使用现有的基础设施作为地面控制点支持公民科学沿海无人机监控程序
卢卡斯·拉宾
1,<一个href="//www.thespel.com/people/u/2081424" class="user-id-2081424">
伊桑j . Theuerkauf
1*和<一个href="//www.thespel.com/people/u/1293450" class="user-id-1293450">
艾琳·l·彩旗
1、2
- 1地理学、环境和空间科学,密歇根州立大学东兰辛,MI,美国
- 2遥感和GIS研究和外展服务,密歇根州立大学东兰辛,美国小姐
最近的出版物描述能力的公民科学家进行无人空中系统(UAS)航班为沿海管理收集数据。地面控制点(gcp)可以收集georeference这些数据,但是收集地面控制点需要昂贵的测量设备无法访问公民科学家。相反,现有的基础设施可以被用作天然地面控制点(NGCPs),虽然有效地天然地面控制点位置等基础设施与出版地面控制点位置的最佳实践。因此本研究评估实现网站地理坐标与天然地面控制点精度通过分析20多元沿海站点。在大多数网站天然产生水平和垂直地面控制点均方根误差(RMSE)小于0.060 m类似于那些获得使用传统的地面控制点。支持未来无人空中系统公民科学沿海监视程序,评估,以确定最佳的天然地面控制点数量和分布进行了六个沿海站点。结果显示,一般至少7天然地面控制点在最广泛的分布在整个网站收集将导致一个水平和垂直的均方根误差分别小于0.030米和0.075米。然而,这些位置之间的关系特点和均方根误差很穷,表明运用准确性使用天然地面控制点优化不能仅仅通过理想的数量和分布。这些研究的结果强调价值的天然地面控制点支持无人空中系统公民科学沿海监视程序,但是他们也表示需要一个初始精度评估的网站调查与天然地面控制点出现这样的项目。
1介绍
沿海环境被人类广泛应用以支持基础设施,提供生态系统服务,并且提供住房和娱乐领域(<一个href="#B8">de Groot et al ., 2012;<一个href="#B31">Mehvar et al ., 2018)。这些用途可以影响水土流失和泥沙等自然系统动力学运输造成的风暴和水位变化(<一个href="#B58">Zhang et al ., 2004;<一个href="#B42">菲利普斯和琼斯,2006年)。有效的海岸管理必须平衡这些人类使用与沿海变化以及未来开发积极的策略,帮助建立弹性变化(<一个href="#B15">Gopalakrishnan et al ., 2016;<一个href="#B7">Dastgheib et al ., 2018;<一个href="#B30">Masselink并拉撒路,2019年;<一个href="#B33">Molino et al ., 2020;<一个href="#B46">Rumson et al ., 2020)。发展有效的海岸管理和沿海弹性策略依赖于高时空分辨率沿海形态学数据(<一个href="#B37">尼科尔斯et al ., 2019;<一个href="#B46">Rumson et al ., 2020;<一个href="#B18">黄et al ., 2021)。需要这些数据来评估现有的基础设施脆弱性(<一个href="#B4">Bove et al ., 2020),描绘财产所有权(<一个href="#B34">莫顿和速度,1998年)、设计和评估海岸线管理行为如铠装或海滩营养(<一个href="#B13">加雷斯et al ., 2006),并跟踪一般沿海形态变化(<一个href="#B54">特纳et al ., 2016;<一个href="#B52">Theuerkauf et al ., 2021)。而需要为这些数据集和效用远铰接在科学文献以及在社区和海滩主计划,收集的复杂性,分析和实现数据可以为社区创造一个障碍缺乏人事或财务资源收集这些数据。公民科学映射程序,利用新技术如无人空中系统(UAS)提供了一个契机,扩大参与数据驱动管理这样的社区,然而,这些数据集必须批判的准确性和效用评估。
