نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• مرتضی درزاده ¹
• حسن امامی ²

¹ دانشجوی گروه نقشه برداری دانشکده فنی و مهندسی مرند، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

² دانشیار گروه نقشه برداری دانشکده فنی دانشگاه تبریز

چکیده

آگاهی از تأثیر پارامترهای طراحی شبکه نقاط کنترل پهپامبنا برای دستیابی به کیفیتی بهینه در تولید اطلاعات مکانی، یکی از بخش‌های مهم در اجرای یک پروژه پهپادمبنا با توجه به شرایط و محدودیتهای موجود میباشد. هدف این تحقیق ارزیابی تاثیر طراحی و توزیع شبکه نقاط کنترل زمینی در دقت تولید اطلاعات مکانی و نقشه‌های تولیدی از تصاویر پهپادی است . برای این منظور طراحی و توزیع شبکه نقاط کنترل زمینی در دو حالت و سه سناریوی مختلف مورد ارزیابی قرار گرفتند. حالت اول (A) نقاط کنترل از 4 تا 42 نقطه، فقط در مدلهای کناری و در حالت دوم (B) هم در اطراف و هم در محل مرکزی بلوک فتوگرامتری طراحی شدند. نتایج نشان داد حالت B بالاترین دقت اندازه‌گیری را در مناطق شهری و غیرشهری به دست آورد و بهترین نتایج و کمترین خطا را در هر سه سناریو داشت. یافته‌ها نشان داد که در سناریوی اول متوسط افت دقت در خروجی‌های پهپادمبنا حداقل تا 12 درصد در پیکربندی A و B نقاط کنترل حاصل می گردد. همچنین، این افت دقت در سناریوی دوم و سوم به ترتیب حداقل تا 59/0 درصد و 53/0 درصد در نتایج را نسبت به سناریوی اول نشان می-دهند. بطور کلی، طراحی و گسترش فواصل نقطه کنترل بیش از 30 برابر GSD توصیه نمی‌گردد و در صورت افزایش فواصل آنها به بیش از این مقدار، طراحی بیشتر نقاط کنترل در مدل‌های مرکزی بلوک ضروری است.

تازه های تحقیق

آگاهی از رفتار و تأثیر پارامترهای طراحی شبکه فتوگرامتری پهپاد بر روی کیفیت بازسازی سه‌بعدی برای دستیابی به کیفیتی بهینه در تولید اطلاعات مکانی از تصاویر پهپادی،  یکی از بخش‌­های مهم در اجرای یک پروژه پهپادمبنا با توجه به شرایط و محدودیت‌های موجود می‌باشد. هدف این تحقیق ارزیابی تاثیر طراحی  و توزیع شبکه نقاط کنترل زمینی در دقت تولید اطلاعات مکانی و نقشه­های تولیدی از تصاویر پهپادی است .بررسی تأثیر طرح شبکه، توزیع نقطه کنترل زمین و جداسازی بر دقت بازسازی سه بعدی محصولات فتوگرامتری مبتنی بر پهپاد است. برای این منظور طراحی  و توزیع شبکه نقاط کنترل زمینی در دو حالت و سه سناریوی مختلف مورد ارزیابی قرار گرفتند. حالت اول (A) نقاط کنترل از 4 تا 42  نقطه، فقط در مدلهای کناری  و در حالت دوم (B) هم در اطراف و هم در محل مرکزی بلوک فتوگرامتری طراحی شدند. تعداد کل 

نقاط کنترلی مورد استفاده در همه حالت ها بسته به فاصله بین آنها از 4 تا 42 متغیر بود و فواصل اولیه آنها به عنوان سناریوی اول 30 برابر GSD یا 3 برابر  باز هوایی عکس ها با پوشش طولی متوسط 80 درصد انتخاب شد. فاصله کوتاه تر از این مقدار مقرون به صرفه نیست زیرا تعداد نقاط کنترل مورد نیاز برای خروجی فتوگرامتری پهپاد را افزایش می دهد و هزینه های پروژه را افزایش می دهد.

