Cómo los puntos de control y los datos PPK afectan la precisión relativa del modelo 3D

En estos dos experimentos, introdujimos cuatro variables diferentes para verificar la precisión relativa del modelo 3D. Las cuatro variables diferentes son:

1: Tipos de drones portadores: un dron VTOL o un dron multirrotor

2: diferente GSD

3: con / sin puntos de control de tierra

4: con / sin datos PPK

Experimento 1: el efecto de los puntos de control terrestre (GCP) sobre la precisión relativa del modelo 3D;

Condición 1

Drone portador	Cámara oblicua	GSD	PPK
CW10 VTOL	DG4pros	2cm	sí

Tabla de resultados 1:

Numero de objetos	longitud de medición （L0）	Longitud del modelo 3D （L1） sin GCP	Longitud del modelo 3D （L2） con GCP	Ds1 （L0-L1）	Ds2 （L0-L2）
1	7.210	7,20	7.21	0,01	0,00
	8.706	8,71	8,68	0,00	0,03
	10.961	10,87	10,90	0,09	0,06
2	7.010	6,89	6,98	0,12	0,03
3	1.822	1,79	1,80	0,03	0,02
4	10.410	10,39	10,40	0,02	0,01
5	10.718	10,67	10,70	0,05	0,02
6	13.787	13,75	13,77	0,04	0,02
7	11.404	11.39	11.39	0,01	0,01
	12.147	12.13	12.13	0,02	0,02
8	7.526	7.51	7,49	0,02	0,04
	13.797	13,79	13,81	0,01	-0,01
9	10.374	10.35	10,36	0,02	0,01
10	2.109	2.03	2.02	0,08	0,09
	4.281	4.15	4.16	0,13	0,12
11	14.675	14,61	14,66	0,07	0,02
	8.600	8.60	8.54	0,00	0,06
12	13.394	13.37	13.35	0,02	0,04
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	13.35	0,01	0,02
	6.435	6,40	6,41	0,03	0,02
16	3.742	3,75	3,72	-0,01	0,02
17	6.022	5,97	5,98	0,05	0,04
18	3.937	3,93	3,89	0,01	0,05
19	8.120	8,10	8.12	0,02	0,00
	14.411	14.40	14.40	0,01	0,01
20	6.077	6.04	6.03	0,04	0,05
21	13.696	13,65	13,66	0,05	0,04
RMSE: Ds1 = 0,0342 m, Ds2 = 0,0308 m

Condición 2

Drone portador	Cámara oblicua	GSD	PPK
CW10 VTOL	DG4pros	2cm	No

Tabla de resultados 2:

Numero de objetos	longitud de medición （L0）	Longitud del modelo 3D （L1） sin GCP	Longitud del modelo 3D （L2） con GCP	Ds1 （L0-L1）	Ds2 （L0-L2）
1	7.210	7.18	7.18	0,030	0,030
	8.706	8,69	8,68	0,016	0,026
	10.961	10,89	10,91	0.071	0.051
2	7.010	6,88	6,92	0.130	0.090
3	1.822	1,76	1,79	0.062	0.032
4	10.410	10,38	10,39	0,030	0,020
5	10.718	10,65	10,66	0,068	0,058
6	13.787	13,72	13,77	0,067	0,017
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	7,47	0.086	0,056
	13.797	13,83	13,83	-0.033	-0.033
9	10.374	10.35	10,34	0,024	0,034
10	2.109	1,98	2.03	0,129	0,079
	4.281	4.14	4.18	0,141	0.101
11	14.675	14.55	14.59	0,125	0.085
	8.600	8.58	8.57	0,020	0,030
12	13.394	13,36	13.35	0,034	0.044
13	12.940	12,95	12,92	-0.010	0,020
14	7.190	7.21	7.21	-0,020	-0,020
15	13.371	13,36	13,36	0,011	0,011
	6.435	6,37	6,43	0,065	0,005
16	3.742	3,74	3,72	0,002	0.022
17	6.022	6.03	6,00	-0,008	0.022
18	3.937	3,91	3,94	0,027	-0,003
19	8.120	8.09	8.09	0,030	0,030
	14.411	14.40	14.41	0,011	0,001
20	6.077	6.06	6.03	0,017	0.047
21	13.696	13,68	13,65	0,016	0,046
RMSE: Ds1 = 0,0397 m, Ds2 = 0,0328 m

Condición 3

Drone portador	Cámara oblicua	GSD	PPK
CW10 VTOL	DG4pros	1,5 cm	sí

Tabla de resultados 3:

