SfM摄影测量法测定切沟的精度评价

发布时间：2021-03-08 13:16

　　选取河北省滦平县两间房村的一条典型切沟,以实时动态差分（Real-time Kinematic,RTK）GPS的测量结果为基准,评估了断面测量法与SfM方法对该切沟的测量精度,并在此基础上探讨不同地面控制点（Ground Control Point,GCP）布设方案对SfM测量精度的影响。结果表明:SfM测量法可作为一种高精度的方法运用于切沟测量,与RTK GPS相比,断面测量法的体积测量误差高达37.28%;而SfM方法的误差仅为2.40%,且相对RTK GPS所测切沟DEM的差值主要集中于-0.2～0.2 m。此外,轻便、小巧的激光测距仪可有效替代RTK GPS用于GCP坐标的测量,在此基础上得到的切沟体积误差仅为0.23%。将切沟沟缘与沟底共18个GCP抽稀至4～16个,并利用SfM方法重建该切沟的三维形态。各方案所得切沟DEM相比未抽稀结果的差值主要集中于-0.05～0.05 m,且体积差值百分比均低于5%。研究结果证实,SfM摄影测量法在切沟测量中具有较高的精度,可应用于野外切沟的快速、精确测量,对于切沟定量监测与切沟侵蚀规律研究具有重要的实践意义。 

【文章来源】：水土保持研究. 2020,27(01)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

目标切沟实地照片

GCP的布设、测量与坐标计算复杂繁冗。因此,在原有18个GCP的基础上,对沟缘和沟底的GCP数量进行不同程度的抽稀。具体原则为沟缘GCP不抽稀、均匀抽取1/2,均匀抽取1/3;沟底不抽稀、均匀抽取1/2,全部缺失,共9种组合(图2)。将不同布设方案的控制点信息输入SfM专业软件Agisoft Photoscan 中,重建目标切沟的三维形态,比较各方案的重建效果。2 结果与分析

相比之下,SfM方法对切沟的测量精度高得多。由于SfMRTK GPS与SfMLRF均基于重建切沟DEM的坡度转折提取其沟缘线,所得沟缘线轮廓一致(图4B,C),对应的长度、平均宽度、周长与面积也相等。其中,长度相比RTK GPS仅低估了0.56%,平均宽度与面积分别高估了8.26%与1.72%。就体积而言,SfMRTK GPS得到的结果为26.85 m3,相对RTK GPS的误差为2.40%;SfMLRF的结果为26.28 m3,误差仅为0.23%。无论基于何种GCP坐标,SfM摄影测量法均表现出较高的切沟体积测量精度,极大地优于断面测量法(表1)。然而,SfM摄影测量法提取的切沟周长却远大于RTK GPS的结果,前者比后者长8.10 m,增幅达23.63%。这是由于RTK GPS得到的是密度较低的点数据,仅可体现沟缘的大致走向(图4A);而SfM法基于重建的三维点云得到DEM,由此提取的坡度信息可使沟缘走向变得清晰,细节得以充分体现,经矢量化的沟缘线更加细致,周长更长(图4B,C)。表1 RTK GPS、断面测量法与SfM摄影测量法测定的 切沟参数对比 切沟参数 RTK GPS 断面测量法 SfMRTK GPS SfMLRF 长度/m 14.35 16.61 14.27 14.27 平均宽度/m 3.27 3.52 3.54 3.54 平均深度/m 1.46 1.21 1.38 1.36 宽深比 2.24 2.91 2.57 2.60 体积/m3 26.22 36.02 26.85 26.28 面积/m2 47.72 — 48.54 48.54 周长/m 34.28 — 42.38 42.38

【参考文献】：
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本文编号：3071109