در سناریوی اول، 30 نقطه تصادفی در دو مکان مستقل ساختمانی و غیرساختمانی مورد بررسی قرار گرفت. نقاط کنترل در هر دو منطقه شهری و غیر شهری به فواصل حدکثر 30 برابر GSD در نظر گرفته شد. حالت های B و A به ترتیب در هر دو منطقه شهری و غیر شهری بهترین و بدترین دقت را به دست آوردند. حالت B دارای نقاط کنترلی بود که در اکثر مدل های کناری و مرکز بلوک تعبیه شده بود، در حالی که حالت A فقط  طراحی نقاط کنترل در مدل های کناری بلوک را در نظر می­گرفت. با گسترش تصاویر پهپاد در خارج از شبکه نقاط کنترل، دقت نتایج خروجی فتوگرامتری بدتر شد.  یافته­ها نشان می­دهد که در محیط­های غیرشهری و غیرساختمانی، حداقل افت دقت در خروجی های پهپادمبنا بین حالت B و حالت A  از 74/0 تا 91/0 متر با در نظر گرفتن ریشه میانگین مربعات خطا حاصل می­گردد. یعنی طراحی نقاط کنترل در کناره های و مدل های مرکزی به ترتیب حداقل تا 12 درصد افت دقت در نتایج نشان می­دهد. در سناریوی دوم، فواصل نقطه کنترل دو برابر شد و دو حالت B,A) ) مورد بررسی قرار گرفت. با این حال، هنگامی که فواصل نقطه کنترل در مناطق غیر ساختمانی دو برابر می شود، دقت خروجی فتوگرامتری پهپاد در همه حالت ها کاهش می یابد. یافته­ها نشان می­دهد که در محیط­های غیرشهری و غیرساختمانی، حداقل افت دقت در سناریوی دوم در خروجی های پهپادمبنا بین حالت B و حالت A  از 08/1 تا 20/1 متر با در نظر گرفتن ریشه میانگین مربعات خطا حاصل می­گردد. یعنی طراحی نقاط کنترل در کناره های و مدل های مرکزی حداقل تا 59/0 درصد بهبود دقت در نتایج را نسبت به سناریوی اول نشان می­دهد. در سناریوی سوم، فواصل نقاط کنترل برای حالت های A، B، تقریباً سه برابر انتخاب شدند و خروجی فتوگرامتری دوباره تولید گردید. در این سناریو، نقاط تصادفی یکسان در شهری و غیر شهری مناطق انتخاب و در ارتوموزائیک مورد بررسی قرار گرفتند. زمانی که فاصله بین نقاط کنترل در مدل های گوشه بلوک افزایش می یابد، طراحی الگوهای نقاط کنترل در مدل های مرکزی بلوک ضروری تر است و نتایج بهتری به دست می آید. یافته­ها نشان می­دهد که در محیط­های غیرشهری و غیرساختمانی، حداقل افت دقت در سناریوی سوم در خروجی های پهپادمبنا بین حالت B و حالت A  از 27/1 تا 05/2 متر با در نظر گرفتن ریشه میانگین مربعات خطا حاصل می­گردد. یعنی طراحی نقاط کنترل در کناره های و مدل های مرکزی حداقل تا 53/0 درصد افت دقت در نتایج را نسبت به سناریوی اول نشان می­دهد. همچنین نتایج نشان داد که گسترش فواصل نقطه کنترل بیش از 30 برابر GSD توصیه نمی شود. این به دلیل همپوشانی طولی و جانبی کمتر تصاویر در مناطق مرزی است که منجر به عدم دقت بیشتر در تولید ابر نقاط می­شود. برای کاهش خطا در نواحی مرزی بلوک فتوگرامتری، باید نقاط کنترل بیشتری در مدل های کناری بلوک طراحی شود.

کلیدواژه‌ها

• شبکه نقاط کنترل زمینی
• اطلاعات مکانی
• تصاویر پهپادی
• دقت

موضوعات

• سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی

عنوان مقاله [English]

The effect of ground control point network architecture and distribution on the accuracy of UAV image maps.

نویسندگان [English]

• Mortaza Dorzadeh ¹
• Hassan Emami ²

¹ Surveying department, Marand Technical and Engineering Faculty, University of Tabriz, Tabriz, Iran.

² Department of Geomatics, School of Marand Engineering, University of Tabriz,

چکیده [English]

Understanding the impact of unmanned aerial vehicle (UAV) photogrammetric network design parameters on 3D reconstruction quality is crucial for achieving optimal spatial information production from UAV images in a UAV-based project, considering existing conditions and limitations. The purpose of this research is to assess the impact of ground control point network architecture and distribution on the accuracy of spatial information and maps generated from drone images. The design and distribution of the ground control point network have been examined in two modes and three distinct scenarios for this aim. Control points ranging from 4 to 42 points were designed just in the side models in the first case (A) and both around and in the center position of the photogrammetry block in the second case (B). According to the data, mode B had the highest measurement accuracy in both urban and non-urban regions, as well as the best results and the least error in each of those scenarios. The findings showed that the average accuracy loss in UAV-based outputs in the first scenario is at least 12% in the arrangement of A and B control points. Furthermore, the accuracy loss in the second and third scenarios is at least 0.59% and 0.53%, respectively, when compared to the first scenario. In general, it is not suggested to construct and expand control point distances more than 30 times GSD, and if these distances are exceeded, control points must be designed in central block models.

کلیدواژه‌ها [English]

• Network of Ground Control Points
• Spatial Information
• UAV images
• Accuracy