Numero de objetos	longitud de medición （L0）	Longitud del modelo 3D （L1） sin GCP	Longitud del modelo 3D （L2） con GCP	Ds1 （L0-L1）	Ds2 （L0-L2）
1	7.210	7,20	7.21	0,01	0,00
	8.706	8,69	8.7	0,02	0,01
	10.961	10,88	10,89	0,08	0,07
2	7.010	6,87	6,99	0,14	0,02
3	1.822	1,75	1,78	0,07	0,04
4	10.410	10,38	10,39	0,03	0,02
5	10.718	10,69	10,69	0,03	0,03
6	13.787	13,78	13,76	0,01	0,03
7	11.404	11.38	11.39	0,02	0,01
	12.147	12.12	12.12	0,03	0,03
8	7.526	7,49	7.51	0,04	0,02
	13.797	13,78	13,8	0,02	0,00
9	10.374	10,34	10.35	0,03	0,02
10	2.109	2.02	2.11	0,09	0,00
	4.281	4.21	4.28	0,07	0,00
11	14.675	14,65	14,68	0,03	0,00
	8.600	8.57	8.53	0,03	0,07
12	13.394	13.40	13.37	-0,01	0,02
13	12.940	12,89	12,91	0,05	0,03
14	7.190	7.18	7.2	0,01	-0,01
15	13.371	13.38	13.35	-0,01	0,02
	6.435	6,46	6.4	-0,03	0,03
16	3.742	3,75	3,71	-0,01	0,03
17	6.022	5,97	5,98	0,05	0,04
18	3.937	3,91	3,89	0,03	0,05
19	8.120	8.08	8.1	0,04	0,02
	14.411	14.38	14.39	0,03	0,02
20	6.077	6.05	6.03	0,03	0,05
21	13.696	13,67	13,64	0,03	0,06
RMSE: Ds1 = 0,0328 m, Ds2 = 0,0249 m

Condición 4

Drone portador	Cámara oblicua	GSD	PPK
CW10 VTOL	DG4pros	1,5 cm	No

Tabla de resultados 4:

Numero de objetos	longitud de medición （L0）	Longitud del modelo 3D （L1） sin GCP	Longitud del modelo 3D （L2） con GCP	Ds1 （L0-L1）	Ds2 （L0-L2）
1	7.210	7,20	7.21	0,010	0
	8.706	8,65	8,68	0,056	0,026
	10.961	10,90	10,87	0.061	0.091
2	7.010	6,86	6,88	0,150	0,13
3	1.822	1,76	1,76	0.062	0.062
4	10.410	10,37	10,38	0.040	0,03
5	10.718	10,68	10,72	0,038	-0,002
6	13.787	13,71	13,79	0.077	-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	7,49	7.53	0,036	-0,004
	13.797	13,77	13,78	0,027	0,017
9	10.374	10.35	10,37	0,024	0,004
10	2.109	2,09	2.11	0,019	-0,001
	4.281	4.19	4.28	0.091	0,001
11	14.675	14,64	14,67	0,035	0,005
	8.600	8.57	8.58	0,030	0,02
12	13.394	13.38	13.39	0,014	0,004
13	12.940	12,91	12,9	0,030	0,04
14	7.190	7,20	7.19	-0.010	0
15	13.371	13.38	13.37	-0,009	0,001
	6.435	6,43	6,42	0,005	0,015
16	3.742	3.70	3,7	0,042	0,042
17	6.022	5,99	5,98	0.032	0,042
18	3.937	3,94	3,91	-0,003	0,027
19	8.120	8.12	8.07	0.000	0,05
	14.411	14.37	14.38	0.041	0,031
20	6.077	6.04	6.04	0,037	0,037
21	13.696	13,65	13,65	0,046	0,046
RMSE: Ds1 = 0,0356 m, Ds2 = 0,0259 m

Condición 5

Drone portador	Cámara oblicua	GSD	PPK
DJI M600 Pro Multi-rotor	DG4pros	1,5 cm	No

Tabla de resultados 5:

