测绘无人机的精度到底有多高？

导读

据统计，目前国内测绘无人机市场容量已达2000+ 架，市场起量是否意味着产品方案已经成熟？

测绘无人机的精度到底有多高？无人机作业效率又有什么优势？

这些问题，在今年FIG会议上，瑞士测绘公司Lerch Weber详细介绍了他们利用天宝SX10地面激光扫描作为参考值，验证了senseFly 公司测绘无人机 eBee Plus的数据精度、作业效率、以及无地面控制点测图的精度，详细如下：

01

测试场景

测区地点位于瑞士，面积约为4公顷（200mx200m）的碎石场，属于典型的UAV小区域工程测量场景，

02

三维激光作业

如图，在测区的四个位置，用天宝SX10激光扫描仪进行扫描获得高精度地面点云数据作为参考数据，

三维激光点云数据如下：

03

无人机作业

飞机型号：senseFly eBee plus

相机型号：S.O.D.A RGB

飞控软件：eMotion 3

处理软件：Agisoft PhotoScan

机载RTK：接入瑞士CORS VRS差分服务

飞行计划：为对比不同飞行高度对精度的影响，分布进行两次飞行，具体参数如下：

同时，为对比有/无地面控制点对精度的影响情况，在测区内均匀布置了9个控制点，分布位置如下：

实际无人机作业轨迹如下：

04

无人机数据处理

根据对比策略，分别处理有控制点和无控制点在不同飞行高度的数据，共得到四组点云，数据情况如下：

所得无人机点云数据如下：

05

数据分析

由于SX10在200米测程内的扫描精度为3毫米，同时其点云密度要远高于UVA点云，所以把SX10采集的点云数据作为基准数据评测无人机的点云精度，利用AutoCAD Civil 3D软件，分别进行三种对比分析：

1.公共点云差值对比@红色区域

2.横断面切线对比@紫色断面线

3.体积计算值对比@红色区域

06

对比结果

四组点云数据的对比结果如下：

分析结论：

1、100米飞行高度的有控制点精度（std.dev）为5.2cm，无控制点精度为5.8cm。相差6mm，（换句话说，UAV RTK基本可以取代地面控制点）

2、100米飞行高度的有控制点差值均值（mean）为5.5cm，无控制点差值均值为9.5cm。相差4cm，（可能是由于机载RTK螺旋天线高程方向的精度较差所致）

3、断面分析如下：

07

工作效率对比

在这个项目中，免控制点无人机作业的效率大概比三维激光扫描高40%，如果是在大场景中对比，无人机的作业效率应该更高。

08

无人机的优势

1、外业时间较短

2、不用到危险区域架站作业

3、UAV可以重复航线飞行，更加便于监控

4、UAV除了可以获得点云，还能获得真实的影像

5、UAV的成本更低，本案中大约是三维激光的三分之一

09

三维激光的优势

1、内外业操作简单

2、点云精度高，密度大（本案eBee plus 约为40/㎡，SX10约为750/㎡）

3、可以室内测量

10

结束语

基于无人机的行业应用方案，已经在农业、电力、测绘、安防等领域得到了广泛应用，就测绘无人机而言，关键还是精度问题，现在各个厂家纷纷为无人机加入PPK、RTK、惯导等高精度模块，同时对相机不断改进升级，从半画幅到全画幅，从单镜头到多镜头，不断调优相机。

也许，测绘无人机正在进入下一个增长阶段