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Technical articles地面控制點(diǎn) (GCP) 是 GIS 和測量中的基本工具。有時(shí)不需要 GCP,例如,當(dāng)測量結(jié)果僅用于相對準(zhǔn)確性或自行評估某個(gè)區(qū)域的某些細(xì)節(jié)時(shí)。但是,當(dāng)您的航測必須具有絕對位置精度時(shí)——即地圖上的所有點(diǎn)都具有與它們所代表的地球上的點(diǎn)緊密對齊的地理位置——GCP 是幫助確保精度的一種方法。
我們什么時(shí)候需要地面控制點(diǎn),需要多少?
要了解航測的地面控制點(diǎn),您可以想象您的無人機(jī)地圖漂浮在它所代表的真實(shí)區(qū)域上方。在這個(gè)比喻中,細(xì)尖刺穿過地圖并在地球上精準(zhǔn)測量的點(diǎn)處刺入地面——這些點(diǎn)具有已知的 X、Y(水平軸)和 Z(垂直軸)坐標(biāo)。
如果航空測量數(shù)據(jù)未通過實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)學(xué) (RTK) 或后處理運(yùn)動(dòng)學(xué) (PPK) 方法進(jìn)行校正,則 GCP 需要在您的測量區(qū)域周圍頻繁存在,以便地圖結(jié)果比獨(dú)立 GPS 更精準(zhǔn)- 等級精度(幾米)。
另一種需要如此多 GCP 的情況是,如果無人機(jī)數(shù)據(jù)應(yīng)與現(xiàn)有的地面測量值或自定義坐標(biāo)系對齊,而沒有可用的精準(zhǔn)轉(zhuǎn)換。
地面控制點(diǎn)標(biāo)記地球上的一個(gè)精準(zhǔn)點(diǎn)。它們可以放置在已知點(diǎn)上,或建立更精準(zhǔn)的位置,接收器將根據(jù) GCP 中心以 RTK 模式記錄其位置數(shù)小時(shí)或數(shù)分鐘。
為了更好地理解點(diǎn)分布,想象一下需要頂部重量平衡的桌子。如果重量不平衡,它就會(huì)傾斜,如果它們相距太遠(yuǎn),它就會(huì)變?nèi)?。均勻分布?GCP 為您提供強(qiáng)大的模型。區(qū)域越大越復(fù)雜,需要的 GCP 就越多。
對于較大的調(diào)查,這可能是勞動(dòng)密集型的——不僅要精準(zhǔn)放置點(diǎn),還要確保在調(diào)查期間沒有任何事情發(fā)生。因此 RTK 和 PPK 無人機(jī)有效載荷的繁榮。當(dāng)您使用配備 RTK 或 PPK 的無人機(jī)飛行時(shí),您不需要那么多 GCP。事實(shí)上,如果您的設(shè)備可靠,您可能不需要任何設(shè)備,我們稍后會(huì)談到。
GCP 充當(dāng)附加的安全層,確保您的測繪輸出與實(shí)際的地心坐標(biāo)一致。
請務(wù)必注意,GCP 是后處理輸出不要少的一部分,地圖結(jié)果將進(jìn)行調(diào)整以適合您放置、捕獲并“告訴"軟件遵守的真實(shí)地面點(diǎn)。事實(shí)上,GCP 在精準(zhǔn)性方面需要成為wangneng的zhenli,因?yàn)樗鼈兪且粋€(gè)限制因素,甚至可以拉伸地圖以服從它們的位置。讓我們看看如何確保它們盡可能接近現(xiàn)實(shí)。
GCP 和檢查點(diǎn)之間的主要區(qū)別
GCP(左)和檢查點(diǎn)(右)之間的區(qū)別出現(xiàn)在無人機(jī)數(shù)據(jù)的處理階段。如果您將地圖位置點(diǎn)定為 GCP,該軟件將連接甚至移動(dòng)這些地圖點(diǎn),使其與它們所代表的地球上已知點(diǎn)保持一致。另一方面,檢查點(diǎn)是無人機(jī)數(shù)據(jù)定位點(diǎn),您可以將其與已知點(diǎn)進(jìn)行比較,以檢查與地球上已驗(yàn)證的數(shù)據(jù)相比的精準(zhǔn)性。
什么是攝影測量中的地面控制點(diǎn)?