航拍图像和数字高程模型(dem)是主要的两个数据集沿海经理可以利用文档沿海变化(<一个href="#B18">黄et al ., 2021)。最近越来越多的“无人飞行系统”前,航拍图像主要是通过占领飞机和卫星。不幸的是,廉价的或公开的卫星图像,如从Sentinel-2卫星可能缺乏所需的分辨率(例如,10 m德牧;<一个href="#B49">Sentinel-2数据访问和产品说明书,2015年)沿海管理所需,而占领了飞机图像的高成本限制了收集频率(通常每年)。在20世纪的大部分时间里,沿海海拔数据收集概要文件使用杆和水平技术(<一个href="#B12">金刚砂,1961)。更先进的方法如微分实时运动GPS (RTK-GPS)部署通过背包或ATV调查成为成立于1990年代,研究人员已经能够经常产生民主党在大空间范围(<一个href="#B17">哈雷et al ., 2011;<一个href="#B25">李et al ., 2013)。RTK-GPS调查需要映射之间插值横断面然而,限制精度在复杂的地形(例如,<一个href="#B51">Theuerkauf罗德里格斯,2012)。随着机载激光雷达,研究人员可以收集高程模型在高分辨率大而复杂的领域(<一个href="#B22">Kidner et al ., 2004;<一个href="#B19">Jakubowski et al ., 2013),尽管高成本也限制了它的使用频繁的调查。地面激光雷达可以部署更频繁(<一个href="#B39">O 'Dea et al ., 2019),但有限的空间范围调查。无人机代表最近推进沿海测量,这种技术能够生成航拍图像和民主党通过一个调查和更省钱、省时间比先前的调查方法(部署<一个href="#B27">曼奇尼et al ., 2013;<一个href="#B54">特纳et al ., 2016;<一个href="#B38">Nikolakopoulos et al ., 2019)。
地理空间数据集生成的“无人飞行系统”是通过实现摄影测量structure-from-motion派生(SFM)算法在一系列重叠的抵消无人机收集的图片。这些算法匹配共同特征的重叠图像创建一个网络领带点用来重建物体三维空间(<一个href="#B56">Westoby et al ., 2012;<一个href="#B21">詹姆斯et al ., 2017)。领带点这个网络可以用于生成数据产品,包括民主党和航空图像由一个原始无人机图像的镶嵌(称为一个orthomosaic)。这些数据产品最初创建任意坐标系和需要额外的信息准确地理,这是必要的来比较这些数据产品现有的数据集。运用UAS-SFM调查通常是利用地面控制点(gcp)进行。在大多数情况下,这些点是物理标记与高对比度方格图案周围放置现场,调查前直接使用RTK-GPS飞行。用户标识位置和坐标gcp的图像使SFM软件来优化估计摄像机的位置,方向和内部参数。这个过程定义连接点的坐标系统和规模网络,以及减少系统误差在整个站点(<一个href="#B21">詹姆斯et al ., 2017)。除了质量外,检查站(CPs)调查和输入SFM软件以同样的方式作为gcp但不用于减少错误和运用的过程。相反,CPs作为独立的参考点来估计场景重建的准确性在给定的位置。
虽然GCP可以大大增加的准确性UAS-SFM派生数据产品,GCP的有效性很大程度上取决于其数量和分布在整个网站。因此,有越来越多的文献提供指导的理想gcp的位置特征。网站不到40公顷,研究发现,最大可以达到的水平(XY)和垂直(Z)均方根误差(RMSE) -0.10 0.02 -0.05米和0.04米是达到5 - 20和9-20 gcp分别(<一个href="#B3">Aguera-Vega et al ., 2017;<一个href="#B29">Martinez-Carricondo et al ., 2018;<一个href="#B40">Oniga et al ., 2018;<一个href="#B28">Manfreda et al ., 2019;<一个href="#B32">什么意思,罗宾逊,2020;<一个href="#B57">Yu et al ., 2020;<一个href="#B59">齐默尔曼et al ., 2020;<一个href="#B47">桑塔纳et al ., 2021)。然而,这些建议可能网站特定环境变量如表面纹理和形态可能影响测量精度(<一个href="#B56">Westoby et al ., 2012;<一个href="#B11">Eltner et al ., 2015)。