Кейс: беспилотник выполнил фотосъёмку строительной площадки, но при создании ортофотоплана выявлены локальные искажения в зоне высокой застройки — какие причины и как исправить ортоформирование и геореферирование
Коротко — сначала причины, потом конкретные меры исправления. Причины локальных искажений в зоне высокой застройки - Неправильная модель высот (DSM/DTM): поверхность для ортоформирования не учитывает вертикальные фасады → смещение и «разрывы» в орто. - Нехватка обзора фасадов/отсутствие облетов под разными углами → слабые/неточные сшивки на вертикалях и тенях. - Низкое или неравномерное перекрытие изображений (особенно в узких коридорах между зданиями). - Плохая калибровка камеры / неректифицированный rolling shutter → дробное смещение шва. - Некорректное распределение и/или точность GCP/контрольных точек (мало GCP у высоких зданий, ошибки в высоте). - Мультипуть GNSS, погрешности IMU при близкой застройке → локальные геопозиционные ошибки. - Неправильная выборка проекции/высотной системы (геоид vs эллипсоид) или ошибки в трансформации CRS. - Движение объектов, сильные тени, размытость кадров → плохие сопоставления. Как исправить ортоформирование 1. Пересоздать DSM/DTM с качественным учётом зданий: - использовать плотное MVS/Point Cloud с достаточным числом снимков и/или LiDAR; фильтровать и разделять землю и строения; при необходимости строить 3D-меш зданий. 2. Делать «true orthophoto» или использовать 3D-модель фасадов: - классическое орто проецирует на DSM и смещает фасады; true-ortho рендерит с учётом вертикалей или заполняет области фасадов текстурами из соответствующих обзоров. 3. Увеличить количество и разнородность ракурсов: - добавить облеты с наклоном (обlique) + надирные; для плотной застройки рекомендовано перекрытие вперед/вбок ≥80% \ge 80\%≥80% / ≥70% \ge 70\%≥70% и дополнительные боковые заходы. 4. Уточнить калибровку камеры и корректировку rolling shutter: - заложить параметры дисторсии в аэрофото ПО; включить алгоритмы коррекции rolling shutter при обработке. 5. Применить ручную или полуавтоматическую ретушь швов: - локальная маска/коррекция текстур и ручное выравнивание областей, где автомат не справился. Как исправить геореферирование (точность и согласованность) 1. GCP и Checkpoints: - равномерно распределить GCP по площадке, особенно у оснований и в окружении высоких зданий; при возможности поставить также GCP на крыши/площадки, видимые с воздуха. - точность опорных точек стремиться к <5<5<5 см (при требованиях строительства) — <5 см <5\text{ см}<5см. 2. Использовать RTK/PPK позиционирование дрона: - PPK/RTK уменьшит зависимость от GCP и снизит локальные GNSS-ошибки (особенно при мультипути). 3. Взвешивание и проверка блоковой привязки: - в bundle adjustment задать веса GCP, исключить плохие контрольные точки, смотреть RMSE \mathrm{RMSE} RMSE по контрольным точкам; целевые допуски — горизонтальная ошибка по Checkpoints обычно RMSEh≲0.1 м \mathrm{RMSE}_h \lesssim 0.1\text{ м}RMSEh≲0.1м при высоком классе. 4. Проверить и корректно задать CRS/вертикальную систему: - единая проекция и вертикальная опора (геоид/эллипсоид), единицы и трансформации должны быть корректны. 5. Диагностика GNSS/IMU: - проанализировать логи полёта на мультипуть и рывки; при необходимости переснятие проблемных участков или повторная компоновка съёмки. Практический порядок действий для переработки 1. Проанализировать исходные данные: перекрытие, углы, качество кадров, GCP-распределение, лог полёта. 2. Скорректировать калибровку камеры и включить rolling-shutter correction. 3. Перегенерировать плотную облако/DSM, отделить здания от земли или построить 3D-модель. 4. Пересделать орто: либо орто на корректном DSM + true-ortho для фасадов, либо комбинировать надир + обlique. 5. Провести привязку по GCP/PPK, проверить RMSE \mathrm{RMSE} RMSE по checkpoints, при необходимости скорректировать GCP/веса и повторить. 6. Ручная доводка швов и проверка в GIS/на месте. Короткое замечание по ожиданиям: при плотной высокоэтажной застройке обычный nadir-орто никогда не даст «идеальной» без смещений по фасадам — для корректной визуализации фасадов нужен true-ortho/обlique или 3D-рендеринг. Если нужно — могу дать чеклист контроля качества (какие метрики смотреть в ПО) или порекомендовать настройки перекрытия и калибровки под ваш тип съёмки.
