При фотограмметрической съемке с БПЛА лесистой горной местности получены значительные ошибки высот из‑за плотного полога и теней: какие изменения в проектировании полета, валидации данных и алгоритмах обработки (например, МСА, фильтрация точек, использование МНО) вы бы предложили для снижения ошибок

6 Окт в 10:50
8 +1
0
Ответы
1

Коротко: причины ошибок — открытые пробелы в матрице обзора недостатоквидовподкронаминедостаток видов под кронаминедостатоквидовподкронами, сильные тени и низкая текстурность подлеска, а также геометрические и геодезические погрешности малаяплотность/неравномерностьGCP/ошибкипозиционированиямалая плотность/неравномерность GCP/ошибки позиционированиямалаяплотность/неравномерностьGCP/ошибкипозиционирования. Чтобы снизить погрешности высот при съёмке лесистой горной местности, рекомендую комплекс мер по планированию полёта, контролю качества съёмки и настройке алгоритмов обработки.

1) Планирование полёта цель—увеличитьчислонезависимыхугловобзораиуменьшитьвлияниетенейцель — увеличить число независимых углов обзора и уменьшить влияние тенейцельувеличитьчислонезависимыхугловобзораиуменьшитьвлияниетеней

Увеличьте перекрытие: фронтальный overlap 80–90%, боковой 60–80% вкрутомрельефе—ближек85/75в крутом рельефе — ближе к 85/75%вкрутомрельефеближек85/75. Комбинируйте надиральные и уклонные/наклонные кадры: добавьте 2–4 ряда с креном 20–45° по нескольким направлениям независимыепроходысразнымикурсамироторногоНПАнезависимые проходы с разными курсами роторного НПАнезависимыепроходысразнымикурсамироторногоНПА. Облеты под разными азимутами дают шанс «увидеть» землю под кронами. Делайте кросс-проходы пересекающиесянаправленияпересекающиеся направленияпересекающиесянаправления — особенно вдоль и поперёк склона. Летайте ниже, если безопасно — уменьшение высоты улучшит GSD и вероятность детектирования мелких признаков целевыеGSD2–5смдляплотнойкроновидности,есливозможноцелевые GSD 2–5 см для плотной кроновидности, если возможноцелевыеGSD2–5смдляплотнойкроновидности,есливозможно. Время суток/освещение: выбирайте мягкое равномерное освещение пасмурнаяпогодапасмурная погодапасмурнаяпогода или времена с минимальными контрастными тенями; в горах лучше избегать низкого солнца, вызывающего глубокие тени в руслах. По возможности снимайте в разные дни/времена, чтобы заполнить пробелы. Съёмка в листопад/снежный период: для лиственных пород — проводить съёмку в листопад/раннюю весну без листвы или при снежном покрове, когда видимость земли значительно лучше. Обеспечьте надёжную геопозицию: RTK/PPK для камер или плотные GCP см.нижесм. нижесм.ниже.

2) Геодезическое обеспечение и валидация

GCP: минимум 5–10 GCP равномерно по площади, обязательно в разных абсолютных высотных зонах вершины,склоны,долинывершины, склоны, долинывершины,склоны,долины. Где нет просматриваемых площадок, ставьте таргеты в маленьких вырубках/просеках или используйте временные стойки. Контрольные точки checkpointscheck pointscheckpoints в местах с разной степенью покрытия: использовать для оценки RMSE по открытым/закрытым участкам. Используйте PPK/RTK съёмку камеры: это снижает геометрическую неопределённость и помогает алгоритму правильно привязывать облако. Фотография GCP в формате RAW и привязка всех фотозаписей к времени/позиции синхронизациясинхронизациясинхронизация.

3) Настройки съёмки и камеры

Снимайте в RAW, фиксируйте экспозицию илиуправляйтевручнуюили управляйте вручнуюилиуправляйтевручную чтобы не было переэкспонированных/просадочных участков; можно использовать экспокоррекцию и/или брекетинг + HDR слиянние для сокращения областей полной тени. Низкий ISO, короткая выдержка чтобынеразмыватьдеталичтобы не размывать деталичтобынеразмыватьдетали. Баланс диафрагмы для приемлемой резкости по полю зависитотобъективазависит от объективазависитотобъектива. Делайте больше кадров вплотнойкроне—“переизбыточность”помогаетв плотной кроне — “переизбыточность” помогаетвплотнойкроне—“переизбыточностьпомогает.

4) Алгоритмы построения и параметры обработки SfM/MVSипоследующаяклассификацияSfM / MVS и последующая классификацияSfM/MVSипоследующаяклассификация

