无人机测绘中的像控点(GCP)详解

像控点(GCP)是地面上的一个标志,其坐标用测量仪器测定。在无人机测绘中,它把摄影测量模型与真实世界联系起来:位置、方向和比例。即使使用 RTK 无人机,它也能消除无人机定位本身看不到的误差。本文说明像控点的作用、它与检查点的区别,以及容易出错的地方。

像控点的作用

摄影测量从照片中重建场景,但仅凭照片无法知道场景在哪里、有多大。控制点提供了这些信息。每个像控点出现在多张照片中;软件调整整个模型,使这些标志落在其实测坐标上。

像控点通常是飞行前铺设在地面上的喷涂或打印标靶,或一个清晰的固定地物,例如井盖的一角,用 GNSS 或全站仪在已知坐标系中测定。

使用 RTK 或 PPK 无人机还需要像控点吗?

RTK 或 PPK 无人机会把良好的位置写入照片,从而给出可靠的平面位置。但无人机的坐标框架与您的地面测量之间仍可能存在系统性偏移,最常见于高程;控制点可以消除它,独立检查点则衡量剩下的误差。

如果成果只需要看起来正确,可以不做控制。如果成果必须与地面坐标吻合,尤其是高程,请使用控制点,或者至少使用检查点来测量这一偏移。

像控点与检查点

像控点参与平差并为模型定位。检查点用同样的方法测量,但不参与平差:之后将模型在该点的坐标与实测坐标进行比较。检查点上的误差是精度的独立证据;像控点上的拟合从原理上就是偏乐观的。您不完全信任的点应作为检查点,而不是像控点。

标靶、数量与布设

标靶要足够大,便于看清和刺点:在 Stream Capture 中进行自动刺点时,圆盘直径应至少约为 GSD 的七倍,例如 GSD 为 4.7 厘米时为 0.35 至 0.5 米。使用高对比度,并测量中心点。把点分布在整个测区,包括靠近边缘和不同高度的位置,而不是沿一条线布设。没有一个神奇的数字:Stream Capture 中表面的高程校正至少需要七个控制点,而按照 ASPRS 标准给出精度等级至少需要 30 个独立检查点。

常见错误

坐标系错误。如果这些点落在航飞区域之外,说明像控点文件与项目使用的是不同的坐标系。Stream Capture 会检测到这一点,尝试该地区的其他投影坐标系,并推荐吻合的那一个。

混用高程类型。在很多地方,椭球高与基于大地水准面的高程相差几十米。请注明文件使用的是哪一种,并用正确的大地水准面模型进行转换。

把所有点都用作控制点。如果所有实测点都被强制纳入平差,就没有任何点可以证明结果。

常见问题

摄影测量中的像控点是什么?

地面上用测量仪器测定坐标、并在照片中可见的点,用于在真实坐标系中对摄影测量模型进行定位、定向和缩放。

无人机测绘需要多少个像控点?

没有统一的数字。更多且分布良好的点会带来更可靠的结果;Stream Capture 的高程校正至少需要七个,按 ASPRS 给出精度等级至少需要 30 个独立检查点。

像控点和检查点有什么区别?

像控点参与平差。检查点不参与:它与完成的模型进行比较,提供精度的独立证明。

像控点标靶应该多大?

用于自动刺点时,直径至少约为 GSD 的七倍:GSD 为 4.7 厘米时为 0.35 至 0.5 米。更小的标靶也能被找到,但刺点噪声更大。

没有像控点可以做无人机测绘吗?

可以。使用 RTK 或 PPK 定位可以获得可靠的平面精度,使用消费级无人机也能得到一致的地图;但绝对位置,尤其是高程,有控制点会更好。

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