新聞-GSD和載具無人機類型如何影響3D模型的相對精度

GSD和載具無人機類型如何影響3D模型的相對精度

在上一篇文章中，地面控制點和PPK數據如何影響3D模型的相對精度，我們提到，除了GCP和PPK數據之外，GSD和載人無人機也對3D模型的相對精度有一定程度的影響模型，因此我們進行了另一項測試以進行驗證。

實驗1：GSD對3D模型相對精度的影響；

條件1

載人無人機	斜相機	GCP	PPK
CW10垂直起降	DG4pros	沒有	沒有

結果表1：

對像數	測量長度（L0）	3D模型長度（L1）GSD = 2cm	3D模型長度（L2）GSD = 1.5cm	DS1（L0-L1）	DS2（L0-L2）
1	7.210	7.18	7.20	0.030	0.010
	8.706	8.69	8.65	0.016	0.056
	10.961	10.89	10.90	0.071	0.061
2	7.010	6.88	6.86	0.130	0.150
3	1.822	1.76	1.76	0.062	0.062
4	10.410	10.38	10.37	0.030	0.040
5	10.718	10.65	10.68	0.068	0.038
6	13.787	13.72	13.71	0.067	0.077
7	11.404	11.41	11.38	-0.006	0.024
	12.147	12.13	12.12	0.017	0.027
8	7.526	7.44	7.49	0.086	0.036
	13.797	13.83	13.77	-0.033	0.027
9	10.374	10.35	10.35	0.024	0.024
10	2.109	1.98	2.09	0.129	0.019
	4.281	4.14	4.19	0.141	0.091
11	14.675	14.55	14.64	0.125	0.035
	8.600	8.58	8.57	0.020	0.030
12	13.394	13.36	13.38	0.034	0.014
13	12.940	12.95	12.91	-0.010	0.030
14	7.190	7.21	7.20	-0.020	-0.010
15	13.371	13.36	13.38	0.011	-0.009
	6.435	6.37	6.43	0.065	0.005
16	3.742	3.74	3.70	0.002	0.042
17	6.022	6.03	5.99	-0.008	0.032
18	3.937	3.91	3.94	0.027	-0.003
19	8.120	8.09	8.12	0.030	0.000
	14.411	14.40	14.37	0.011	0.041
20	6.077	6.06	6.04	0.017	0.037
21	13.696	13.68	13.65	0.016	0.046
RMSE：DS1 = 0.0397m，DS2 = 0.0356m

條件2

載人無人機	斜相機	GCP	PPK
CW10垂直起降	DG4pros	是	沒有

結果表2：

對像數	測量長度（L0）	3D模型長度（L1）GSD = 2cm	3D模型長度（L2）GSD = 1.5cm	DS1（L0-L1）	DS2（L0-L2）
1	7.210	7.18	7.21	0.030	0
	8.706	8.68	8.68	0.026	0.026
	10.961	10.91	10.87	0.051	0.091
2	7.010	6.92	6.88	0.090	0.13
3	1.822	1.79	1.76	0.032	0.062
4	10.410	10.39	10.38	0.020	0.03
5	10.718	10.66	10.72	0.058	-0.002
6	13.787	13.77	13.79	0.017	-0.003
7	11.404	11.38	11.38	0.024	0.024
	12.147	12.12	12.13	0.027	0.017
8	7.526	7.47	7.53	0.056	-0.004
	13.797	13.83	13.78	-0.033	0.017
9	10.374	10.34	10.37	0.034	0.004
10	2.109	2.03	2.11	0.079	-0.001
	4.281	4.18	4.28	0.101	0.001
11	14.675	14.59	14.67	0.085	0.005
	8.600	8.57	8.58	0.030	0.02
12	13.394	13.35	13.39	0.044	0.004
13	12.940	12.92	12.9	0.020	0.04
14	7.190	7.21	7.19	-0.020	0
15	13.371	13.36	13.37	0.011	0.001
	6.435	6.43	6.42	0.005	0.015
16	3.742	3.72	3.7	0.022	0.042
17	6.022	6.00	5.98	0.022	0.042
18	3.937	3.94	3.91	-0.003	0.027
19	8.120	8.09	8.07	0.030	0.05
	14.411	14.41	14.38	0.001	0.031
20	6.077	6.03	6.04	0.047	0.037
21	13.696	13.65	13.65	0.046	0.046
RMSE：DS1 = 0.0328m，DS2 = 0.0259m