Связующие точки tiepointstie pointstiepoints: увеличьте количество искомых ключевых точек и снизьте пороги фильтрации на стадии feature matching нофильтруйтесильныевыбросыпорепроэкционнойошибкено фильтруйте сильные выбросы по репроэкционной ошибкенофильтруйтесильныевыбросыпорепроэкционнойошибке. Используйте SIFT/AKAZE/RootSIFT-подобные детекторы, устойчивые к текстуре леса. Bundle adjustment: применяйте робастные весовые функции HuberHuberHuber и PPK/RTK/GCP как жёсткие или полужёсткие ограничения. Dense matching MVSMVSMVS: используйте алгоритмы с multi-view/patch-based подходом PatchMatchMVS,OpenMVS,SUREPatchMatch MVS, OpenMVS, SUREPatchMatchMVS,OpenMVS,SURE, и выставляйте многоуровневое multi−scalemulti-scalemultiscale сопоставление. В настройках плотного облака:
Уменьшите агрессивную фильтрацию глубины чтобыне«сжать»землюподкронойчтобы не «сжать» землю под кронойчтобыне«сжать»землюподкроной, либо сначала делайте мягкую фильтрацию, а затем более тонкую классификацию.Подберите поддерживающее значение минимальной согласованности consistencyconsistencyconsistency — не слишком высокое, чтобы сохранить редкие видимости земли, но фильтруйте одиночные шумные точки. Используйте многокадровые multi−viewmulti-viewmultiview совпадения, а не только парные стерео — чем больше независимых углов, тем лучше восстановление скрытых поверхностей. Эквализация радиометрии: примените радиометрическую нормализацию/баланс между кадрами, фильтрацию шумов и, при необходимости, коррекцию экспозиции особенноприHDR/брекетингеособенно при HDR/брекетингеособенноприHDR/брекетинге. Это повышает шансы на сопоставление под тенями. Пост-обработка облака:
Фильтрация выбросов: удаление «висящих» точек и кластерная фильтрация minpointsperclustermin points per clusterminpointspercluster. Классификация ground/vegetation/buildings: применяйте алгоритмы, ориентированные на высокую кривизну/штриховость рельефа: Cloth Simulation Filter CSFCSFCSF, Progressive Morphological Filter PMFPMFPMF, TIN-based progressive densification. Для каменистых склонов комбинируйте методы и контролируйте вручную в критичных участках. При необходимости используйте машинное обучение RandomForest,GradientBoosting,CNN−сегментацияRandom Forest, Gradient Boosting, CNN-сегментацияRandomForest,GradientBoosting,CNNсегментация на признаках RGB/NDVI/текстуре/высоте, чтобы отделить крону от грунта. Генерация DTM: не делать прямую морфологическую фильтрацию DSM; сначала классифицируйте плотное облако/высотные точки как земля, затем строите TIN с контролируемой интерполяцией по склону. В крутых зонах повышайте плотность точек и вручную корректируйте ломанные линии/контуры. Используйте дополнительные метрики качества, которые дают MVS-движки: карты неопределённости, confidence maps, reprojection errors — фильтруйте по ним.

5) Проверка/валидация на выходе

Контроль RMSE по контрольным точкам: оценивать отдельно для открытых/заполненных кроной участков. Профили и поперечники по трансекам: сравнивайте высоты по известным опорным профилям дороги,ручьи,площадкидороги, ручьи, площадкидороги,ручьи,площадки. Визуализация несоответствий heatmapошибок,точечныеграфикиповысоте/углу/озеленениюheatmap ошибок, точечные графики по высоте/углу/озеленениюheatmapошибок,точечныеграфикиповысоте/углу/озеленению. Сравнение DSM/DTM с независимыми данными еслиестьLiDAR,топографическиекартыесли есть LiDAR, топографические картыеслиестьLiDAR,топографическиекарты — это лучший способ оценить недоступность фотограмметрии в плотной кроне.

6) Альтернативы и дополнительные источники данных

UAV-LiDAR лучшийвариантдляпроникновениясквозькронулучший вариант для проникновения сквозь кронулучшийвариантдляпроникновениясквозькрону — если бюджет позволяет, сочетание фотограмметрии и LiDAR даёт DTM высокой точности и нормальную текстуру. Комбинация с наземными измерениями терминальныепрофилиилиTLSтерминальные профили или TLSтерминальныепрофилиилиTLS в ключевых точках для калибровки/валидации. Мультивременная съёмка несколькосезонов/днейнесколько сезонов/днейнесколькосезонов/дней — объединение облаков может закрыть пробелы.

7) Практические численные рекомендации сводкасводкасводка

Overlap: фронт 80–90%, бок 60–80% вгорах—вышев горах — вышевгорахвыше. Наклонные кадры: 20–45° по нескольким азимутам. GSD: по возможности 2–5 см дляплотнойкроныдля плотной кроныдляплотнойкроны. GCP: ≥5–10 штук, распределены по высотам и аспектам; контрольные точки отдельно. ПPK/RTK: рекомендовано для снижения систематики. Dense cloud: фильтрация — мягкая/medium при генерации, более жёсткая — при классификации; используйте per-point confidence. DTM-методы: CSF/PMF/TIN с ручной корректировкой в сложных местах.

Короткий чеклист приоритетыприоритетыприоритеты

Повысьте перекрытие и добавьте наклонные/кросс-проходы. Используйте RTK/PPK и качественные GCP, разместите контрольные точки в разных высотных зонах. Летайте при минимальных контрастных тенях или в листопад/снег есливозможноесли возможноесливозможно. Настройте MVS на multi-view, мягкую фильтрацию и примените специализированные DTM-классификаторы CSF/PMF/TINCSF/PMF/TINCSF/PMF/TIN. Если требуется точный DTM под кроной — рассмотрите UAV-LiDAR или комбинированную съёмку.

Если хотите, могу:

предложить конкретные параметры для вашего ПО AgisoftMetashape,Pix4D,MicMacит.п.Agisoft Metashape, Pix4D, MicMac и т. п.AgisoftMetashape,Pix4D,MicMacит.п., или помочь рассчитать количество GCP и места их размещения по вашей площадке пришлитекарту/координатыипримерныйрельефпришлите карту/координаты и примерный рельефпришлитекарту/координатыипримерныйрельеф.
6 Окт в 14:53
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир