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Evaluación empírica y simulación de soluciones GNSS en la precisión de UAS-SfM para la cartografía de líneas de costa

Autores: Pilartes-Congo, José A.; Simpson, Chase; Starek, Michael J.; Berryhill, Jacob; Parrish, Christopher E.; Slocum, Richard K.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Evaluación empírica y simulación de soluciones GNSS en la precisión de UAS-SfM para la cartografía de líneas de costa


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Robótica

Palabras clave

Sistemas de aeronaves no tripuladas
Fotogrametría sfm/mvs
Georreferenciación
Tecnología gnss
Cinemática posprocesada
Modelos digitales de elevación

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Los sistemas de aeronaves no tripuladas (UAS) y la fotogrametría de estructura a partir del movimiento/múltiples vistas (SfM/MVS) son métodos eficientes para mapear terrenos a escalas geográficas locales. Tradicionalmente, se utiliza la georreferenciación indirecta mediante puntos de control en el suelo (GCP) para georreferenciar las ubicaciones de las imágenes de UAS antes de un procesamiento adicional en el software SfM. Sin embargo, esta es una práctica tediosa y poco adecuada para el levantamiento de áreas remotas o inaccesibles. La georreferenciación directa es una alternativa plausible que no requiere GCP. Se basa en la tecnología de sistemas de navegación por satélite global (GNSS) para georreferenciar las ubicaciones de las imágenes de UAS. Esta investigación combinó experimentos de campo y simulaciones para investigar el posicionamiento cinemático post-procesado basado en GNSS (PPK) como un medio para eliminar o reducir la dependencia de GCP para el mapeo y la cartografía de costas. El estudio también realizó una breve comparación del rendimiento de la red en tiempo real (RTN) y el posicionamiento de puntos precisos (PPP) para el mismo propósito. Experimentos auxiliares evaluaron los efectos de la distancia de la estación base PPK y la tasa de muestreo GNSS en la precisión de los nubes de puntos 3D derivadas y los modelos digitales de elevación (DEM). Se deseaba que los errores cuadráticos medios verticales (RMSEz), escalados al intervalo de confianza del 95% utilizando una suposición de errores distribuidos normalmente, estuvieran dentro de 0.5 m para satisfacer los requisitos de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) para la cartografía náutica. Las simulaciones utilizaron un enfoque de Monte Carlo y pruebas empíricas para examinar la influencia del rendimiento de GNSS en la calidad de las nubes de puntos 3D derivadas. Los resultados de RTN y PPK consistentemente arrojaron valores de RMSEz dentro de 10 cm, satisfaciendo así los requisitos de la NOAA para la cartografía náutica. PPP no cumplió con los requisitos de precisión, pero mostró resultados prometedores que justifican una mayor investigación. Los experimentos de PPK utilizando tasas de muestreo GNSS más altas no siempre proporcionaron las mejores precisiones. El rendimiento de GNSS y las precisiones del modelo se mejoraron al utilizar estaciones base ubicadas a menos de 30 km del sitio de levantamiento. Los resultados sin utilizar GCP observaron una relación directa entre la precisión de la nube de puntos y el rendimiento de GNSS, con valores de R^2 alcanzando hasta 0.97.

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