评估质量的空间分布的研究发现,至少应该gcp的四周网站最小化错误(<一个href="#B29">Martinez-Carricondo et al ., 2018)。这个错误可以进一步减少,特别是在垂直方向的均匀分布在整个站点(gcp<一个href="#B29">Martinez-Carricondo et al ., 2018;<一个href="#B47">桑塔纳et al ., 2021)。<一个href="#B59">齐默尔曼et al。(2020)分布在沿海环境中测试,发现gcp放置在研究的矩形区域,足够的交叉支撑覆盖,在最小和最大海拔最小化整个网站的错误。相反,研究发现,质量没有足够的覆盖范围会导致膨胀的错误(<一个href="#B29">Martinez-Carricondo et al ., 2018;<一个href="#B47">桑塔纳et al ., 2021)。例如,集中所有gcp的中心或在一个角落里。
缓解“无人飞行系统”的调查,以及越来越多的文献支持他们的准确性,导致广泛使用无人机沿海监视。他们现在经常实现科学和工程研究(<一个href="#B5">卡塞拉et al ., 2020),最近推出了由公民科学家作为沿海监视工具(例如,<一个href="#B44">Pucino et al ., 2021;<一个href="#B53">Theuerkauf et al ., 2022)。这些公民科学项目培训志愿者无人机飞行员定期调查沿海地区在他们的社区。图像集他们收集被发送到机构的能力和专业知识来处理图像数据的产品可以使用沿海社区的管理。而显然有利于科学家和社区一样,这些网络构成挑战传统GCP收集公民科学家不配备RTK-GPS和不能立即调查GCP之前他们的航班。
Pucino et al。(2021)地址这一挑战装备每个公民科学家飞行员与一组“智能gcp”有一个内置高精度差分GPS系统调查标记。虽然有效,但这些“智能gcp”是相当昂贵的,需要额外的努力代表公民科学家有效部署、检索和维护。<一个href="#B53">Theuerkauf et al。(2022)解决这一挑战,利用现有的基础设施,如角落的公园长椅上,停车条纹,井盖,或其他静态对象作为gcp (<一个href="#F1">图1一个)。这些天然地面控制点或NGCPs,可以在发病调查监控程序和使用
图1。所有类型的NGCPs和CPs的例子包括在研究中。(一)天然地面控制点(NGCP),(B)NGCP调查在混凝土砌块滨后,可能无法使用如果被泥沙覆盖,(C)非永久性的NGCP安装在一个金属杆,(D)非永久性的NGCP喷漆到混凝土,(E)上止点(CP)调查临时网纹高对比度的标记。红色圆圈表示的位置NGCP适用的地方。
鉴于NGCPs放置的挑战,本研究的目的是:1)评估的能力NGCPs生成高精度的数据通过一个精度评估20沿海站点范围的大小和形态和2)有助于文献最优质量数量和分布通过开发的最佳实践将NGCPs沿海环境中通过一个案例研究在五大湖。通过这些调查,我们试图证明NGCPs的效用为公民科学调查和提供指导未来无人机利用NGCPs公民科学监测网络。
2数据和方法
2.1选址和描述
20个网站代表全世界发现的沿海形态的多样性,如自然和开发的海滩,峭壁,和foredunes检查在这项研究。这些网站都在六个不同的社区在整个西方大湖地区(<一个href="#F2">图2)。在每一个20的网站,完成了一次实地调查,建立NGCPs整个网站。网站的大小不等,从大约0.1 - -3.0公顷,代表一系列的形态从平坦的海滩峭壁之间不同高程只有1.25不同高程超过20米。此外,这些网站含有多种沿海基础设施代表各种NGCP配售的机会。网站的数量和多样性以及NGCP安置机会的多样性在这项研究代表了一个理想的机会,严格测试的准确性NGCPs沿海环境中的运用。
图2。位置的六个社区参与五大湖公民科学无人机监控程序建立了密歇根州立大学。社区包括:Chikaming乡、南黑文市城市Manistee Manistique,马奎特,和Iosco县。
其中20个网站,几个独特的形态和NGCP放置本出版物的特点。虚张声势的网站形态(Bluff-1 Bluff-2)网站只有NGCP就业机会的顶部虚张声势的近陆的波峰,没有NGCPs放置位置向着湖的虚张声势的脚趾。网站后滨NGCP只放置(Backshore-2和Backshore-1)指的是网站的底部四周的后滨占整个网站没有像NGCPs调查可能的结构。结果NGCPs在这些网站需要安装在波兰和放置在他们的虚张声势脚趾部分被悬臂植被。
