Punkty kontrolne na ziemi. Kamień węgielny precyzji.

Punkty kontrolne na ziemi (znane również jako GCPs) są kamieniem węgielnym, który umożliwia mapowanie z najwyższą dokładnością. Dzięki eleganckiemu kolorowaniu, dobrze ułożonemu cieniowaniu i realistycznemu modelowaniu 3D w fotogrametrii, GCPs są narzędziem używanym do przyprowadzenia projektu fotogrametrycznego do precyzyjnej absolutnej pozycji i skali.

Co to jest punkt kontrolny na ziemi?

GCP to znacznik na docelowej powierzchni powiązany ze znanym precyzyjnym punktem współrzędnych geograficznych. Zazwyczaj geodeta umieszcza matę w czarno-białą szachownicę lub jakiś jaskrawy obiekt, aby oznaczyć punkt kontrolny na ziemi. GCPs są używane do dokładnego georeferencjonowania, aby wskazać współrzędne punktu na badanej powierzchni, co skutkuje najbardziej realistycznym modelem 3D na końcu. GCPs są szeroko używane przy przetwarzaniu zestawów zdjęć fotogrametrycznych.

Przykłady punktów kontrolnych na ziemi

GCPs są pozyskiwane za pomocą profesjonalnych, georeferencyjnych urządzeń o jakości geodezyjnej. Konieczne jest posiadanie przynajmniej 3 punktów GCP na docelowym obiekcie dla akceptowalnego wyniku. Dowolny kluczowy punkt na zrekonstruowanym modelu 3D lub siatce może być użyty jako punkt georeferencyjny i powiązany z osobno dostarczonymi współrzędnymi.

Techniki pozyskiwania GCP

Punkty kontrolne na ziemi są definiowane za pomocą profesjonalnego sprzętu georeferencyjnego, np. urządzeń  do RTK. RTK to skrót od Real-Time Kinematic. Urządzenia RTK zapewniają korekty GPS satelitarnej przy użyciu naziemnych stacji bazowych jako referencji. W przypadkach wysokiej klasy sprzętu, współrzędne mogą być dokładne do wartości 1 cm. Ten typ pozyskiwania współrzędnych pozwala na ciągłą korektę/poprawę danych współrzędnych w celu utrzymania dokładności pozycyjnej.

DJI Phantom 4 RTK z mobilną stacją GNSS D-RTK 2

Drugim sposobem zapewnienia dokładności pozycyjnej jest użycie PPK. PPK oznacza post-processing kinematic, a termin sugeruje techniki post-processingu uzupełniające dane współrzędnych po zebraniu obrazów. Technika PPK jest używana jako wspierające źródło danych do metody RTK, aby zwiększyć dokładność pozyskanych danych.

Tak więc, geodeci mogą używać kombinacji następujących urządzeń, aby osiągnąć pożądane poziomy dokładności:

• Dane GPS o jakości konsumenckiej lub RTK w UAV lub aparacie.

• Workflow PPK do zwiększenia dokładności danych RTK w pozyskanych obrazach.

• Profesjonalne GCPs na polu wykonane z danych geodezyjnych.

W niektórych prostych przypadkach, dane georeferencyjne dowolnych Map mogą również służyć jako narzędzie do sprawienia, że model 3D będzie bardziej związany z rzeczywistym obiektem. Wszystko zależy od budżetu geodety, wymagań pracy i pożądanej dokładności przyszłej rekonstrukcji 3D.

Google, Bing lub inne usługi mapowe mogą być używane do georeferencjonowania projektu

W przypadkach niskiej dokładności urządzeń GPS UAV, pilot drona może używać punktów kontrolnych na ziemi, aby uzyskać profesjonalne wyniki. W wielu przypadkach jest to najpopularniejszy workflow wymagający dużej liczby GCPs. Profesjonaliści, którzy przetwarzają obrazy, wgrywają pozyskane współrzędne GCP do projektu i ręcznie wybierają kluczowe punkty (projekcje) na chmurze punktów, aby wskazać geowspółrzędne na zrekonstruowanym obiekcie 3D. Posiadanie danych na poziomie RTK lub PPK redukuje potrzebną ilość GCPs. Jednak ostateczna dokładność wymagana do profesjonalnych zadań pomiarowych zawsze wiąże się z produkcją punktów kontrolnych na ziemi.

Umieszczanie punktów kontrolnych na ziemi

W zależności od celu projektu, geodeci stosują różne strategie w umieszczaniu szachownic na powierzchni ziemi. W niektórych przypadkach oznaczanie obwodu może być najlepszą opcją, aby zapewnić dokładne georeferencjonowanie. Gdy najważniejsze jest wytworzenie mapy 3D, tj. obliczenia mają być wykonane na poziomie 2D, podczas gdy poziomy objętości i wysokości nie są tak ważne, umieszczenie na obwodzie może okazać się najlepszym rozwiązaniem.

Punkty kontrolne na ziemi na obiekcie z minimalną zmianą wysokości

Z drugiej strony, w przypadkach konieczności dokonania pomiarów wysokości i nachylenia powierzchni, zaufanie można znaleźć w umieszczaniu szachownic zarówno na obwodzie, jak i rozrzucając je równomiernie po całym docelowym obszarze do skanowania powierzchni ziemi przy użyciu RTK lub dowolnego alternatywnego urządzenia. Tak więc, zastanowienie się nad strategią lokalizacji szachownic może dodać wartość i ułatwić Twój projekt pod względem dokładności zrekonstruowanego modelu.

Punkty kontrolne na ziemi na różnych poziomach wysokości

Kolejną rzeczą do rozważenia przed lotem UAV jest wielkość szachownicy lub znaku, czy to statyczny obiekt na ziemi, czy jaskrawa płyta oznaczająca dokładny punkt dla współrzędnych. W przypadku planu lotu nadir, należy pomyśleć o wysokości i widoczności znacznika z planowanej wysokości. Co więcej, cieniowanie lub oświetlenie terenu może wprowadzać nieścisłości z powodu niskiego kontrastu między znacznikiem GCP a kolorystyką gleby, zieleni, żwiru itp. Tak więc, w każdym przypadku dobrze jest wybrać kolor znacznika, który będzie dobrze różnił się od nasłonecznionej ziemi lub cienistego chodnika wieczorem.

Wyraźnie widoczny standardowy znacznik celu GCP vs trudny do zauważenia pokropkowany znak

Georeferencjonować czy nie georeferencjonować?

Użycie GCPs w dużym stopniu zależy od projektu i jego celów. Pracując z pomiarami lokalizacji, poprawne i dokładne dane geograficzne przyniosą wiele korzyści, zapewniając wyższą jakość wyników obliczeniowych. Im bardziej ważny jest zrekonstruowany model 3D, tym lepsza dokładność, jaką przynosi. Natomiast w przypadkach wymagania czystej i dokładnej rekonstrukcji obiektu, GCPs są niepotrzebne. Tj. gdy obiekt 3D musi replikować kolorystykę, cieniowanie i teksturę docelowego obiektu, georeferencjonowanie nie pomoże. Stąd, decyzja o użyciu GCPs leży w rękach profesjonalisty.

Nasze oprogramowanie do fotogrametrii Pixpro oferuje szereg sposobów wykorzystania GCPs z udoskonalonymi workflow dla każdej sytuacji. Wypróbuj nieograniczone funkcje punktów kontrolnych na ziemi w bezpłatnej wersji testowej Pixpro .