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ジオイドモデルに基づいてPix4Dの出力を定義する方法

動画: に関する解説動画は 高度と垂直座標系こちら

Z座標(高度)は、楕円体(楕円体高)またはジオイド(正標高またはジオイド高)を基準として表すことができます。ジオイドと楕円体はどちらも数学的に定義された曲面です。楕円体(左)は比較的単純ですが、ジオイド(右)ははるかに複雑です。

ジオイド.JPG

両高度の違いに関する詳細は、こちらの記事 「正標高と楕円体高」

注: 今日では、衛星を利用した技術である全地球航法衛星システム(GNSS)が世界中で測量に広く使用されており、WGS84楕円体に対する高度、つまり楕円体高(正標高ではない)を提供します。

楕円体高をジオイド高または正標高に変換するには、必要な精度に応じて3つの異なる方法があります。

  • 一定の高さシフト

 

地形のごく一部においてジオイドと楕円体が平行とみなせるような小規模な領域に推奨されます。広い領域や、楕円体とジオイドの間に大きな差異がある場合は、この手法では誤差が生じる可能性があります。.

Pix4Dで高さのずれを定義するには、「 楕円体上のジオイド高さ」 関数を使用できます。

ジオイド高.JPG

詳細はこちらをご覧ください: 楕円体上のジオイド高関数はいつ使用すべきか?

  • グローバルジオイドモデル

 

長年にわたり、国際機関は地球表面全体をカバーするジオイドモデルを開発してきました。その精度は、地域とジオイドモデルによって異なりますが、およそ2~3メートル程度です。Pix4Dは、EGM84、EGM96、およびEGM2008のグローバルモデルをサポートしています。

  • 局所ジオイドモデル

 

地球規模のジオイドモデルの精度を向上させるため、一部の国では自国の領土をカバーする高解像度のローカルジオイドモデルを作成しています。通常、ローカルジオイドモデルは様々な形式(ASCII、.grd、.tiffなど)で提供され、変換ツールも各国の地図作成機関から提供されています。ローカルジオイドモデルを使用することで、数センチメートル程度の精度を実現できます。.

 

重要: 現時点では、Pix4Dはローカルジオイドモデルの使用をサポートしていません。適用できるのは、グローバルジオイドモデルまたは定数シフトのみです。 したがって、楕円体座標が指定されている場合は、サードパーティ製アプリケーションで高精度なローカルジオイドモデルを使用して正座標に変換することをお勧めします。
Pix4D内ではどのように動作するのですか?

4つの異なるケースがあります。.

注記: Pix4Dにインポートできる座標は以下のとおりです。
  • 画像の位置情報:
    • 標準的な画像測位。市販されているドローンのほとんどは、数メートル程度の精度を持つ画像測位機能を備えている。.
    • 高精度画像測位(RTK/PPKドローン)。数センチメートルの精度を実現できます。.
  • GCP(地上基準点)。通常、高精度(2~5cm)で測定されます。
  • ケース1:標準的な画像位置情報取得とGCPなし

 

プロジェクトの精度は、画像のジオロケーションと同程度(数メートル)になります。Pix4Dでは、出力垂直座標系に一定のシフトを適用するか、グローバルジオイドを選択できます。これを適用すると、結果はジオイドを基準として表示されますが、画像のジオロケーションの絶対精度があまり高くないため、絶対精度も高くはなりません。.
  • ケース2.標準画像位置情報とGCP

 

GCP(地上基準点)を使用する場合、Pix4Dソフトウェアはプロジェクトのジオレファレンシングにそれらを使用します。したがって、GCPが既に正標高(ジオイド高)で指定されている場合、画像のジオロケーションが楕円体に対して指定されていても、結果も正標高で表示されます。.

GCP(地上基準点)は通常GPS機器で測定されるため、測定された高さは楕円体になります。そのため、Pix4Dにインポートする前に、高精度なローカルジオイドモデルを使用して高さを変換することをお勧めします。一部のGPS機器にはジオイドモデルがプリロードされており、正標高(ジオイド高)への変換が自動的に行われます。.

ローカルジオイドモデルが利用できない場合は、GCPをPix4Dにインポートし、定数シフトまたはグローバルジオイドを適用する必要があります。この場合、これらの変換はいずれも正確ではないため、Z座標の結果も正確ではありません。したがって、期待される精度は前の場合と同様になります。.

  • ケース3.高精度画像位置情報とGCP

 

推奨される方法は、Pix4Dにインポートする前に、高精度なローカルジオイドモデルを使用して、画像の位置情報とGCPの高さを変換することです。一定の高さとグローバルジオイドを使用することも可能ですが、精度は低下します。.
  • ケース4:高精度画像位置情報とGCPなし

 

GCP(地上基準点)が存在しないため、ジオイドに関する結果を得る唯一の方法は、事前に高精度なローカルジオイドモデルを用いて画像のジオロケーション高度を変換することです。一定の高度とグローバルジオイドを用いる方法もありますが、精度は低下します。.

 

 
ジオイドに関して結果を得るにはどうすればよいですか?
正標高の絶対精度
1. 標準的な画像位置情報とGCPなし

画像の位置情報を変換するには:

a) 一定のシフトを適用するか、

b) グローバルジオイドモデルの使用

画像位置情報と同様(数メートル程度)

2. 標準画像位置情報とGCP

GCPを変換するには:

a) 事前にローカルジオイドモデルを適用するか、

b) 一定のシフトを適用するか、

c) グローバルモデルの使用

a) GCPと同等の精度(通常2~3cm)

b) (*)

c) 2~3メートル

3. 高精度画像位置情報とGCP

GCPと画像の位置情報を変換する(オプション):

a) 事前にローカルジオイドモデルを適用するか、

b) 一定のシフトを適用するか、

c) グローバルモデルの使用

a) GCPと同等の精度(通常2~3cm)

b) (*)

c) 2~3メートル

4. 正確な画像位置情報とGCP(地上基準点)なし

画像の位置情報を変換するには:

a) 事前にローカルジオイドモデルを適用するか、

b) 一定のシフトを適用するか、

c) グローバルモデルの使用

a) 画像による位置情報の精度と同程度(通常2~10cm)

b) (*)

c) 2~3メートル

 

(*) プロジェクトの規模と場所によって異なります

 

この記事では、垂直座標系について説明しています。また、2D座標系の変換に関する以下のコミュニティ投稿「 水平グリッドの補正と変換」も

注: PIX4Dmaticの 使用をお勧めします。PIX4Dmaticは、垂直座標参照系、ジオイド、ジオイド高の選択と管理のための包括的なツールを提供します。PIX4Dmaticはグローバルジオイドとローカルジオイドの両方をサポートしており、GCP(地上基準点)を使用せずに楕円体高と正標高間の正確な変換が可能です。詳細については、 「垂直座標系とジオイドの使用方法 - PIX4Dmatic」をご覧ください。