Como o GSD e os tipos de drones transportadores afetam a precisão relativa do modelo 3D

No último artigo Como os pontos de controle de solo e os dados PPK afetam a precisão relativa do modelo 3D, mencionamos que, além dos dados de GCPs e PPK, o GSD e o drone portador também têm um certo grau de efeitos na precisão relativa do 3D modelo. Então, fazemos outro teste para verificá-lo.

Experimento 1: o efeito do GSD na precisão relativa do modelo 3D;

Condição 1

Drone portador	Câmera oblíqua	GCPs	PPK
CW10 VTOL	DG4pros	NÃO	NÃO

Tabela de resultados 1:

Número de Objetos	comprimento de medição （L0）	Comprimento do modelo 3D （L1） GSD = 2cm	Comprimento do modelo 3D （L2） GSD = 1,5 cm	DS1 （L0-L1）	DS2 （L0-L2）
1	7,210	7,18	7,20	0,030	0,010
	8.706	8,69	8,65	0,016	0,056
	10,961	10,89	10,90	0,071	0,061
2	7.010	6,88	6,86	0,130	0,150
3	1.822	1,76	1,76	0,062	0,062
4	10.410	10,38	10,37	0,030	0,040
5	10,718	10,65	10,68	0,068	0,038
6	13.787	13,72	13,71	0,067	0,077
7	11,404	11,41	11,38	-0,006	0,024
	12.147	12,13	12,12	0,017	0,027
8	7.526	7,44	7,49	0,086	0,036
	13.797	13,83	13,77	-0,033	0,027
9	10.374	10,35	10,35	0,024	0,024
10	2,109	1,98	2.09	0,129	0,019
	4.281	4,14	4,19	0,141	0,091
11	14.675	14,55	14,64	0,125	0,035
	8.600	8,58	8,57	0,020	0,030
12	13.394	13,36	13,38	0,034	0,014
13	12.940	12,95	12,91	-0,010	0,030
14	7,190	7,21	7,20	-0,020	-0,010
15	13.371	13,36	13,38	0,011	-0,009
	6,435	6,37	6,43	0,065	0,005
16	3,742	3,74	3,70	0,002	0,042
17	6.022	6,03	5,99	-0,008	0,032
18	3.937	3,91	3,94	0,027	-0,003
19	8.120	8,09	8,12	0,030	0,000
	14,411	14,40	14,37	0,011	0,041
20	6.077	6,06	6,04	0,017	0,037
21	13,696	13,68	13,65	0,016	0,046
RMSE ： DS1 = 0,0397m ， DS2 = 0,0356m

Condição 2

Drone portador	Câmera oblíqua	GCPs	PPK
CW10 VTOL	DG4pros	sim	Não

Tabela de resultados 2:

Número de Objetos	comprimento de medição （L0）	Comprimento do modelo 3D （L1） GSD = 2cm	Comprimento do modelo 3D （L2） GSD = 1,5 cm	DS1 （L0-L1）	DS2 （L0-L2）
1	7,210	7,18	7,21	0,030	0
	8.706	8,68	8,68	0,026	0,026
	10,961	10,91	10,87	0,051	0,091
2	7.010	6,92	6,88	0,090	0,13
3	1.822	1,79	1,76	0,032	0,062
4	10.410	10,39	10,38	0,020	0,03
5	10,718	10,66	10,72	0,058	-0,002
6	13.787	13,77	13,79	0,017	-0,003
7	11,404	11,38	11,38	0,024	0,024
	12.147	12,12	12,13	0,027	0,017
8	7.526	7,47	7,53	0,056	-0,004
	13.797	13,83	13,78	-0,033	0,017
9	10.374	10,34	10,37	0,034	0,004
10	2,109	2.03	2,11	0,079	-0,001
	4.281	4,18	4,28	0,101	0,001
11	14.675	14,59	14,67	0,085	0,005
	8.600	8,57	8,58	0,030	0,02
12	13.394	13,35	13,39	0,044	0,004
13	12.940	12,92	12,9	0,020	0,04
14	7,190	7,21	7,19	-0,020	0
15	13.371	13,36	13,37	0,011	0,001
	6,435	6,43	6,42	0,005	0,015
16	3,742	3,72	3,7	0,022	0,042
17	6.022	6,00	5,98	0,022	0,042
18	3.937	3,94	3,91	-0,003	0,027
19	8.120	8,09	8,07	0,030	0,05
	14,411	14,41	14,38	0,001	0,031
20	6.077	6,03	6,04	0,047	0,037
21	13,696	13,65	13,65	0,046	0,046
RMSE: DS1 = 0,0328m ， DS2 = 0,0259m

Condição 3

Drone portador	Câmera oblíqua	GCPs	PPK
CW10 VTOL	DG4pros	NÃO	SIM

Tabela de resultados 3:

