Що таке GSD: Просторова деталізація в аерозйомці

GSD вимірюється у метрах або сантиметрах на піксель. Наприклад, якщо GSD дорівнює 1 см/піксель, кожен піксель на зображенні охоплює ділянку землі розміром 1×1 см.

GSD є одним з ключових параметрів у фотограмметрії, оскільки цей показник безпосередньо впливає на точність та деталізацію створюваних моделей місцевості, карт або інших вимірювань.

• Чим менше значення GSD (наприклад, 1 см/піксель), тим точніше можна виміряти розміри об’єктів на зображенні. Висока роздільна здатність необхідна для завдань, що потребують детального аналізу, таких як обстеження будівельних майданчиків або моніторинг інфраструктури.
• У фотограмметрії зображення використовуються для створення 3D-моделей місцевості. Чим вища роздільна здатність (нижче GSD), тим більше деталей міститиме модель, що важливо для проектування, аналізу ландшафту та архітектури.
• При низькому GSD (наприклад, 50 см/піксель) дрібні об’єкти, такі як дорожні знаки, тріщини в асфальті або дроти, можуть залишатися невидимими. Висока роздільна здатність дозволяє виявляти такі деталі.
  

GSD залежить від кількох факторів:

• Фокусна відстань камери. Чим довша фокусна відстань, тим вища роздільна здатність.
• Висота польоту або відстань до об’єкта. Чим нижче камера розташована відносно землі, тим нижчий показник GSD.
• Розмір пікселя сенсора камери. Менші розміри пікселів забезпечують вищу роздільну здатність.

Часто помилково вважається, що GSD стосується виключно земної поверхні. Насправді ж, він застосовується до будь-якої поверхні, яку фіксує камера — чи то фасад будівлі, дах або інша вертикальна конструкція. Наприклад, при зйомці дахів GSD визначається з урахуванням площі саме даху, а не землі під ним.

Як GSD впливає на точність картографування за допомогою дронів

У картографуванні за допомогою дронів GSD використовується для кількісної оцінки просторової роздільної здатності аерофотознімків. Менший GSD вказує на вищу роздільну здатність, тобто на зображенні фіксується більше деталей.

І навпаки, більший GSD означає нижчу роздільну здатність, з меншою кількістю видимих ​​деталей. GSD визначається такими факторами, як висота польоту дрона, фокусна відстань камери та розмір сенсора.

Яка різниця між GSD та просторовою роздільною здатністю

GSD — відстань між центрами пікселів на землі

• Це фізична величина, яка вказує, яку площу земної поверхні (в метрах або сантиметрах) покриває один піксель зображення.
• Визначається параметрами сенсора, висотою польоту або орбіти, фокусною відстанню камери тощо.
• Наприклад, GSD = 10 см означає, що кожен піксель зображення охоплює 10×10 см на землі.Залежить від: висоти зйомки, параметрів сенсора (розмір пікселя), фокусної відстані об’єктива

Просторова роздільна здатність — можливість розрізняти об’єкти

• Це характеристика зображення або сенсора, яка описує найменший об’єкт, що можна чітко ідентифікувати
• Просторова роздільна здатність вимірюється також у метрах або сантиметрах, але її суть — розпізнавання деталей, а не просто розмір пікселя
• Наприклад, супутник із просторовою роздільною здатністю 0.5 м може розрізнити об’єкти розміром від 0.5 м, але це не обов’язково означає, що його GSD теж 0.5 м (може бути дещо меншим або більшим, залежно від обробки)

Оптимальна відстань до поверхні

Ідеальне значення GSD залежить від цілей використання, які зазвичай поділяють на два основні типи: картографування та інспекційні роботи. Необхідний рівень GSD у кожному випадку визначається бажаною точністю та ступенем деталізації зображення.

Точне картографування

Нижче значення GSD означає точнішу зйомку. Точність зйомки не може перевищувати GSD. Для фотограмметрії БПЛА типовий діапазон GSD коливається від 1,5 до 2,5 см/піксел.

Деталізоване обстеження місцевості, за допомогою дронів

Для завдань, що потребують дуже детального огляду , таких як аналіз тріщин на фасаді будівлі, виявлення окремих видів черепиці даху або перевірка на наявність корозії на лініях електропередач, рекомендується нижчий показник GSD (в ідеалі менше 1 см). Більш дрібний показник GSD дозволяє збільшувати масштаб та бачити дрібні деталі з більшою чіткістю.

Щоб досягти високого рівня GSD, варто врахувати такі фактори для отримання більш детальної інформації:

• Зменшити висоту
• Збільшення роздільної здатності сенсора камери
• Збільшення фокусної відстаніДосягнення субсантиметрової точності під час зйомок часто передбачає використання датчиків зображення високої роздільної здатності та інтеграцію даних пост-обробленої кінематики (PPK).

Як розрахувати відстань GSD

Необхідні дані:

• Ширина датчика (мм): Ширина датчика камери вашого дрона (див. характеристики камери).
• Робоча відстань (м): Висота польоту для картографічних місій або горизонтальна відстань для інспекцій.
• Справжня фокусна відстань (мм): Фактична фокусна відстань вашої камери, а не еквівалент 35-мм об’єктива (перевірте характеристики або скористайтеся формулою нижче, щоб розрахувати її).
  • Альтернативна формула (якщо справжня фокусна відстань недоступна): True Focal Length = (0.5 * Sensor Width) / TAN((0.5 * Horizontal Field of View (HFOV)) / 57.296)
• Ширина зображення (пікселі): кількість пікселів у роздільній здатності зображення камери (див. в налаштуваннях камери).

GSD (height) = (Flight Height in meters) x (Sensor Height in mm) / (Focal Length in mm) / (Image Height in pixels)

GSD (width) = (Flight Height in meters) x (Sensor Width in mm) / (Focal Length in mm) / (Image Width in pixels)

Для уникнення математичних розрахунків, скористайтеся онлайн калькулятором для розрахунку відстані GSD

Джерело: Inertial Labs JOUAV