無人飛行載具系統於空間資訊之發展與應用

近年來由於空間資訊技術不斷進步，透過整合式導航定位定向系統、無線通訊系統與多種影像感測器的集成整合，使空間資料的蒐集與調查更加便利，也大幅提昇取得空間資訊的適時性。包括國土保安、環境變遷監測、防救災緊急應變、資源探勘、土地利用調查、三維城市建構等等各式應用，也越來越強調資料的近即時性更新，因此空間資料取得的時效性，與發展低成本資料擷取平台，更成為各國遙感探測技術與測繪製圖發展的重要課題。當前台灣福衛二號遙測衛星具備每天提供兩公尺地面解析度影像的取像能力，但是拍攝時間僅在每日上午十點左右，同時由於福衛二號的可見光酬載無法穿透下方雲層的遮蔽，對於災害發生的當下，仍有許多限制。國內傳統航空攝影測量技術也非常成熟，航拍影像最高解析度可達10 公分，但是航拍與營運成本都十分高昂。因此，台灣的產業界與學術界已開始認真研發如何運用無人飛行載具系統（Unmanned Aircraft System, UAS）來發展空間資訊的快速蒐集與相關加值應用。就遙感探測技術的關鍵而言，在空間解析力與時間解析力兩個重要向度上，UAS的確具備高度發展潛力與競爭力。單張衛星影像的涵蓋範圍雖可達到數百平方公里，雖然商業衛星影像的地面解析度最高可達到優於半米解析度，仍對一些如土木與水利的工程設計仍無法滿足。衛星影像取得單價成本甚高，甚至衛星再訪率亦受到衛星軌道任務設計，而很難達到即時性。相較於動輒數十億至百億的衛星系統建置經費，UAS雖然配置非常規的攝影相機，但是藉由UAS 可以低飛貼近地面的特性，仍可在像幅涵蓋較小下，仍達到相當高的地面解析度。就以目前廣泛可得的2, 100 萬畫素的單眼相機而言，表1 顯示當UAS 飛行航高在1, 000 公尺，對地單張相片可以涵蓋約2 平方公里，但是平面解析度已可達到優於30公分，已經優於最高解析度40cm 的商用衛星影像。當UAS 飛行高度降至300 公尺低飛（這也是有人機飛行因飛安要求無法達到的高度），隨然涵蓋像幅較小，但是可以達到公分級的水平精度，這對於1/5, 000 比例尺的基本圖局部更新，或是都市計畫區域之1/1, 000 比例尺航測地形圖之局部快速更新，都顯示相當具備應用潛力。UAS對地像幅涵蓋區域大小，與航高及所使用鏡頭焦距長短相關，越短焦距鏡頭越為廣角，可以增加像幅涵蓋範圍，但是犧牲水平精度。反之，採用較長焦距鏡頭，雖然縮小幅涵蓋範圍，但是水平精度可以提升。