轻小型无人机航摄技术辅助的热带森林样地测量精度问题探讨

• 作者: 张志明 曹敏 李强 林露湘 王彬 邓云 邓晓保
• 来源期刊: 生物多样性
• 关键词: 轻小型无人机 全球导航卫星系统 定位精度 森林样地
• 年，卷（期）: 2018,（8）
• 页码范围: 892-904
• 页数: 13页
• 语种: 中文
• DOI: 10.17520/biods.2018039

摘要

准确的样地坐标位置是无人机航摄数据与地面调查数据融合使用的必要前提,但是在森林样地的具体实践中,会有许多因素制约着样地位置的测量精度,这有可能影响后期的数据融合过程甚至得出错误的结论,研究者们需要对此予以足够的重视.本文通过对比西双版纳地区10个热带森林样地及周围区域无人机航摄过程中的地面控制点测量精度、Photoscan摄影测量软件所得点云解算精度和照片曝光点重投影精度,发现:(1)即使使用性能相对较好的实时差分(real time kinematic,RTK)式GNSS系统进行定位,在林内也很难获得很好的定位精度,林窗处的地面控制点均方根误差(root mean square error,RMSE)在水平和垂直方向分别为0.167±0.158 m和0.297±0.170m,林下样地顶点桩处分别为0.392±0.368m和0.657±0.412 m;(2)软件的全局解算精度主要受控制点地面测量精度和控制点数量的影响;(3)若仅依托普通的单站式GPS对无人机位置进行定位,则照片曝光点的重投影坐标位置可能存在较大误差(RMSE在水平和垂直方向上分别为18.434±5.252m和34.042±6.920m);(4)估测地形与实测地形间的高差标准差与林冠平均高度正相关(r=0.713,P＜0.05),估测地形模型在20 ha样地尺度下的验证结果优于1ha样地.基于以上结果,我们建议:(1)在对热带森林进行无人机航摄的过程中,必须有足够数量和质量的分布相对均匀的地面控制点对测量误差进行控制;(2)摄影测量法的优势在于能够以相对简单的前端设备建立数字表面模型,但该方法可能很难在森林样地中建立准确的数字地形模型.在使用无人机获取数据之前,研究者应预先考虑到适合自己的恰当方法以应对以上的精度控制问题.