Número de Objetos	comprimento de medição （L0）	Comprimento do modelo 3D （L1） GSD = 2cm	Comprimento do modelo 3D （L2） GSD = 1,5 cm	DS1 （L0-L1）	DS2 （L0-L2）
1	7,210	7,20	7,20	0,01	0,01
	8.706	8,71	8,69	0,00	0,02
	10,961	10,87	10,88	0,09	0,08
2	7.010	6,89	6,87	0,12	0,14
3	1.822	1,79	1,75	0,03	0,07
4	10.410	10,39	10,38	0,02	0,03
5	10,718	10,67	10,69	0,05	0,03
6	13.787	13,75	13,78	0,04	0,01
7	11,404	11,39	11,38	0,01	0,02
	12.147	12,13	12,12	0,02	0,03
8	7.526	7,51	7,49	0,02	0,04
	13.797	13,79	13,78	0,01	0,02
9	10.374	10,35	10,34	0,02	0,03
10	2,109	2.03	2.02	0,08	0,09
	4.281	4,15	4,21	0,13	0,07
11	14.675	14,61	14,65	0,07	0,03
	8.600	8,60	8,57	0,00	0,03
12	13.394	13,37	13,40	0,02	-0,01
13	12.940	12,88	12,89	0,06	0,05
14	7,190	7,20	7,18	-0,01	0,01
15	13.371	13,36	13,38	0,01	-0,01
	6,435	6,40	6,46	0,03	-0,03
16	3,742	3,75	3,75	-0,01	-0,01
17	6.022	5,97	5,97	0,05	0,05
18	3.937	3,93	3,91	0,01	0,03
19	8.120	8,10	8,08	0,02	0,04
	14,411	14,40	14,38	0,01	0,03
20	6.077	6,04	6,05	0,04	0,03
21	13,696	13,65	13,67	0,05	0,03
RMSE: DS1 = 0,0342m ， DS2 = 0,0328m

Condição 4

Drone portador	Câmera oblíqua	GCPs	PPK
CW10 VTOL	DG4pros	SIM	SIM

Tabela de resultados 4:

Número de Objetos	comprimento de medição （L0）	Comprimento do modelo 3D （L1） GSD = 2cm	Comprimento do modelo 3D （L2） GSD = 1,5 cm	DS1 （L0-L1）	DS2 （L0-L2）
1	7,21	7,21	7,21	0,00	0,00
	8.706	8,68	8,7	0,03	0,01
	10,961	10,90	10,89	0,06	0,07
2	7,01	6,98	6,99	0,03	0,02
3	1.822	1,80	1,78	0,02	0,04
4	10,41	10,40	10,39	0,01	0,02
5	10,718	10,70	10,69	0,02	0,03
6	13.787	13,77	13,76	0,02	0,03
7	11,404	11,39	11,39	0,01	0,01
7	12.147	12,13	12,12	0,02	0,03
8	7.526	7,49	7,51	0,04	0,02
8	13.797	13,81	13,8	-0,01	0,00
9	10.374	10,36	10,35	0,01	0,02
10	2,109	2.02	2,11	0,09	0,00
10	4.281	4,16	4,28	0,12	0,00
11	14.675	14,66	14,68	0,02	0,00
11	8,6	8,54	8,53	0,06	0,07
12	13.394	13,35	13,37	0,04	0,02
13	12,94	12,89	12,91	0,05	0,03
14	7,19	7,18	7,2	0,01	-0,01
15	13.371	13,35	13,35	0,02	0,02
15	6,435	6,41	6,4	0,02	0,03
16	3,742	3,72	3,71	0,02	0,03
17	6.022	5,98	5,98	0,04	0,04
18	3.937	3,89	3,89	0,05	0,05
19	8,12	8,12	8,1	0,00	0,02
19	14,411	14,40	14,39	0,01	0,02
20	6.077	6,03	6,03	0,05	0,05
21	13,696	13,66	13,64	0,04	0,06
RMSE ： DS1 = 0,0308m ， DS2 = 0,0249m

Conclusões

As variáveis do experimento 1 são:

1: Com / Sem dados PPK.

2: Com / Sem GCPs.

3: GSD diferente: 1,5 cm ou 2 cm

Após a análise dos quatro conjuntos de dados experimentais, podemos tirar as seguintes conclusões:

Quando a câmera oblíqua é DG4Pros:

(1) Com / Sem ponto de controle de solo (GCP) e dados PPK envolvidos na triangulação AT, seja um VTOL ou um drone multi-rotor, se o GSD é de 2 cm ou 1,5 cm, o modelo 3D construído pela câmera oblíqua DG4Pros pode atender aos requisitos de erro de precisão relativa Ds≤10cm (na verdade ≤5cm).

(2) Quando o GSD é a única variável, a precisão relativa do modelo 3D com GSD = 1,5 cm é melhor do que GSD = 2 cm.

