Investigation of the importance of ground control points for positional accuracy in orthomosaic photogrammetrically generated with UAV-images

Syftet med examensarbetet är att undersöka markstödens placeringar och fördelningar i plan och om höjden har en inverkan på noggrannheten i ortomosaik. En jämförelse genomförs mellan totalstation och UAV-koordinater. Först utfördes rekognosering i fält för att sedan placera ut åtta stycken markstödsplattor varpå ett av markstöden blev placerad på en högre höjd. En ytterligare variant av markstödstyp placerades ut i form av ett grönt kryss med sprayflaska. Markstöden och kontrollpunkterna mättes in med totalstation efter fristationsuppställning där tre bakåtobjekt används för att erhålla noggranna plana koordinater. En fixpunkt används för att erhålla stabila höjder. I denna studie användes en UAV i form av DJI Phantom 4 Pro vid flygfotograferingen och en totalstation (Trimble S7) för inmätningarna. Inmätningen utfördes med totalstation mot kontrollpunkterna med samtliga markstöd som tillämpades sedan som facit. Slutligen utfördes UAV-flygning med en flygrutt på 60 m höjd och 90 graders vinkel för UAVkameran. Bildbearbetningen utfördes i programvaran Agisoft Metashape där fem stycken modeller genererades i form av ortomosaik och DEM. Sedan med hjälp av ortomosaiken exporterades koordinaterna till programvaran Microsoft Excel för vidare bearbetning och kontroll av avvikelser mellan UAV- och totalstationens koordinater. Resultaten från ortomosaikmodellerna visar att RMS i plan och höjd påverkas beroende på antalet markstöd. Modellen utan markstöd resulterar i en stor koordinatdifferens med RMS i plan på cirka 2 m. Vid användning av fyra markstöd ses en markant förbättring i noggrannhet för RMS i plan på cirka 0,008 m och i höjd på 0,045 m. För modellen med fem markstöd påvisas inga märkbara skillnader för RMS i plan, men för RMS i höjd erhålls betydligt lägre mätosäkerhet. Sista modellen med åtta markstöd resulterar i lägst mätosäkerhet i plan och höjd jämfört mot de andra modellerna, men skillnaden var oansenlig mellan fem och åtta markstöd. Utifrån frågeställningen och framtaget resultat kan det fastslås att ortomosaiksmodellen med fem markstöd är lämpligast för vidare användning vid flygfotografering. Markstödsplatta rekommenderas för noggrannare höjdkoordinater jämfört med märkspray. Om endast plana koordinater ska bearbetas kan antingen märkspray eller markstödsplatta utnyttjas för att erhålla likvärdigt resultat. The objective of the bachelor thesis is to examine if ground control point (GCP) placing and allocation would impact the accuracy of an orthomosaic. A comparison between total station and UAV-coordinates is carried out. Reconnaissance was carried out in the field to deploy the GCP around the study area with one of them deployed on top of a pile. A different variant of GCP is deployed in the form of green-coloured cross that was applied with the help of a spray bottle. Both GCP and control points were measured with total station after the free station set-up where the three backsights and a fixed point were used to obtain a stable height. During the studies, a DJI Phantom 4 Pro UAV was used for aerial photography and a total station (Trimble S7) for the measurements. Before the flight, measurements were calculated with the total station to the control points and all GCP, which were then used as a record. GNSS-drone flying was performed with a flight route at a height of 60 meters and a 90 degrees angle for the UAV camera. Image processing was performed in software Agisoft Metashape where a total five orthomosaic models were generated. Then with the help of orthomosaic, the coordinates were transferred to the software Microsoft Excel for further processing and control of deviation between the coordinates of the UAV and the total station. Results from the orthomosaic models show that RMS in both plane and height do impact accuracy depending on the numbers of GCP used. A model without the use of GCP shows a huge coordinate difference for RMS in plane at approximately two meters. The use of four GCP models show a significant improvement in both RMS in plane at approximately 0,008 meters and the height at 0,046 meters. Five GCP models show a slight difference for RMS in plane but is considerable when the height was at 0,008 meters. Lastly, eight GCP models show some small significant improvements in both RMS plane and height. Based on the questions and results, it can be stated that the orthomosaic models with five GCP are recommended for further use of drone surveying. The GCP wooden plate is to be preferred for a more accurate height compared to the green cross spray method. But if only planar coordinates are considered, both GCP wooden plate and green cross spray bottle can be used with equal accuracy