Differences in ground resolution in aerial mapping

航空マッピングプロジェクトにおける精度とは?

カメラの解像度が向上するにつれて、これまで以上に正確なデジタル化が可能になった。
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最初の航空写真からここまで大きく進歩しました。現在、ドローン画像やスマートフォンでさえも十分な詳細を捉えることができ、デジタル化することができる。

航空マッピングプロジェクトでプロフェッショナルな成果を得るには、正確さが重要となる。この記事では、「正確さ」とは何か。的確な地上サンプル距離、そしてPix4D rayCloudがいかに航空マッピングプロジェクトの精度を向上させるかを探求する。

航空マッピングにおける相対精度 vs 絶対精度

正確さについての議論には、相対精度と絶対精度の違いを明確にする必要がある。 相対精度とは、精度比較することで示すことができる。 例えば、建物のモデルに2メートルごとに離れた窓があるとすると、これは実際の建物でも同じ距離があることになり、相対精度が高いと言える。

絶対精度は、実際の位置に対する正確性である。同じモデルがベースマップ上で正確な位置になければ、相対精度が高くても、絶対精度は低いことになる。

A model of a house with high relative accuracy and low absolute accuracy in aerial mapping
This model of a house has high relative accuracy as it's correctly reconstructed, but low absolute accuracy, as it's in the wrong place

この記事では相対精度と絶対精度の違いをさらに追求する。

モデルが正確であることは重要か?それは場合によるといえる。

相対精度の高い再構成では、距離や体積、高さの測定が可能だ。これで十分だと思うかもしれない。GISデータと合わせるのであれば、絶対精度は重要になる。

想定内の(不)正確度

できる限り正確な再構成が出来ているか?精度は、画像のオーバーラップ、画像内の情報など、様々な要素から成るプロジェクトの質に左右される。

一般に、正しく再構成されたプロジェクトでは、相対精度が地上サンプリング距離(GSD)の1〜3倍以内であることが期待される。正しく再構築されたプロジェクトの絶対精度は、水平方向に1〜2 GSD(XおよびY)、垂直方向に1〜3 GSD(Z)。

地上サンプル距離(GSD)とは?

地上サンプル距離(GSD)は、地上で測定された2つの連続したピクセルの中心間距離である。

たとえば、5センチメートルのGSDは、画像の1ピクセルが地上の5線形センチメートルを表すことを意味する。同じピクセルが25スクエアセンチメートル(5 x 5cm)をカバーする。

高いGSDのプロジェクトでは可視のディティールが少ない。極端な例を挙げるすると、古いビデオゲームのような見え方になる。


GSD5cmの採石場ドローンマップ
GSD30cmの採石場ドローンマップ
左の画像のGSDは5cm、右の画像のGSDは30cm。

地上サンプル距離は、飛行する高さとカメラの仕様に影響される。同じカメラで高度が低いと、地上サンプル距離が短くなり、出力がより詳細になる。

同じカメラでも高度が低いと、地上サンプル距離が短くなり、出力がより詳細になる。
高度は地上サンプル距離に影響する。高度がより低いと、より低い地上サンプル距離を意味する。

低空飛行は、同じエリアのデータ収集を行うのにより多くの時間とバッテリーを要する。

地形の違いとカメラの角度の変化がある際は、同じプロジェクト内の画像のGSDが異なる場合がある。

}## 適切なGSDには適切な飛行高度を

必要な地上サンプル距離は、プロジェクトのニーズによって異なる。

複雑な構造のモデル化には、できるだけ多くの詳細を捉えるために低いGSDが必要となる。

テイクオフ前に、適切なGSDを決め、飛行高度を見極めることが重要となる。

特定のGSDを取得するために必要な高さは、カメラの焦点距離、センサーの幅、画像の幅によって異なる。

カメラの高度とGSDを示すダイアグラム
適切な飛行高度の計算には、センサー幅、焦点距離、画像幅の関係が含まれる。

飛行高度の計算:

H [m] = (ImW * GSD * F) / (SW * 100)

Pix4Dでは、この工程を手助けするツールを提案しています。

こちらからPix4D GSD 算出機をダウンロードし、ExcelまたはOpen Officeからご利用いただけます。

センサーの幅や焦点距離などの変数をプラグインすると、GSDが自動的に計算されます。

または

Pix4Dcaptureなどのモバイルアプリを用いて、様々なドローンのミッション計画および飛行を行うことができます。また、GSDは自動的に計算されます。
このトピックのさらなる詳細:科学白書 - UAV測量方法はどのくらい正確か?

Pix4D rayCloudを使用して精度を高め、アクセス可能に

Pix4DのrayCloudの3Dインターフェイスを使用すると、元の2D画像と再構成された3Dシーンの両方を操作することができる。

Pix4DのrayCloudを使用すると、元の2D画像と再構成された3Dシーンの両方を操作できる。
rayCloudを使用すると、元の2D画像と再構成された3Dシーンの両方の操作が可能に

3Dポイントをクリックするだけで、そのポイントを再構成するために使用されたすべての画像が表示される。

プロジェクトをバーチャルに調査するのに最善であるだけでなく、rayCloudを使用して精度をより正確に評価および改善することができる。

オリジナル画像にないデータの作成はできない。このシリーズに加え、Pix4Dは飛行計画のサポートをしています。

テイクオフの準備は整いましたか?
Pix4Dmapper詳細はこちら。画像のみを用いたプロフェッショナルドローンマッピング

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