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Cómo los tipos de drones GSD y portadores afectan la precisión relativa del modelo 3D

En el último artículo Cómo los puntos de control terrestre y los datos PPK afectan la precisión relativa del modelo 3D, mencionamos que además de los datos GCP y PPK, el GSD y el dron portador también tienen un cierto grado de efectos sobre la precisión relativa del 3D. modelo Entonces hacemos otra prueba para verificarlo.

Experimento 1: el efecto de GSD en la precisión relativa del modelo 3D;

Condición 1

Drone portador

Cámara oblicua

GCP

PPK

 CW10 VTOL

DG4pros

NO

NO

Tabla de resultados 1:

Numero de objetos

longitud de medición (L0)

Longitud del modelo 3D (L1) GSD = 2cm

Longitud del 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 = 0,0397 m, DS2 = 0,0356 m

Condición 2

Drone portador

Cámara oblicua

GCP

PPK

CW10 VTOL

DG4pros

No

Tabla de resultados 2:

Numero de objetos

longitud de medición (L0)

Longitud del modelo 3D (L1) GSD = 2cm

Longitud del 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 = 0,0328 m, DS2 = 0,0259 m

Condición 3

Drone portador

Cámara oblicua

GCP

PPK

CW10 VTOL

DG4pros

NO

 

Tabla de resultados 3:

Numero de objetos

longitud de medición (L0)

Longitud del modelo 3D (L1) GSD = 2cm

Longitud del 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 = 0,0342 m, DS2 = 0,0328 m

Condición 4

Drone portador

Cámara oblicua

GCP

PPK

CW10 VTOL

DG4pros

Tabla de resultados 4:

Numero de objetos

longitud de medición (L0)

Longitud del modelo 3D (L1) GSD = 2cm

Longitud del 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

12.147

12.13

12.12

0,02

0,03

8

7.526

7,49

7.51

0,04

0,02

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

4.281

4.16

4.28

0,12

0,00

11

14.675

14,66

14,68

0,02

0,00

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

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

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 = 0,0308 m, DS2 = 0,0249 m

Conclusiones

Las variables del experimento 1 son:

1: Con / Sin datos PPK.

2: Con / sin GCP.

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

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

 

Cuando la cámara oblicua es DG4Pros:

(1) Con / Sin punto de control terrestre (GCP) y datos PPK involucrados en la triangulación AT, ya sea un VTOL o un dron multirrotor, si el GSD mide 2 cm o 1,5 cm, el modelo 3D construido por la cámara oblicua DG4Pros Puede cumplir con los requisitos de error de precisión relativa Ds≤10cm (en realidad ≤5cm).

(2) Cuando el GSD es la variable única, la precisión relativa del modelo 3D con GSD = 1,5 cm es mejor que GSD = 2 cm.

Experimento 2: el efecto de los tipos de drones portadores sobre la precisión relativa del modelo 3D

Condición 1

Cámara oblicua

GCP

PPK

GSD

DG4pros

NO

NO

1,5 cm

Tabla de resultados 1:

Numero de objetos

longitud de medición (L0)

Longitud del modelo 3D (L1) CW10

Longitud del 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 = 0,0356 m, DS2 = 0,342 m

Condición 2

Cámara oblicua

GCP

PPK

GSD

DG4pros

NO

1,5 cm

 

Tabla de resultados 2:

Numero de objetos

longitud de medición (L0)

Longitud del modelo 3D (L1) CW10

Longitud del 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 = 0,0259 m, DS2 = 0,256 m

Conclusiones

Las variables del experimento 2 son:

1: con / sin GCP.

2: dron portador diferente: un dron VTOL o un dron multirrotor

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

 

Cuando la cámara oblicua es DG4Pros:

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

(2) Cuando los tipos de drones portadores son la única variable, la precisión relativa del modelo 3D con multi-rotor es mejor que con VTOL, pero la diferencia no es muy grande.