2.2 NGCP和CP放置
对于每一个网站,建立了3 - 12 NGCPs和调查使用特林布尔R10-2或R12 RTK GPS系统拥有0.012 (SD = 0.004 m)水平精度和0.020米(SD = 0.007 m)垂直精度。NGCPs建立永久性对象在整个网站,可以很容易地确定无人机图像。在可能的情况下,建立了NGCPs与考虑尽可能广泛的水平和垂直分布和均匀分布在整个网站所显示当前文献最优GCP的位置(<一个href="#B29">Martinez-Carricondo et al ., 2018;<一个href="#B59">齐默尔曼et al ., 2020;<一个href="#B47">桑塔纳et al ., 2021)。在我们的网站的几个都没有合适的位置放置NGCPs,或者位置没有覆盖大部分的网站,我们安装非永久性的NGCPs (<一个href="#F1">图1)。这些暂时的NGCPs要么是喷漆调查暴露混凝土标记(<一个href="#F1">图1 d),或者画调查制造商在4-to-6-foot金属杆钉在地上(<一个href="#F1">图1 c)。在这项研究中我们引用非永久性的NGCPs和NGCPs调查对象已经在网站上NGCPs除非另有明确。评估水平和垂直测量误差从UAS-derived地形数据,我们调查了CPs总额/网站根据其大小和地形。这些检查站被战略性地获取网站的最大和最小高度,最远的向着湖的程度上网站的,网站的四周,堤坝的顶部和底部的峭壁,和其他均匀分布的位置在整个站点(<一个href="#F3">图3)。
图3。精度评估的例子NGCP和CP安置方案5。检查站(CP)显示为红点和天然地面控制点(NGCPs)显示为蓝色的点。杆安装非永久性的NGCPs显示为一个蓝色的点包含“P”。部分调查区域NGCPs可以调查概述在蓝色部分调查区域没有NGCPs可以用红色标出。
2.3图像集合
“无人飞行系统”进行了调查与收幻影4 Pro版本或一个Autel Evo II箴四轴飞行器。摄像机安装在这些无人机是类似于一寸,5472×3648 20-megapixel传感器,并与类似的f / 2.8镜头- f / 11光圈范围,尽管稍微不同的焦距。自不同焦距的结果在不同空间分辨率对于一个给定的飞行高度,飞行的像素被地面标准化的足迹,在此称为地面采样距离(德牧)而不是飞行高度。选择0.015米的德牧,给我们的能力自信地挑选NGCPs的位置。记录德牧变化除了第16页0.013和0.020 m和p - 1之间的分别为0.007和0.008米的德牧,因为这些网站进行调查之前的德牧0.015被选中。都进行了调查,有80%的前部和侧重叠是推荐的<一个href="#B6">Dandois et al。(2015),以及最低点相机角度和汽车设置曝光,ISO和孔径。
2.4结构运动处理
所有创建SFM模型使用Agisoft Metashape专业版(<一个href="#B2">Agisoft Metashape 2021)。最初的连接点匹配进行高精度设置和默认参数的关键限制40000和4000连接点的限制。使用自适应模型拟合Metashape可以自动选择相机内部参数估计基于可靠性估计(<一个href="#B1">Agisoft Metashape用户Manual-Professional版,版本1.6)。一般来说,多个摄像机内部参数时可以可靠地估计强几何场景中存在如建筑或虚张声势(
NGCPs和CPs在每张照片的位置选择,估计位置精度的一个像素(称为图像坐标标记Metashape精度)。默认图像坐标标记的准确性Metashape是0.5像素,但是这个值增加到一个像素占很难识别NGCP位置相对于传统gcp调查方格标记。精度为每个NGCP RTK-GPS和CP组的平均精度所有RTK-GPS标记对于一个给定的调查网站在给定的一天,在水平方向范围从0.007 - -0.025 m和0.016 - -0.034 m在垂直方向。相机的位置和内部参数优化使用所有NGCPs与自适应相机模型拟合参数选择。Metashape然后产生的位置估计每个CP基于优化的接合点网络相比,可以调查RTK-GPS位置计算残差为每个CP (Eq(单位:米)。<一个href="#e1A">1)。