Причины локальных искажений в зоне высокой застройки
- Неправильная модель высот (DSM/DTM): поверхность для ортоформирования не учитывает вертикальные фасады → смещение и «разрывы» в орто.
- Нехватка обзора фасадов/отсутствие облетов под разными углами → слабые/неточные сшивки на вертикалях и тенях.
- Низкое или неравномерное перекрытие изображений (особенно в узких коридорах между зданиями).
- Плохая калибровка камеры / неректифицированный rolling shutter → дробное смещение шва.
- Некорректное распределение и/или точность GCP/контрольных точек (мало GCP у высоких зданий, ошибки в высоте).
- Мультипуть GNSS, погрешности IMU при близкой застройке → локальные геопозиционные ошибки.
- Неправильная выборка проекции/высотной системы (геоид vs эллипсоид) или ошибки в трансформации CRS.
- Движение объектов, сильные тени, размытость кадров → плохие сопоставления.
Как исправить ортоформирование
1. Пересоздать DSM/DTM с качественным учётом зданий:
- использовать плотное MVS/Point Cloud с достаточным числом снимков и/или LiDAR; фильтровать и разделять землю и строения; при необходимости строить 3D-меш зданий.
2. Делать «true orthophoto» или использовать 3D-модель фасадов:
- классическое орто проецирует на DSM и смещает фасады; true-ortho рендерит с учётом вертикалей или заполняет области фасадов текстурами из соответствующих обзоров.
3. Увеличить количество и разнородность ракурсов:
- добавить облеты с наклоном (обlique) + надирные; для плотной застройки рекомендовано перекрытие вперед/вбок ≥80% \ge 80\%≥80% / ≥70% \ge 70\%≥70% и дополнительные боковые заходы.
4. Уточнить калибровку камеры и корректировку rolling shutter:
- заложить параметры дисторсии в аэрофото ПО; включить алгоритмы коррекции rolling shutter при обработке.
5. Применить ручную или полуавтоматическую ретушь швов:
- локальная маска/коррекция текстур и ручное выравнивание областей, где автомат не справился.
Как исправить геореферирование (точность и согласованность)
1. GCP и Checkpoints:
- равномерно распределить GCP по площадке, особенно у оснований и в окружении высоких зданий; при возможности поставить также GCP на крыши/площадки, видимые с воздуха.
- точность опорных точек стремиться к <5<5<5 см (при требованиях строительства) — <5 см <5\text{ см}<5 см.
2. Использовать RTK/PPK позиционирование дрона:
- PPK/RTK уменьшит зависимость от GCP и снизит локальные GNSS-ошибки (особенно при мультипути).
3. Взвешивание и проверка блоковой привязки:
- в bundle adjustment задать веса GCP, исключить плохие контрольные точки, смотреть RMSE \mathrm{RMSE} RMSE по контрольным точкам; целевые допуски — горизонтальная ошибка по Checkpoints обычно RMSEh≲0.1 м \mathrm{RMSE}_h \lesssim 0.1\text{ м}RMSEh ≲0.1 м при высоком классе.
4. Проверить и корректно задать CRS/вертикальную систему:
- единая проекция и вертикальная опора (геоид/эллипсоид), единицы и трансформации должны быть корректны.
5. Диагностика GNSS/IMU:
- проанализировать логи полёта на мультипуть и рывки; при необходимости переснятие проблемных участков или повторная компоновка съёмки.
Практический порядок действий для переработки
1. Проанализировать исходные данные: перекрытие, углы, качество кадров, GCP-распределение, лог полёта.
2. Скорректировать калибровку камеры и включить rolling-shutter correction.
3. Перегенерировать плотную облако/DSM, отделить здания от земли или построить 3D-модель.
4. Пересделать орто: либо орто на корректном DSM + true-ortho для фасадов, либо комбинировать надир + обlique.
5. Провести привязку по GCP/PPK, проверить RMSE \mathrm{RMSE} RMSE по checkpoints, при необходимости скорректировать GCP/веса и повторить.
6. Ручная доводка швов и проверка в GIS/на месте.
Короткое замечание по ожиданиям: при плотной высокоэтажной застройке обычный nadir-орто никогда не даст «идеальной» без смещений по фасадам — для корректной визуализации фасадов нужен true-ortho/обlique или 3D-рендеринг.
Если нужно — могу дать чеклист контроля качества (какие метрики смотреть в ПО) или порекомендовать настройки перекрытия и калибровки под ваш тип съёмки.