光達測繪系統校正服務之目標。
UAS及MLS在圖資測繪作業上各具有不同優點及互補性，相關系統及資料整合為未來發展3D圖資測繪的重要課題之一，本中心於108年度透過UAS及MLS聯合作業方式，快速蒐集所需空間資訊並產製三維模型成果，其中UAS主要提供大範圍地表、建物屋頂、樹冠等資訊；MLS則提供地面及地物側面資訊、隧道或高架橋底下UAS無法取得資料之地區。經以臺中糖廠為測試區測試結果，MLS確實能成功補足UAS影像無法拍攝之區域，UAS於空中拍攝時無法拍攝屋簷底下資訊；MLS光達點雲可增加該區域點雲資料。此外，使用影像進行密匹配時，其演算法常將電線、電桿等細長形狀稀疏點雲視為雜訊，MLS亦可有效補充相關地物點雲資訊。
UAS影像匹配點雲(左)與UAS影像點雲結合MLS光達點雲成果比較(右)
結合UAS影像點雲及MLS光達點雲進行三維精緻建模成果(臺中糖廠)
五、109年度辦理成果
109年度延續研究成果，以2年(109及110年)為期，建立自主車載光達校正系統，通過「財團法人全國認證基金會」（Taiwan Accreditation Foundation，TAF）認證及納入本中心測量儀器校正實驗室，以達成車載光達校正服務之目標。本年度辦理光達測繪車校正方法確認、校正場建置、校正領域認證作業先期評估、校正場資料處理工具建置、光達測繪系統軟硬體設備維護等作業。另辦理一般性圖資更新案，並配合建置MLS校正作業案、精進MLS精度委託研究案及3D道路模型資料建置案進行試辦作業，計完成14個任務派案，實際掃描軌跡長度總計為124.5公里。
|
項次
|
任務地點
|
掃描軌跡(KM)
|
備註
|
| 1 |
中科臺中園區擴建用地(原大肚山彈藥分庫)開發計畫－西區配合工程及景觀工程 |
7.3 |
局部圖資更新 |
| 2 |
2-1臺南市花園夜市 |
2.4 |
配合109年度精進光達測繪車定位精度委託研究案辦理試辦作業-HD MAP測圖能力驗證 |
| 2-2臺南市成大歸仁校區 |
3.4 |
| 2-3臺南市沙崙自駕車試驗場(車速10km/h) |
3.2 |
| 2-4臺南市沙崙自駕車試驗場(車速20km/h) |
3.2 |
| 3 |
3-1臺中市太平區「空軍防空暨飛彈指揮部坪林營區南側聯外道路」新闢道路 |
4.5 |
局部圖資更新 |
| 3-2臺中市豐原區土地銀行旁空地 |
3.8 |
| 4 |
臺中市地下路段
(忠明南路及環中路一段地下道) |
17.3 |
辦理地下路段掃描輔助三維道路模型資料建置。 |
| 5 |
臺中市黎明社區附近 |
2.1 |
案辦理校正標測試作業 |
| 6 |
臺中市地下路段
(豐原大道一段、豐原大道六段地下道及神岡區大圳路等路段地下道) |
5.0 |
辦理地下路段掃描輔助三維道路模型資料建置 |
| 7 |
臺中市地下路段
(烏日區光日路、高鐵二路、高鐵東路及忠明南路等路段地下道) |
6.4 |
| 8 |
臺中市環中路SLAM成果驗證場域 |
6.0 |
SLAM及移動製圖定位定向技術相關程式工具效能優化及先期評估 |
| 9 |
臺中市西區市區道路2處 |
9.6 |
輔助3D道路建置成果檢核試辦 |
| 10 |
臺中市61號快速道及3號國道2處 |
13.6 |
| 11 |
運技中心 |
1.5 |
MLS校正場掃描作業 |
| 12 |
12-1臺南市成大(成功校區) |
2.5 |
配合109年度精進光達測繪車定位精度委託研究案辦理試辦作業-研發系統成果驗證 |
| 12-2臺南市花園夜市 |
1.8 |
| 12-3臺南市成大(歸仁校區) |
1.4 |
| 12-4臺南市沙崙車站附近道路 |
4.3 |
| 13 |
13-1臺中市環中路 (車速30km/h) |
8.9 |
| 13-2臺中市環中路 (車速40km/h) |
8.9 |
| 13-3臺中市環中路 (系統壓力測試) |
3.5 |
| 13-4運技中心(系統率定) |
1.0 |
| 14 |
運技中心
(UAS與MLS整合作業) |
2.9 |
MLS校正場掃描作業,協同UAS辦理運技中心3D精緻建模建置 |
| 合計 |
124.5 |
|
