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(a)車載光達系統局部圖資更新作業掃描情形
(彰化市員林火車站)

(b)遙控光達系統掃描作業情形
(帝國製糖廠台中營業所)

(c)車載光達系統3D立體道路掃描成果
(臺北市辛亥路三段)

(d)自動萃取道路標線、路邊線、路燈之研究成果
(臺中市龍德路2段)

(a) 車載光達系統率定試辦作業情形
(港灣技術研究中心)

(b) 車載光達系統率定掃描作業軌跡示意圖
 

UAS影像匹配點雲(左)與UAS影像點雲結合LMS光達點雲成果比較(右)

結合UAS影像點雲及LMS光達點雲進行三維精緻建模成果(臺中糖廠)

 

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LMS校正作業案、精進LMS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	港灣技術研究中心	1.5	LMS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港灣技術研究中心(系統率定)	1.0
14	港灣技術研究中心 (UAS與LMS整合作業)	2.9	LMS校正場掃描作業,協同UAS辦理港灣技術研究中心3D精緻建模建置
合計		124.5

(a) LMS校正場示意圖（港灣技術研究中心）

光達測繪車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LMS軟硬體保養維護作業等。

校正場設置於交通部運輸研究所港灣研究中心，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個固定點衛星定位測量，確定校正場內固定點之坐標，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LMS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。

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：

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。

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LMS辦理臺灣通用電子地圖局部道路圖資更新，並以LMS-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LMS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 港灣技術研究中心 (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LMS-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	港灣技術研究中心	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LMS-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LMS-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LMS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	港灣技術研究中心	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	港灣技術研究中心	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(港灣技術研究中心)

(b)LMS校正作業(港灣技術研究中心）

(c)LMS-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)LMS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)LMS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

111年度主要工作項目：

1. 委外辦理LMS軟硬體設備維護。
2. 辦理車載光達校正推廣試辦。
3. 研擬車載光達校正作業收費機制。
4. LMS輔助圖資更新作業。
5. 辦理車載光達系統成果整合應用研究。
6. 作業人員訓練。