Experimento 2: o efeito dos tipos de drones transportadores na precisão relativa do modelo 3D

Condição 1

Câmera oblíqua	GCPs	PPK	GSD
DG4pros	NÃO	NÃO	1,5cm

Tabela de resultados 1:

Número de Objetos	comprimento de medição （L0）	Comprimento do modelo 3D （L1） CW10	Comprimento do modelo 3D （L2） M600Pro	DS1 （L0-L1）	DS2 （L0-L2）
1	7,21	7,20	7,19	0,010	0,02
	8.706	8,65	8,70	0,056	0,01
	10,961	10,90	10,91	0,061	0,05
2	7,01	6,86	6,98	0,150	0,03
3	1.822	1,76	1,79	0,062	0,03
4	10,41	10,37	10,39	0,040	0,02
5	10,718	10,68	10,69	0,038	0,03
6	13.787	13,71	13,76	0,077	0,03
7	11,404	11,38	11,38	0,024	0,02
	12.147	12,12	12,12	0,027	0,03
8	7.526	7,49	7,50	0,036	0,03
	13.797	13,77	13,77	0,027	0,03
9	10.374	10,35	10,33	0,024	0,04
10	2,109	2.09	2.02	0,019	0,09
	4.281	4,19	4,20	0,091	0,08
11	14.675	14,64	14,65	0,035	0,03
	8,6	8,57	8,57	0,030	0,03
12	13.394	13,38	13,35	0,014	0,04
13	12,94	12,91	12,92	0,030	0,02
14	7,19	7,20	7,17	-0,010	0,02
15	13.371	13,38	13,35	-0,009	0,02
	6,435	6,43	6,41	0,005	0,02
16	3,742	3,70	3,70	0,042	0,04
17	6.022	5,99	5,99	0,032	0,03
18	3.937	3,94	3,89	-0,003	0,05
19	8,12	8,12	8,08	0,000	0,04
	14,411	14,37	14,36	0,041	0,05
20	6.077	6,04	6,06	0,037	0,02
21	13,696	13,65	13,65	0,046	0,05
RMSE: DS1 = 0,0356m ， DS2 = 0,342m

Condição 2

Câmera oblíqua	GCPs	PPK	GSD
DG4pros	SIM	NÃO	1,5cm

Tabela de resultados 2:

Número de Objetos	comprimento de medição （L0）	Comprimento do modelo 3D （L1） CW10	Comprimento do modelo 3D （L2） M600Pro	DS1 （L0-L1）	DS2 （L0-L2）
1	7,21	7,21	7,21	0	0,00
	8.706	8,68	8,70	0,026	0,01
	10,961	10,87	10,91	0,091	0,05
2	7,01	6,88	6,98	0,13	0,03
3	1.822	1,76	1,80	0,062	0,02
4	10,41	10,38	10,39	0,03	0,02
5	10,718	10,72	10,70	-0,002	0,02
6	13.787	13,79	13,75	-0,003	0,04
7	11,404	11,38	11,38	0,024	0,02
	12.147	12,13	12,13	0,017	0,02
8	7.526	7,53	7,49	-0,004	0,04
	13.797	13,78	13,79	0,017	0,01
9	10.374	10,37	10,35	0,004	0,02
10	2,109	2,11	2.07	-0,001	0,04
	4.281	4,28	4,21	0,001	0,07
11	14.675	14,67	14,66	0,005	0,02
	8,6	8,58	8,57	0,02	0,03
12	13.394	13,39	13,35	0,004	0,04
13	12,94	12,9	12,93	0,04	0,01
14	7,19	7,19	7,18	0	0,01
15	13.371	13,37	13,36	0,001	0,01
	6,435	6,42	6,42	0,015	0,01
16	3,742	3,7	3,71	0,042	0,03
17	6.022	5,98	6,00	0,042	0,02
18	3.937	3,91	3,91	0,027	0,03
19	8,12	8,07	8,10	0,05	0,02
	14,411	14,38	14,35	0,031	0,06
20	6.077	6,04	6,06	0,037	0,02
21	13,696	13,65	13,67	0,046	0,03
RMSE: DS1 = 0,0259m ， DS2 = 0,256m

Conclusões

As variáveis do experimento 2 são:

1: Com / Sem GCPs.

2: Drone portador diferente: um drone VTOL ou um drone multi-rotor

Após a análise dos dois conjuntos de dados experimentais, podemos tirar as seguintes conclusões:

Quando a câmera oblíqua é DG4Pros:

(1) Com / Sem ponto de controle de solo (GCP), seja um VTOL ou um drone multi-rotor, o modelo 3D construído pela câmera oblíqua DG4Pros pode atender aos requisitos de erro de precisão relativa Ds≤10cm (Na verdade, ≤5cm).

(2) Quando os tipos de drones portadores são a única variável, a precisão relativa do modelo 3D com multi-rotor é melhor do que com VTOL, mas a diferença não é muito grande.

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Robusto e seguro

Pode ser integrado com muitos tipos de drones

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Experimento 1: o efeito do GSD na precisão relativa do modelo 3D;

Condição 1

Tabela de resultados 1:

Condição 2

Tabela de resultados 2:

Condição 3

Tabela de resultados 3:

Condição 4

Tabela de resultados 4:

Conclusões

Experimento 2: o efeito dos tipos de drones transportadores na precisão relativa do modelo 3D

Condição 1

Tabela de resultados 1:

Condição 2

Tabela de resultados 2:

Conclusões

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