VBS RTK GPS-Assisted Self-Calibration Bundle Adjustment for Aerial Triangulation of Fixed-Wing Uas Images for Updating Topographic Maps

Abstract

Abstract:Unmanned Aircraft Systems (UASs) can collect high resolution and high quality images for local mapping. If the highly accurate GPS flying trajectory of a UAS is collected, it can support bundle adjustment aerial triangulation (AT) of UAS images and reduce the demands on ground control points (GCPs). This study installs a Trimble BD970 GNSS OEM on a fixed-wing UAS for capturing highly accurate GPS data by using a Virtual Base Station (VBS) RTK GPS technique for AT. Meanwhile, the GPS antenna-camera offset is resolved by stripwise linear drift parameters introduced in GPS observation equations, while performing bundle adjustment for AT. Additionally, self-calibration bundle adjustment is used in VBS RTK GPS-assisted AT to solve incomplete camera parameters calibrated by a close-range photogrammetric approach. The results show that the AT accuracy of fixed-wing UAS images collected with a 24 mm focal-length Canon EOS 5D Mark II camera at a flying height of 550 m above ground level is 0.21 m in planimetry and 0.22 m in height using two cross strips with two full GCPs at each corner of the block. The RMSE of check points from stereoscopic viewing can reach 0.27 m in planimetry and 0.24 m in height. The test results show that the accuracy of VBS RTK GPS-assisted bundle adjustment with self-calibration for the AT of fixed-wing UAS image can be used for updating local 1/5000 topographic maps in Taiwan. Keywords: VBS RTK GPS, Self-Calibration Bundle Adjustment, Aerial Triangulation, UAS Resumo:Imagens de alta resolução espacial e radiométrica podem ser coletadas por Sistemas de Aeronaves Não Tripuladas (UASs) para fins de mapeamento local. Se a trajetória de um UAS é coletada por antena GPS de alta confiabilidade, os dados obtidos podem ser empregados no processo de fototriangulação e ajudar a reduzir o custo do projeto em apoio de campo (GCPs). Neste trabalho foi instalada uma antena da Trimble BD970 GNSS OEM na asa de um UAS para captar dados GPS usando a técnica GPS RTK da Estação Base Virtual (VBS). O parâmetro de deslocamento linear da origem da antena GPS em relação ao sistema referencial da câmera foi solucionado por fototriangulação. Além disso, uma auto-calibração de câmeras foi usada na fototriangulação assistida por VBS RTK GPS para refinar os parâmetros de orientação interior da camera, determinados com uma calibração prévia a partir de uma abordagem a curta distância. Os resultados mostraram que a partir de uma câmera Canon EOS 5D Mark II com distância focal de 24 mm e imagens coletadas por um UAS a uma altura de voo em torno de 550 m a acurácia planimétrica é de 0.21 m e altimétrica de 0.22 m usando duas faixas

Improving Linear Projects Georeferencing to Create Digital Models Using UAV Imagery

“…[14] tiny aerial fixed-wing aircraft for specific corridors. [15] a VBS RTK GPS aided self-calibration package adjustment was evaluated for aerial triangulation of UAV images to update 1:5000 topographic maps; collected data by flying a fixed-wing UAS equipped with a 550 m Canon EOS 5D Mark II camera of 24 mm focal length. The Root Mean Square Error (RMSE) was 0.27 m in planimetry and 0.24 m in height accuracy.…”