2.5精度评估
每20个站点的精度取决于计算水平(XY),垂直(Z)和总XYZ误差对于每个CP,水平,垂直,和总均方根误差(RMSE)每个站点使用以下方程:
情商。<一个href="#e1A">1:计算水平(A),垂直(B)和(C)总误差为每个CP。
情商。<一个href="#e2A">2:计算水平(A),垂直(B)和(C)总RMSE CPs在一个网站。
在哪里<我nl我ne-formula id="inf1"> 的位置是CPs源自SFM模型和<我nl我ne-formula id="inf2"> 通过RTK-GPS调查收集到的位置。
几个额外的测试进行评估NGCP准确性与可能的场景。例如,非永久性的的破坏NGCPs可能,随着点喷漆可以冲走和钢管安装点可以感动人类或自然干扰。此外,几个NGCPs调查在混凝土块后滨(后滨NGCPs)可能成为无用的如果被泥沙覆盖(<一个href="#F1">图1 b)。评估的影响的两种类型的非永久性的NGCPs以及后滨NGCPs现场的准确性,我们进行了精度评估网站上地理不包括这三种类型的点。另外在虚张声势的网站,我们测试了包含一个或两个gcp虚张声势的底部中心和两端分别。这个场景评估这些网站可能改进的精度如何超越仅仅NGCPs位于虚张声势的精度可以达到的。
精度评估的结果在20个网站报道在水平和垂直方向。例如,数据产品准确地标在水平和垂直两个方向可以用来回答沿海管理问题,需要精确的海拔等建立模式的泥沙侵蚀和吸积,或基于描述高度监管行。然而,数据产品只在水平方向可能只适合准确回答沿海管理问题,不需要垂直高度评价沿海地区等娱乐或生成虚张声势的衰退率通过跟踪虚张声势波峰的水平位置。
2.6最优NGCPs的数量和分布
以确定的影响在CP RMSE NGCP数量和分布,进行了一系列的测试使用不同数量和分布的NGCPs子样品(
表1。网站类型、海拔范围近似区域,NGCPs量和CPs,所有20个站点的描述包括在这项研究中。高程计算范围从最高和最低之间的差异NGCP / CP在网站。近似区域排除多余的区域边界以外的网站被NGCPs / CPs。# CP和# NGCP指检查站和天然地面控制点的数量进行了调查。主演网站显示那些用于NGCP数量和分布的分析。
每个六子样品的网站,我们随机选择五种不同的组合三个NGCPs(运用所需的最低;<一个href="#B20">詹姆斯和罗布森,2012年)的总量NGCPs用于网站被包括在相机优化过程。然后重复这个过程为50%、75%、和100%的可用的NGCPs总量共计16复制/网站。NGCPs的总数可以使用这些测试在给定网站从8点到11点不同取决于站点规模和结构用于NGCPs可用。为每个复制NGCPs,我们包括任何NGCPs不是随机选择包含在附加CPs复制。量的回归分析比较NGCPs XY和Z RMSE网站结合了这些复制的结果。回归分析的目的,离群值大于3倍以上的四分位范围上四分位数和下四分位数以下被排除在外。这六个复制删除从Z RMSE回归和三个复制从XY RMSE回归。
这个过程的一个例外是在Bluff-1实现网站与五NGCPs救援高虚张声势和五个CPs在稳定土地在虚张声势(近陆的虚张声势嵴)和八个CPs虚张声势底部(虚张声势的向着湖的脚趾)。由于缺乏NGCPs可以用于复制,我们包括五CPs顶部的虚张声势,额外NGCPs总共10 NGCPs用于复制。顶部的CPs虚张声势的更准确比底部的虚张声势由于其相对较高的接近的NGCPs虚张声势。因此,增加NGCPs移除这些更高的准确性CPs,导致变化的比例CPs位于虚张声势顶部和虚张声势底部。去除的影响不同比例的CPs精度更高,我们计算CP RMSE只用八CPs位于虚张声势底部NGCP数量,导致一个更有意义的比较复制之间的误差。
3的结果
3.1精度评估
图4显示的结果准确性评估所有20个站点的水平,垂直,总方向。这20个网站,那些后滨NGCP位置只有(Backshore-2和Backshore-1)或虚张声势形态(Bluff-1 Bluff-2)显示在右边的面板,而剩下的16个站点(称为主网站)左边所示。在这16个主要站点,Z RMSE小于0.060 m和14个16个站点,XY RMSE小于0.025米。两个场所后滨NGCP放置,Z RMSE明显高于0.153和0.302 m XY RMSE类似于主网站的时候,在0.050和0.046米。网站的虚张声势形态,Bluff-2 Z RMSE XY RMSE高于主网站但相似。Bluff-1, Z RMSE明显高于任何其他网站的研究和XY RMSE略大于所有其他网站。这两个网站,错误集中在虚张声势的基础,而错误的顶部虚张声势相似的大小与主网站(<一个href="#F5">图5)。