(a) MLS校正場示意圖（運技中心）
(b) MLS校正場參考值量測作業
(c)MLSS校正場校正掃描成果
(e) HD MAP測圖能力驗證試辦作業情形
(沙崙自駕車試驗場)
(f) 辦理地下路段掃描輔助三維道路模型資料建置作業情形
(豐原大道一段地下道)
車載光達校正系統相關建置作業，包含校正理論與方法之確認，校正標材質與標形評估測試、設計與製作、校正場規劃與建置、校正實作、成果分析、TAF校正領域認證作業先期評估、校正場資料處理工具開發與MLS軟硬體保養維護作業等。
校正場設置於運技中心，校正標經過材質、尺寸之實測確認，於地面繪製8個校正標，與牆面安裝12個可拆式的磁吸式校正標，考量到校正場靠近海邊、風速較強，特別加強抗風性設計，經實際安裝後，具有拆裝方便與穩固性高之特點，符合本校正作業之需求。
有關校正場建置工作，經外部4個網形控制點與場內4個基準點衛星定位測量，確定校正場內基準點之坐標，後經校正標穩定性測試，於校正程序中制訂相關作業規範，校正作業時利用固定點以全測站儀量測校正標中心參考值，並規劃光達測繪車掃描路線，經2次校正實作，確認校正程序執行成果良好，可以分別對地面、水平距離10公尺~27公尺的校正標進行掃描，所產出校正結果能確實反映MLS之測繪能力，經評估可應用於光達測繪車測繪案件，例如高精地圖之測製。
(a) 配合109年度精進光達測繪車定位精度委託研究案試辦作業情形
(GNSS訊號遮蔽區,台南沙崙車站附近)
(b)SLAM技術研發系統成果驗證作業情形
(GNSS訊號遮蔽區,環中路)
為了提升光達測繪車於GNSS訊號遮蔽區域定位精度，109年度本中心委託國立成功大學辦理「109年度精進光達測繪車定位精度」委託研究案。以同步定位與製圖技術(Simultaneous Localization And Mapping, SLAM)理論為基礎，結合車載光達觀測量、輪速計及固定標等輔助資訊，研發提高光達測繪車定位精度之技術（如下技術架構圖），進而提升光達測繪車產製成果之品質和增加成果可靠度。
技術架構圖
本案研提之光達SLAM演算法(如下圖)可分為四大部分，分別為(1)點雲預處理(Pre-processing)、(2)點雲匹配(Registration)、(3)點雲成果優化(Refinement)及(4)去除雜訊或平滑等過程(De-noising/Smoothing)。透過上述流程即可求得速度及航向角觀測量，用以反饋EKF並與原有之INS/GNSS觀測量進行整合。
SLAM演算法流程圖
研究結果及建議如下：
- 研究數據顯示，於透空環境不良處(環中路高架下方)，利用輪速計資料及SLAM技術可提升定位精度。實驗中高架橋下方僅以GNSS資料求解時的定位精度，當加入輪速計資料解算，對於位置參數(E、N等)大約可提升40%以上的精度；如果僅加入SLAM技術解算時，大部分參數提升的幅度不明顯，可是對於Heading(方向角)相對有較顯著之提升；當兩者輔助資料均加入解算時，輪速計資料可對位置參數提升精度，SALM技術可提升Heading(方向角)精度，使整體定位精度獲得更好的提升。
- 測繪車於透空環境不良處作業時，通常需要布設大量控制點來約制定位成果，以業界經驗通常每100公尺左右布設1點，而本研究透過輪速計及SLAM技術輔助，可減少地面控制點布設數量，延長至240公尺左右布設1點可接近高精地圖之精度要求。
- 以測繪車作業時，特別是於GNSS全遮蔽區作業時，建議於出、入口多增設固定標或控制點，可進一步保障整體作業精度。未來可視不同作業環境，加入既有自然點或使用道路里程牌、交通號誌等輔助資訊並評估綜合使用之可行性。
- 本案已初步完成光達測繪車於GNSS遮蔽區之定位精度提升，預期後續可將修正後之軌跡用於點雲直接地理定位，可於半遮蔽或全遮蔽場域獲取高精度之三維點雲，可進一步評估於交通繁忙且GNSS接收環境惡劣都市區產製高精地圖之可行性。
六、110年度辦理成果
110年度賡續辦理車載光達校正系統建置作業，建立校正程序、校正系統評估、校正實作及出具報告、辦理能力試驗活動、內部稽核、教育訓練、品保方案作業、校正資料整合處理工具開發等作業。並配合本中心測量儀器實驗室(SICL)110年延展及增列認證現場評鑑程序，並經TAF於110年12月16至17日及21至22日現場評鑑結果，無不符合事項，達成車載光達校正服務之目標。