Numero de objetos	longitud de medición （L0）	Longitud del modelo 3D （L1） sin GCP	Longitud del modelo 3D （L2） con GCP	Ds1 （L0-L1）	Ds2 （L0-L2）
1	7.210	7.19	7.21	0,02	0,00
	8.706	8.70	8.70	0,01	0,01
	10.961	10,91	10,91	0,05	0,05
2	7.010	6,98	6,98	0,03	0,03
3	1.822	1,79	1,80	0,03	0,02
4	10.410	10,39	10,39	0,02	0,02
5	10.718	10,69	10,70	0,03	0,02
6	13.787	13,76	13,75	0,03	0,04
7	11.404	11.38	11.38	0,02	0,02
	12.147	12.12	12.13	0,03	0,02
8	7.526	7,50	7,49	0,03	0,04
	13.797	13,77	13,79	0,03	0,01
9	10.374	10,33	10.35	0,04	0,02
10	2.109	2.02	2,07	0,09	0,04
	4.281	4.20	4.21	0,08	0,07
11	14.675	14,65	14,66	0,03	0,02
	8.600	8.57	8.57	0,03	0,03
12	13.394	13.35	13.35	0,04	0,04
13	12.940	12,92	12,93	0,02	0,01
14	7.190	7.17	7.18	0,02	0,01
15	13.371	13.35	13,36	0,02	0,01
	6.435	6,41	6,42	0,02	0,01
16	3.742	3.70	3,71	0,04	0,03
17	6.022	5,99	6,00	0,03	0,02
18	3.937	3,89	3,91	0,05	0,03
19	8.120	8.08	8,10	0,04	0,02
	14.411	14.36	14.35	0,05	0,06
20	6.077	6.06	6.06	0,02	0,02
21	13.696	13,65	13,67	0,05	0,03
RMSE: Ds1 = 0,0342 m, Ds2 = 0,0256 m

Conclusiones

Las variables del experimento 1 son:

1: Con / Sin datos PPK.

2: Tipos de drones portadores: un dron VTOL o un dron multirrotor

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

Después del análisis de los cinco conjuntos de datos experimentales, podemos sacar las siguientes conclusiones:

Cuando la cámara oblicua es DG4Pros:

(1) Con / Sin punto de control terrestre (GCP) involucrado en la triangulación AT, ya sea un VTOL o un dron multirrotor, ya sea que el GSD sea de 2 cm o 1,5 cm, el modelo 3D construido por la cámara oblicua DG4Pros puede cumplir con el requisitos de error relativo de precisión Ds≤10cm.

(2) Cuando con / sin GCP es la única variable, la precisión relativa del modelo 3D con GCP es mejor que sin GCP.

(3) Cuando el GSD es la variable única, la precisión relativa del modelo 3D que GSD 1.5cm es mejor que GSD 2cm.

(4) Cuando el dron portador es la única variable, la precisión relativa del modelo 3D que usa multi-rotor es mejor que la que usa VTOL como dron portador.

Experimento 2: sin GCP, el efecto de los datos PPK en la precisión relativa del modelo 3D

Condición 1

Drone portador	Cámara oblicua	GSD	GCP
CW10 VTOL	DG4pros	2cm	NO

Tabla de resultados 1:

Numero de objetos	longitud de medición （L0）	Longitud del modelo 3D （L1） sin PPK	Longitud del modelo 3D （L2） con PPK	Ds1 （L0-L1）	Ds2 （L0-L2）
1	7.210	7.18	7,20	0,030	0,01
	8.706	8,69	8,71	0,016	0,00
	10.961	10,89	10,87	0.071	0,09
2	7.010	6,88	6,89	0.130	0,12
3	1.822	1,76	1,79	0.062	0,03
4	10.410	10,38	10,39	0,030	0,02
5	10.718	10,65	10,67	0,068	0,05
6	13.787	13,72	13,75	0,067	0,04
7	11.404	11.41	11.39	-0,006	0,01
	12.147	12.13	12.13	0,017	0,02
8	7.526	7,44	7.51	0.086	0,02
	13.797	13,83	13,79	-0.033	0,01
9	10.374	10.35	10.35	0,024	0,02
10	2.109	1,98	2.03	0,129	0,08
	4.281	4.14	4.15	0,141	0,13
11	14.675	14.55	14,61	0,125	0,07
	8.600	8.58	8.60	0,020	0,00
12	13.394	13,36	13.37	0,034	0,02
13	12.940	12,95	12,88	-0.010	0,06
14	7.190	7.21	7,20	-0,020	-0,01
15	13.371	13,36	13,36	0,011	0,01
	6.435	6,37	6,40	0,065	0,03
16	3.742	3,74	3,75	0,002	-0,01
17	6.022	6.03	5,97	-0,008	0,05
18	3.937	3,91	3,93	0,027	0,01
19	8.120	8.09	8,10	0,030	0,02
	14.411	14.40	14.40	0,011	0,01
20	6.077	6.06	6.04	0,017	0,04
21	13.696	13,68	13,65	0,016	0,05
RMSE Ds1 = 0,0397 m, Ds2 = 0,0342 m

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Artículo

Experimento 1: el efecto de los puntos de control terrestre (GCP) sobre la precisión relativa del modelo 3D;

Condición 1

Tabla de resultados 1:

Condición 2

Tabla de resultados 2:

Condición 3

Tabla de resultados 3:

Condición 4

Tabla de resultados 4:

Condición 5

Tabla de resultados 5:

Conclusiones

Experimento 2: sin GCP, el efecto de los datos PPK en la precisión relativa del modelo 3D

Condición 1

Tabla de resultados 1:

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