图4。核对点分布误差大小(m)的所有网站水平(橙色),垂直(蓝色),和总(灰色)方向。盒子代表四分位范围(差),胡须代表点< 1.5 *(差)高于或低于差,和点代表点> 1.5 *(差)高于或低于差。最左侧16个站点使用左侧(p - 1 P-7)绘制
图5。检查(CP)和天然地面控制点(NGCP)错误的虚张声势网站形态:Bluff-2(一)和Bluff-1(B)。红色点表示CP位置和蓝色点显示NGCP位置。非永久性的NGCPs喷漆和非永久性的NGCPs安装在波兰人表示“S”和“P”。上点标签显示水平(XY)错误和降低标签显示垂直(Z)厘米的误差。
两个场所虚张声势形态、添加一个或两个额外的gcp位于底部的虚张声势是评估。Bluff-2,包括GCP的底部放置一个虚张声势减少Z RMSE从0.107到0.037 m和XY RMSE从0.027到0.019。添加一个额外的GCP底部(2)产生了额外减少RMSE可以忽略不计。另虚张声势,Bluff-1, GCP底部的虚张声势Z RMSE从0.743下降至0.228,稍微XY RMSE从0.079提高到0.111米。包括两个gcp虚张声势的基础进一步减少Z RMSE 0.143和XY RMSE 0.045米。
在几个网站,暂时的NGCPs安装与喷漆或金属杆以及容易覆盖后滨点被分析来评估对精度的影响(<一个href="#T2">表2)。NGCPs减少组合的17例,8例删除这些点没有影响(< 0.025)在XY或Z RMSE变化。在7例,切除引起的这些点Z RMSE增加,然而,对XY RMSE几乎没有影响。这些发现是第16页的例外情况下,删除这些点引起的增加对Z RMSE XY RMSE也没有影响。然而,在这个网站暂时的NGCPs增加沿岸NGCPs传播从大约25%到近100%,而没有贡献的垂直传播NGCPs。因此,消除这些暂时的NGCPs造成显著的减少水平NGCP分布没有影响垂直NGCP分布。
表2。去除效果很容易破坏天然地面控制点(NGCPs)检查水平(XY)和垂直RMSE (Z)。例切除NGCPS包括没有后滨点(NB),没有点(NS)喷漆,没有点安装在金属杆(NP)。改变RMSE < 0.025 m是指出“没有效果”,而所有其他的变化也指出“原始值一个新值”。的意思是改变计算包括删除点没有影响的情况。所有的值显示在米。
3.2最优数量的NGCPs
通过详细分析NGCP六子样品的网站数量,显然NGCP数量之间的关系和CP RMSE不同Bluff-1相比其他五个网站(P-4, Bluff-2,这种,P-9 P-10),因此Bluff-1从回归分析中删除。这种分析揭示了XY和Z RMSE和NGCPs量之间的关系可以用下面的方程描述的蓝线<一个href="#F6">图6。
图6。RMSE NGCP量和垂直(Z)(一)和水平(XY) RMSE(B)。每个点代表一个复制的RMSE NGCPs对于一个给定的数量,而点颜色代表的网站RMSE派生。盒子代表四分位范围(差),胡须代表点< 1.5 *(差)高于或低于差,和点代表点> 1.5 *(差)高于或低于差。蓝线代表趋势线的形式:<我nl我ne-formula id="inf3">
。离群值大于3倍四分位范围上四分位数以上的每个NGCP数量(上面没有显示
情商。<一个href="#e3">3:CP Z RMSE米之间的关系和数量的NGCPs (# NGCP)。
情商。<一个href="#e4">4:CP XY RMSE米之间的关系和数量的NGCPs (# NGCP)。