條件3

載人無人機	斜相機	GCP	PPK
CW10垂直起降	DG4pros	沒有	是

結果表3：

對像數	測量長度（L0）	3D模型長度（L1）GSD = 2cm	3D模型長度（L2）GSD = 1.5cm	DS1（L0-L1）	DS2（L0-L2）
1	7.210	7.20	7.20	0.01	0.01
	8.706	8.71	8.69	0.00	0.02
	10.961	10.87	10.88	0.09	0.08
2	7.010	6.89	6.87	0.12	0.14
3	1.822	1.79	1.75	0.03	0.07
4	10.410	10.39	10.38	0.02	0.03
5	10.718	10.67	10.69	0.05	0.03
6	13.787	13.75	13.78	0.04	0.01
7	11.404	11.39	11.38	0.01	0.02
	12.147	12.13	12.12	0.02	0.03
8	7.526	7.51	7.49	0.02	0.04
	13.797	13.79	13.78	0.01	0.02
9	10.374	10.35	10.34	0.02	0.03
10	2.109	2.03	2.02	0.08	0.09
	4.281	4.15	4.21	0.13	0.07
11	14.675	14.61	14.65	0.07	0.03
	8.600	8.60	8.57	0.00	0.03
12	13.394	13.37	13.40	0.02	-0.01
13	12.940	12.88	12.89	0.06	0.05
14	7.190	7.20	7.18	-0.01	0.01
15	13.371	13.36	13.38	0.01	-0.01
	6.435	6.40	6.46	0.03	-0.03
16	3.742	3.75	3.75	-0.01	-0.01
17	6.022	5.97	5.97	0.05	0.05
18	3.937	3.93	3.91	0.01	0.03
19	8.120	8.10	8.08	0.02	0.04
	14.411	14.40	14.38	0.01	0.03
20	6.077	6.04	6.05	0.04	0.03
21	13.696	13.65	13.67	0.05	0.03
RMSE：DS1 = 0.0342m，DS2 = 0.0328m

條件4

載人無人機	斜相機	GCP	PPK
CW10垂直起降	DG4pros	是	是

結果表4：

對像數	測量長度（L0）	3D模型長度（L1）GSD = 2cm	3D模型長度（L2）GSD = 1.5cm	DS1（L0-L1）	DS2（L0-L2）
1	7.21	7.21	7.21	0.00	0.00
	8.706	8.68	8.7	0.03	0.01
	10.961	10.90	10.89	0.06	0.07
2	7.01	6.98	6.99	0.03	0.02
3	1.822	1.80	1.78	0.02	0.04
4	10.41	10.40	10.39	0.01	0.02
5	10.718	10.70	10.69	0.02	0.03
6	13.787	13.77	13.76	0.02	0.03
7	11.404	11.39	11.39	0.01	0.01
7	12.147	12.13	12.12	0.02	0.03
8	7.526	7.49	7.51	0.04	0.02
8	13.797	13.81	13.8	-0.01	0.00
9	10.374	10.36	10.35	0.01	0.02
10	2.109	2.02	2.11	0.09	0.00
10	4.281	4.16	4.28	0.12	0.00
11	14.675	14.66	14.68	0.02	0.00
11	8.6	8.54	8.53	0.06	0.07
12	13.394	13.35	13.37	0.04	0.02
13	12.94	12.89	12.91	0.05	0.03
14	7.19	7.18	7.2	0.01	-0.01
15	13.371	13.35	13.35	0.02	0.02
15	6.435	6.41	6.4	0.02	0.03
16	3.742	3.72	3.71	0.02	0.03
17	6.022	5.98	5.98	0.04	0.04
18	3.937	3.89	3.89	0.05	0.05
19	8.12	8.12	8.1	0.00	0.02
19	14.411	14.40	14.39	0.01	0.02
20	6.077	6.03	6.03	0.05	0.05
21	13.696	13.66	13.64	0.04	0.06
RMSE：DS1 = 0.0308m，DS2 = 0.0249m

結論

實驗1的變量是：

1：有/無PPK數據。

2：有/沒有GCP。

3：不同的GSD：1.5 cm或2cm

對四組實驗數據進行分析後，我們可以得出以下結論：

當傾斜攝像機是DG4Pros時：

（1）是否有AT三角測量中涉及的地面控制點（GCP）和PPK數據，無論是VTOL還是多旋翼無人機，無論GSD是2cm還是1.5cm，都是由斜置相機DG4Pros建立的3D模型可以滿足相對精度誤差Ds≤10cm（實際上≤5cm）的要求。

