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设备与工具无人机的出现可以说对我们生活中的许多领域进行了一场革命，然而影响最大的可能要属测绘领域。这些小型的飞行器可以在任何区域只需要几分钟或者几小时就能够将区域图给绘制完成，与传统的人工绘制相比大大提升了作业效率。此外，即便是非专业人士，通过使用一些专业设备或者如DJI（大疆）Phantom或DJI Mavic Pro这类型的无人机也可以完成摄影测量或3D建模等任务。但是这个“准确性”究竟是什么呢，如何定义又如何测量和验证呢？如果您所在的行业是航空测绘行业，那么目前这些问题都是急需解决的，而精准作业则是该行业的代名词。如果不能精准而完美的解决这个问题,那么你最终所提供给你的客户只不过是一张从上面拍摄的一幅美丽的图画罢了。
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测量精度与像素大小
在测绘领域中，最重要的参数之一则是空间分辨率，在摄影测量术中将其描述为GSD（地面采样距离）。在文献中，它被定义为在地面上测量的两个连续像素中心之间的距离。然而，在实际上它只是现场像素的大小而已。
GSD取决于相机的参数（主要是摄像机分辨率和焦距）和飞行高度。例如，要使用像DJI Mavic Pro这样的无人机实现1厘米（3英寸）的像素大小，您需要在25米的高度飞行。使用PrecisionHawk的兰开斯特或Sensfly eBee等专业设备，您可以在40-60米的范围内获得1厘米的GSD。
但是，如果您设法想去完成一段像素大小为1 cm2（0.16 in2）的航线，那就意味着您的整体测绘的准确性（或更确切地说，您的调查的输出：Orthophotomap，Digital Surface模型或3D点云）也是要精确到1厘米。
在摄影测量中，精度始终相对于位置精度，其定义为从捕获的数据创建的地图上的信息与实际现实世界匹配的程度。
相对和绝对精度
这是事情开始变得有趣，以及更复杂的地方。使用像Pix4D，AgiSoft或PrecisionMapper这样的软件生成准确的摄影测量模型是一回事。但是将其准确地拟合到大地测量坐标系中是完全不同的一个概念。
无人机配备了GPS单元，可以将图像适当地拼接在一起并生成3D模型。然而，这种设备通常不足以将所述模型准确地置于厘米级准确度上。
为了更好地理解这一点,你可以测量两点之间的距离在你重建模型并寻找值非常接近值测量。但仔细检查将显示点本身可能距离地球上真实位置相差1米！
这就是为什么在空中测量,精度在解释在两个方面:相对和绝对的。 相对精度的测量对象是如何定位相对于彼此在重建模型(正射影像地图、数字表面模型或三维点云)。 绝对精度指的是区别对象的位置重建模型及其在地球上真正的位置(或大地坐标系统)。
对于大多数小范围和简单的用例,相对模型将会工作的很好。 它会让你测量距离,体积和高度差异和做的操作,比如应用植被指数数据。 然而,如果您需要创建一个专业的摄影测量调查文档,或把你的数据和其他数据层(例如GIS矢量数据)或做任何操作大地与地理坐标参考系统,您将需要执行所谓的绝对定向的重建模型使用地面控制点或质量。
GCP是地面上的坐标是已知的视觉标记。它们有助于提高无人机测量的准确性，并允许您将模型适合大地坐标系。这些点必须由使用专业设备的土地测量师（如RTK GPS或全站仪）进行测量。
什么影响测量精度？
绝对精度达到相对精度的程度由摄影测量过程的总体质量和地面控制点的精度决定。
您的调查的绝对准确性不能高于GCP的准确性。因此，重要的是确保以高于像素大小的精度测量点（例如，如果您的像素大小为1厘米，GCP应以亚厘米精度进行最佳测量）。
绝对精度也将显着取决于您的型号的相对精度。当您使用小型（最常用的非公制）无人机相机拍摄数以千计的图像时，几乎不可能将地图上的每个像素确切地放在哪里。
此外，还有很多因素会影响您的调查的整体质量和准确性。我们即将发布有关这些因素的专题文章，但包括地形，无人机硬件选择，图像重叠，天气条件，稳定性和飞行速度以及GPS条件等参数。
在无人机摄影测量精度可以达到什么程度？
当涉及到相对精度时，文献称您可以预期水平和垂直的正确重建模型的像素大小的1-3倍的误差。这意味着对于2厘米的GSD，应该能够在2-6厘米的范围内实现精度。 但是，您必须记住，此错误并不全局。在具有不规则高度的地形或没有特征物体的地形中，识别连接点变得难以产生马赛克（例如森林，沙漠和水）的地形可能更大。
绝对准确，文献报道，对于正确重建的模型，您可以预期水平1-2 GSD和1-3 GSD的垂直误差。
在2015年由P. Barry和R. Coakley发表的一篇论文中，无人机摄影测量的准确性与网络RTK GPS相比，我们发现了完全相同的结论。研究人员选择了一个2公顷的地盘，并将无人机飞过，目标是1厘米GSD，前后重叠80％。他们在现场放置了10个地面控制点和45个附加检查点，并使用毫米波精度的RTK GPS进行了测量。研究人员在执行飞行和处理数据后，测量了正射影像/ DEM与使用RTK GPS测量的45个检查点的坐标之间的误差。
在45个检查点和1cm的地面采样距离之间实现的精度很高。平均误差和均方根误差（RSME）在XY中为GSD的2倍，Z轴为GSD的3倍。
最后，研究人员使用了地理空间定位精度标准方法，第3部分：国家空间数据准确度标准，并将结果应用于95％置信水平（平均为1.7308 x RMSEr，垂直度为1.9600 x RMSEz），并得出最终准确度水平41mm，垂直68mm。
你如何知道无人机调查是准确的？
困难在于，准确的正射影像，DEM或3D模型经常看起来与不精确的相似。如果您有良好的GPS条件，稳定的飞行和体面的天气条件，除了具有许多特征点（可用于匹配图像）的正常地形以及正确的图像重叠之外，该模型应该是相当准确的，但唯一的确定方法是计算与上述类似的错误研究。
一个很好的做法是在地面控制点之外测量现场的几个检查点。检查点将允许您使用常规测量计算方法计算模型的准确性。
如果您在现场进行了任何测量，但您仍然可以通过测量特征点之间的距离（例如墙壁长度，两个建筑物之间的距离等）来计算精度。您可以使用$ 50 - 150毫米激光距离传感器，距离可达100米，精度为1mm。我们将在单独的文章中详细说明计算方法。
为什么需要精确的测量数据？
任何调查的准确性要求取决于其最终应用和用例。在许多情况下，30厘米（1英尺）将足够，而在其他项目2厘米是最大可接受的错误。
根据USGS全球导航卫星系统委员会的统计，对项目的准确性要求进行匹配，选择正确的设备是测量师的全权责任。调查准确性标准由美国各州的地方机构以及世界上大多数国家的地方机构确定，但条例或多或少相似。在美国，航空测绘数据的主要标准化机构是美国摄影测量和遥感学会（ASPRS），并且是2014年发布的关于数字地理空间数据的定位精度标准的关键文件。
你必须记住，虽然决议和准确性不应低于要求，但也不应该更高。1 km2，1厘米分辨率的调查生成了140 GB以上的原始数据，需要处理，存储和传送给客户端。2厘米的分辨率创建了4倍的数据（高达33 GB），并且需要4倍的处理和存储资源。因此，从经济的角度来看，了解需求并不是过高的分辨率和准确度是至关重要的。
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