本年度另以MLS辦理臺灣通用電子地圖局部道路圖資更新，並以MLS-POS定位輔助建置三維道路模型資料、SLAM技術輔助現況測繪測試、車載光達校正系統案能力試驗活動、校正實作、品保方案及配合成功大學高精地圖中心試辦建立「群眾外包資料更新機制」等相關MLS外業掃描任務，共完成11個派案任務，總計掃描距離118.1公里。
| 項次 |
任務地點 |
掃描軌跡(KM) |
備註 |
| 1 |
1-1 臺中市黎明社區中正堂 |
1 |
SLAM技術輔助現況測繪測試 |
1-2 運技中心
(系統率定) |
1 |
| 1-3 高雄市中正二路地下道路段 |
2 |
| 2 |
2-1高雄市地下道路段4處地下路段
(岡山區大德一路、大德三路、大樹區-新鎮路、大寮區-中正路) |
8 |
以MLS-POS定位輔助建置三維道路模型資料(地下或遮蔽路段部分) |
2-2高雄市地下道路段2處地下路段
(前鎮區-中山四路、小港區-新生路) |
7 |
| 3 |
運技中心 |
2 |
第1次車載光達校正統品保方案及車載光達校正試辦作業 |
| 4 |
4-1 臺61號快速道路-1
王功交流道至大城交流道 |
14 |
以MLS-POS定位輔助建置三維道路模型資料(缺最新版DTM資料之部分路段) |
4-2 臺61號快速道路-2
臺西交流道 |
2 |
| 5 |
5-1 臺61號快速道路-3
臺61布袋交流道 |
2 |
5-2 臺86號快速道路
臺南端出口 |
2 |
| 6 |
臺南沙崙自駕車場周邊場域 |
24.5 |
配合高精地圖試辦群眾外包資料更新機制 |
| 7 |
7-1 新北環快地下道 |
3.5 |
以MLS-POS定位輔助建置三維道路模型資料(缺最新版DTM資料之部分路段) |
| 7-2 安坑一號道路 |
10.1 |
| 8 |
臺65土城交流道及臺65三層道路 |
11.5 |
| 9 |
9-1 臺61新北市八里高架道路 |
5.1 |
| 9-2 桃園機捷田園景觀大道 |
20.4 |
以MLS輔助EMAP局部道路圖資更新作業。(原始圖資無法確認車道之部分路段) |
| 10 |
運技中心 |
1 |
依TAF委員審查意見辦理第2次車載光達品保方案實作 |
| 11 |
運技中心 |
1 |
配合本中心SICL增項認證，TAF現場查核車載光達校正系統實作 |
| 合計 |
118.1 |
|
(a) TAF現場評鑑車載光達校正實作(運技中心)
(b)MLS校正作業(運技中心）
(c)MLS-POS定位輔助建置三維道路模型資料作業
(左圖：高雄市大樹區新鎮路地下道，右圖：臺65號快速道路三層道路遮蔽路段部分)
(d)MLS配合高精地圖試辦群眾外包資料更新機制(臺南沙崙自駕車場周邊場域)
(e)MLS配合高精地圖試辦群眾外包資料更新機制拍攝及掃描成果
七、111年度辦理成果
為確保國內車載光達系統(Mobile LiDAR System, MLS)測繪業務成果品質，於109年及110年建立車載光達校正系統，經財團法人全國認證基金會（Taiwan Accreditation Foundation，TAF）於110年12月完成現場評鑑，並於111年3月7日通過TAF認證。並自111年4月15日至111年8月31日舉辦車載光達校正服務試營運推廣活動，提供已建置車載光達設備之機關及民間測繪廠商免費申請校正服務，計已完成自強工程顧問有限公司、勤崴國際科技股份有限公司、詮華國土測繪有限公司及中興測量有限公司等4家廠商申請相關校正服務，並分別於111年7月21日、7月26日、8月31日及10月25日出具校正報告，順利完成本次試營運作業。另有關車載光達校正服務收費標準業由本中心111年11月1日測企字第11115508061號令發布，每部校正服務費為新臺幣8萬元，達成本中心對外提供車載光達校正服務目標。
(a) 車載光達校正場基準點量測作業
(運技中心)
(b)車載光達校正場校正標量測作業
(運技中心)
(c)車載光達校正實際作業情形(運技中心)