（2）當GSD為單個變量時，GSD = 1.5cm的3D模型的相對精度優於GSD = 2cm。

實驗2：載具無人機類型對3D模型相對精度的影響

條件1

斜相機	GCP	PPK	GSD
DG4pros	沒有	沒有	1.5厘米

結果表1：

對像數	測量長度（L0）	3D模型長度（L1）CW10	3D模型長度（L2）M600Pro	DS1（L0-L1）	DS2（L0-L2）
1	7.21	7.20	7.19	0.010	0.02
	8.706	8.65	8.70	0.056	0.01
	10.961	10.90	10.91	0.061	0.05
2	7.01	6.86	6.98	0.150	0.03
3	1.822	1.76	1.79	0.062	0.03
4	10.41	10.37	10.39	0.040	0.02
5	10.718	10.68	10.69	0.038	0.03
6	13.787	13.71	13.76	0.077	0.03
7	11.404	11.38	11.38	0.024	0.02
	12.147	12.12	12.12	0.027	0.03
8	7.526	7.49	7.50	0.036	0.03
	13.797	13.77	13.77	0.027	0.03
9	10.374	10.35	10.33	0.024	0.04
10	2.109	2.09	2.02	0.019	0.09
	4.281	4.19	4.20	0.091	0.08
11	14.675	14.64	14.65	0.035	0.03
	8.6	8.57	8.57	0.030	0.03
12	13.394	13.38	13.35	0.014	0.04
13	12.94	12.91	12.92	0.030	0.02
14	7.19	7.20	7.17	-0.010	0.02
15	13.371	13.38	13.35	-0.009	0.02
	6.435	6.43	6.41	0.005	0.02
16	3.742	3.70	3.70	0.042	0.04
17	6.022	5.99	5.99	0.032	0.03
18	3.937	3.94	3.89	-0.003	0.05
19	8.12	8.12	8.08	0.000	0.04
	14.411	14.37	14.36	0.041	0.05
20	6.077	6.04	6.06	0.037	0.02
21	13.696	13.65	13.65	0.046	0.05
RMSE：DS1 = 0.0356m，DS2 = 0.342m

條件2

斜相機	GCP	PPK	GSD
DG4pros	是	沒有	1.5厘米

結果表2：

對像數	測量長度（L0）	3D模型長度（L1）CW10	3D模型長度（L2）M600Pro	DS1（L0-L1）	DS2（L0-L2）
1	7.21	7.21	7.21	0	0.00
	8.706	8.68	8.70	0.026	0.01
	10.961	10.87	10.91	0.091	0.05
2	7.01	6.88	6.98	0.13	0.03
3	1.822	1.76	1.80	0.062	0.02
4	10.41	10.38	10.39	0.03	0.02
5	10.718	10.72	10.70	-0.002	0.02
6	13.787	13.79	13.75	-0.003	0.04
7	11.404	11.38	11.38	0.024	0.02
	12.147	12.13	12.13	0.017	0.02
8	7.526	7.53	7.49	-0.004	0.04
	13.797	13.78	13.79	0.017	0.01
9	10.374	10.37	10.35	0.004	0.02
10	2.109	2.11	2.07	-0.001	0.04
	4.281	4.28	4.21	0.001	0.07
11	14.675	14.67	14.66	0.005	0.02
	8.6	8.58	8.57	0.02	0.03
12	13.394	13.39	13.35	0.004	0.04
13	12.94	12.9	12.93	0.04	0.01
14	7.19	7.19	7.18	0	0.01
15	13.371	13.37	13.36	0.001	0.01
	6.435	6.42	6.42	0.015	0.01
16	3.742	3.7	3.71	0.042	0.03
17	6.022	5.98	6.00	0.042	0.02
18	3.937	3.91	3.91	0.027	0.03
19	8.12	8.07	8.10	0.05	0.02
	14.411	14.38	14.35	0.031	0.06
20	6.077	6.04	6.06	0.037	0.02
21	13.696	13.65	13.67	0.046	0.03
RMSE：DS1 = 0.0259m，DS2 = 0.256m

結論

實驗2的變量是：

1：有/沒有GCP。

2：不同的載人無人機：VTOL無人機或多旋翼無人機

對兩組實驗數據進行分析後，我們可以得出以下結論：

當傾斜攝像機是DG4Pros時：

（1）無論是VTOL還是多旋翼無人機，無論是否配備地面控制點（GCP），由斜置式DG4Pros建立的3D模型都可以滿足相對精度誤差Ds≤10cm（實際上≤5cm）的要求。

（2）當載人無人機類型為單變量時，多旋翼3D模型的相對精度要好於VTOL，但相差不是很大。

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RIY斜相機

RIS斜式攝像機

RIE單鏡頭相機

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憲兵

文章

實驗1：GSD對3D模型相對精度的影響；

條件1

結果表1：

條件2

結果表2：

條件3

結果表3：

條件4

結果表4：

結論

實驗2：載具無人機類型對3D模型相對精度的影響

條件1

結果表1：

條件2

結果表2：

結論

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