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测绘无人机的精度到底有多高?

导 读

据统计,目前国内测绘无人机市场容量已达2000+ 架,市场起量是否意味着产品方案已经成熟?测绘无人机的精度到底有多高?无人机作业效率又有什么优势?这些问题,在今年(2018年)FIG会议上,瑞士测绘公司Lerch Weber详细介绍了他们利用天宝SX10地面激光扫描作为参考值,验证了senseFly 公司测绘无人机 eBee Plus的数据精度、作业效率、以及无地面控制点测图的精度,详细如下:

01、测试场景

测区地点位于瑞士,面积约为4公顷(200mx200m)的碎石场,属于典型的UAV小区域工程测量场景,

02、三维激光作业

如图,在测区的四个位置,用天宝SX10激光扫描仪进行扫描获得高精度地面点云数据作为参考数据,

三维激光点云数据如下:

03、无人机作业

飞机型号:senseFly eBee plus相机型号:S.O.D.A RGB飞控软件:eMotion 3处理软件:Agisoft PhotoScan机载RTK:接入瑞士CORS VRS差分服务 飞行计划:为对比不同飞行高度对精度的影响,分布进行两次飞行,具体参数如下:

同时,为对比有/无地面控制点对精度的影响情况,在测区内均匀布置了9个控制点,分布位置如下:

实际无人机作业轨迹如下:

04、无人机数据处理

根据对比策略,分别处理有控制点和无控制点在不同飞行高度的数据,共得到四组点云,数据情况如下:

所得无人机点云数据如下:

05、数据分析

由于SX10在200米测程内的扫描精度为3毫米,同时其点云密度要远高于UVA点云,所以把SX10采集的点云数据作为基准数据评测无人机的点云精度,利用AutoCAD Civil 3D软件,分别进行三种对比分析:1.公共点云差值对比@红色区域2.横断面切线对比@紫色断面线3.体积计算值对比@红色区域

06、对比结果

四组点云数据的对比结果如下:

分析结论:

1、100米飞行高度的有控制点精度(std.dev)为5.2cm,无控制点精度为5.8cm。相差6mm,(换句话说,UAV RTK基本可以取代地面控制点)

2、100米飞行高度的有控制点差值均值(mean)为5.5cm,无控制点差值均值为9.5cm。相差4cm,(可能是由于机载RTK螺旋天线高程方向的精度较差所致)

3、断面分析如下:

07、工作效率对比

在这个项目中,免控制点无人机作业的效率大概比三维激光扫描高40%,如果是在大场景中对比,无人机的作业效率应该更高。


08、无人机的优势

1、外业时间较短

2、不用到危险区域架站作业

3、UAV可以重复航线飞行,更加便于监控

4、UAV除了可以获得点云,还能获得真实的影像

5、UAV的成本更低,本案中大约是三维激光的三分之一


09、三维激光的优势

1、内外业操作简单

2、点云精度高,密度大(本案eBee plus 约为40/㎡,SX10约为750/㎡)

3、可以室内测量


10、结束语

基于无人机的行业应用方案,已经在农业、电力、测绘、安防等领域得到了广泛应用,就测绘无人机而言,关键还是精度问题,现在各个厂家纷纷为无人机加入PPK、RTK、惯导等高精度模块,同时对相机不断改进升级,从半画幅到全画幅,从单镜头到多镜头,不断调优相机。

也许,测绘无人机正在进入下一个增长阶段。

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