Опорные точки (GCP) в картографировании с дрона: объяснение

Опорная точка (GCP) — это марка на местности, координаты которой измерены геодезическим оборудованием. При картографировании с дрона она привязывает фотограмметрическую модель к реальному миру: положение, ориентацию и масштаб. Даже с дроном RTK она может устранить ошибки, которых не видят положения дрона. Здесь объясняется, что делают опорные точки, чем они отличаются от контрольных и где с ними ошибаются.

Что делает опорная точка

Фотограмметрия восстанавливает сцену по снимкам, но сами по себе снимки не говорят, где находится сцена и какого она размера. Это дают опорные точки. Каждая опорная точка видна на нескольких снимках; программа подгоняет всю модель так, чтобы эти марки легли на свои измеренные координаты.

Опорная точка — обычно нарисованная или напечатанная марка, разложенная на земле до полёта, или чёткий постоянный объект, например угол люка, измеренный GNSS или тахеометром в известной системе координат.

Нужны ли опорные точки дрону с RTK или PPK?

Дрон с RTK или PPK записывает в снимки хорошие положения, что даёт надёжное положение в плане. Но между системой координат дрона и вашей наземной съёмкой может остаться систематический сдвиг, чаще всего по высоте; опорные точки его устраняют, а независимые контрольные точки измеряют остаток.

Если результат должен лишь выглядеть правильно, обоснование можно пропустить. Если он должен совпадать с координатами на местности, особенно по высоте, используйте опорные точки или хотя бы контрольные, чтобы измерить сдвиг.

Опорные точки и контрольные точки

Опорная точка участвует в уравнивании и задаёт положение модели. Контрольная точка измеряется так же, но в уравнивание не входит: затем координаты модели в этой точке сравниваются с измеренными. Ошибка на контрольных точках — независимое доказательство точности; совпадение на опорных точках по построению оптимистично. Точку, которой вы не вполне доверяете, делайте контрольной, а не опорной.

Марки, число и расстановка

Делайте марки достаточно крупными, чтобы их было видно и можно было отметить: для автоматической разметки в Stream Capture диск должен быть не меньше примерно семи GSD в поперечнике, например 0,35–0,5 м при GSD 4,7 см. Используйте высокий контраст и измеряйте центр. Распределяйте точки по всему объекту, в том числе у краёв и на разных высотах, а не вдоль одной линии. Магического числа нет: для согласования высот поверхности в Stream Capture нужно не меньше семи опорных точек, а для класса точности по стандарту ASPRS — не меньше 30 независимых контрольных точек.

Частые ошибки

Неверная система координат. Если точки ложатся вне зоны полёта, файл опорных точек записан в другой системе, чем проект. Stream Capture это обнаруживает, пробует другие проекции региона и предлагает подходящую.

Смешение типов высот. Эллипсоидальные высоты и высоты над геоидом во многих местах различаются на десятки метров. Укажите, какие высоты в вашем файле, и пересчитайте по правильной модели геоида.

Использование всех точек как опорных. Если все измеренные точки принудительно включены в уравнивание, не остаётся ничего, чем доказать результат.

Частые вопросы

Что такое опорная точка в фотограмметрии?

Точка на местности с координатами, измеренными геодезическим оборудованием, видимая на снимках; она служит для положения, ориентации и масштабирования фотограмметрической модели в реальной системе координат.

Сколько опорных точек нужно для картографирования с дрона?

Единого числа нет. Больше хорошо распределённых точек — надёжнее результат; согласованию высот в Stream Capture нужно не меньше семи, а для заявления класса точности ASPRS — не меньше 30 независимых контрольных точек.

Чем опорная точка отличается от контрольной?

Опорная точка участвует в уравнивании. Контрольная — нет: её сравнивают с готовой моделью, и она даёт независимое доказательство точности.

Какого размера делать марки?

Для автоматической разметки — не меньше примерно семи GSD в поперечнике: 0,35–0,5 м при GSD 4,7 см. Марки меньше тоже находятся, но их отметки шумнее.

Можно ли картографировать дроном без опорных точек?

Да. С положениями RTK или PPK получается надёжная точность в плане, а с потребительским дроном — всё равно согласованная карта; но абсолютное положение и особенно высота лучше с опорными точками.

Скоро

Добавьте опорные точки в проект и прочитайте ошибку на контрольных

Нативное Windows-приложение · полностью офлайн · бесплатная бета

Опорные точки в фотограмметрии