地面控制點(diǎn) (GCP) 是地面上具有與其關(guān)聯(lián)的精確已知位置的位置。
在攝影測量中,它們用于將地圖與地球聯(lián)系起來——將無人機(jī)位置數(shù)據(jù)與地面測量的位置數(shù)據(jù)相匹配。
如果無人機(jī)數(shù)據(jù)和地面數(shù)據(jù)的定位精度存在差異,航拍地圖將在后處理過程中被拉伸以綁定到 GCP。
請務(wù)必注意,GCP 與檢查點(diǎn)不同,檢查點(diǎn)用于后處理,通過對照調(diào)查期間捕獲的地球上已知點(diǎn)檢查地圖來驗(yàn)證精準(zhǔn)性。
無人機(jī)測繪的地面控制點(diǎn)——最佳實(shí)踐
用于無人機(jī)測繪的實(shí)際地面控制點(diǎn)是理想耐用的材料塊,平均面積為 30 平方英寸(1 平方英尺),并具有清晰的顏色圖案,可以在航測照片中顯示它們的確切中心。它們采用啞光處理以防止眩光,并標(biāo)有高對比度的顏色,例如白色和黑色、黃色和黑色,或亮綠色和粉色。這些正方形的中心與地面上已知的一個(gè)精確點(diǎn)對齊,因?yàn)樗呀?jīng)通過精確校準(zhǔn)到地球上該位置的測量設(shè)備進(jìn)行了測量。
地面標(biāo)記有什么區(qū)別?
像左邊那個(gè)這樣的方形瓷磚效果好。其他例子沒有。為什么?假設(shè)您在 X GCP 配置的中間有一個(gè) 3 厘米(1.2 英寸)的目標(biāo)區(qū)域,或者在測地點(diǎn)周圍繪制的圓圈中有更大的目標(biāo)區(qū)域。這引入了足夠的空間來產(chǎn)生選擇錯(cuò)誤,尤其是當(dāng)您的分辨率高于每像素 3 厘米時(shí)。在 Pix4D 報(bào)告中,這被稱為“投影誤差",它估計(jì)處理數(shù)據(jù)的人在包含它的多個(gè)圖像上選擇精確 GCP 點(diǎn)的程度。它不應(yīng)超過一個(gè)像素。這個(gè)錯(cuò)誤被計(jì)入最終的映射精度。
一些測量員可能更喜歡在地面上噴漆線,因?yàn)樗麄兘?jīng)常返回現(xiàn)場并且需要更持久的地面控制。建議在這種情況下不要使用 X 模式,而是使用 L 模式以標(biāo)記精準(zhǔn)的點(diǎn)。有時(shí),地標(biāo)可能很想用作 GCP,例如建筑物的一角或井蓋的頂部。然而,陰影和缺乏對比度會(huì)使這些點(diǎn)很難找到所需的確切點(diǎn)。在任何情況下,您都需要確保物理 GCP 上的點(diǎn)與Z低圖像分辨率一樣清晰。
如何為攝影測量建立地面控制點(diǎn)
- 確定您的調(diào)查區(qū)域并定位外部周圍的點(diǎn),但不要太靠近邊緣,以便多個(gè)圖像捕獲同一點(diǎn)。
- 如果您不使用 PPK 或 RTK 有效載荷飛行,請?jiān)谡麄€(gè)測繪區(qū)域頻繁放置地面控制,避免直線并均勻覆蓋空間,確保放置在所有高度。
- 如果您使用 PPK 或 RTK 有效載荷飛行,那么一平方英里(2 平方公里)不需要超過 4-5 個(gè) GCP,只要確保放置它們以表示地形的任何波動(dòng)(如果適用),即向上高低。
- 確保每個(gè) GCP 都在平坦的表面上,重量很重,不會(huì)移動(dòng)(在地面上涂漆就足夠了),并且是無光澤的,以清晰的角或中心為點(diǎn)。
- 使用合適的地面測量方法測量每個(gè)點(diǎn),至少達(dá)到您想要評估的精度(例如,RTK 模式下的 GNSS 流動(dòng)站、靜態(tài) GNSS 測量或測速儀測量)。