这五个网站RMSE减少在垂直和水平两个方向的包含额外的NGCPs。此外,RMSE值对于一个给定的范围使用只有三个NGCPs NGCP量是最大的,通常降低接近NGCPs使用的总数。在垂直方向在大多数情况下,Z RMSE小于0.075 m是通过使用七NGCPs或更高。的例外是Bluff-2救援虚张声势(高),达到0.080 - -0.128 m的Z RMSE六NGCPs和附加NGCPs没有改善。在水平方向上,在大多数情况下的XY RMSE 0.045是通过使用只有四个NGCPs或更高版本,并在所有情况下XY RMSE小于0.030 m是通过使用七NGCPs或更高。在水平和垂直两个方向,我们观察到一个最低可实现的RMSE无论使用的NGCPs数量分别约为0.013米和0.025。虽然意味着所有复制RMSE随附加NGCPs,对于大多数NGCP量使用,一些组合NGCPs达到这个最小可能的错误。与其他网站,Bluff-1(高救援虚张声势)并没有包括在回归分析中,从三到五NGCPs Z RMSE增加,稳定在0.875 - -0.966 m Z RMSE NGCPs有5个或更多。在水平方向上,XY RMSE很大程度上是影响NGCPs数量的增加,从0.038到0.111 m除了1复制(<一个href="#F7">图7)。
图7。和RMSE Bluff-1 NGCP数量。紫色的点代表垂直(Z) RMSE,橙色代表水平(XY) RMSE点。每个点代表一个复制的RMSE NGCPs对于一个给定的数量。盒子代表四分位范围(差),胡须代表点< 1.5 *(差)高于或低于差,和点代表点> 1.5 *(差)高于或低于差。
3.3最优NGCPs的分布
为每个网站上面测试,NGCPs的分布产生每个数量的最低和最高XYZ RMSE NGCPs测试上面也被评估。结果不同的网站没有明确的与网站的关系形态。P-4(温和的缓解foredune)和Bluff-2救援虚张声势(高),对所有数量的NGCPs XYZ RMSE最低的分布更广泛或大致相当的水平传播NGCPs XYZ RMSE比最高的分布。NGCPS的放置在这两个网站不允许我们孤立垂直和水平分布的影响,然而,随着NGCPS要么缺乏垂直变异(Bluff-2),或NGCPS最大的垂直变化也最伟大的水平变化(P-4)。也观察到类似的结果P-9(浅浮雕海滩),虽然这个网站强调的重要性水平和垂直分布广泛的NGCPs。时这一点尤为明显看着NGCP复制的最小数量NGCPs(3)。在这些复制,Z和有限的XY传播广泛分布的分布有一个Z和XY RMSE分别为0.037和0.100米,而分配有限的传播和广泛的XY传播Z和XY RMSE分别为0.193和0.041米。这是反驳然而与复制使用75%的NGCPs(8)。在这些复制两个分布之间的XY和Z rms几乎相同分别为0.019 - -0.025米和0.035 - -0.040米,但两个分布的垂直传播变化超过4米,很大一部分的总高度8.4米范围的网站。
相比之下,两家网站的最小的XYZ RMSE并不总是通过最广泛的NGCP分布。最小数量的NGCPs (3) P-10(浅浮雕海滩),分布式NGCPs越少了XYZ RMSE 0.237虽然NGCPs的广泛分布可能产生的XYZ RMSE 2.310米。以75%的NGCPs(6)然而,广泛分布并产生最低的XYZ错误。在这种(浅浮雕海滩),在所有NGCP数量的广泛分布XYZ RMSE NGCPs没有产生最低的。这是明显的复制使用的最小数量NGCPs(3)网站的点聚集在一个角落里产生了XYZ 0.064米误差而NGCPs横跨整个网站制作的XYZ RMSE 0.264米(<一个href="#F8">图8)。对复制使用50%(5)和75% (8)NGCPs,几乎没有差异之间的扩散点,然而,XYZ rms差异很大分别从-0.294的0.039和0.053 - -0.233米。
图8。检查(CP)和天然地面控制点(NGCP)复制这种使用三NGCPs错误。前面板显示的分布NGCPs导致最低的总RMSE CP和底部面板显示NGCPs的分布,导致CP总RMSE最高。红色点表示CP位置和蓝色点显示NGCP位置。NGCPs和喷漆后滨NGCPs表示“S”和“B”。上点标签显示水平(XY)错误和降低标签显示垂直(Z)厘米的误差。
4讨论
无人机由公民科学家调查部署沿海数据代表一个机会扩大高质量小,资源有限的社区。能力georeference这些网站使用NGCPs降低调查成本和精力,然而NGCPs可能引入错误的使用减少了沿海的派生数据产品管理的效用。本研究认为几乎所有网站,使用NGCPs产生垂直和水平相当或略高于错误错误获得使用传统gcp沿海环境。20个站点的包含在这个研究给进一步信心这些发现,随着一系列沿海形态和NGCP位置进行评估的机会。在这些精度,数据产品生成从这些公民科学家网络可以用来支持数据驱动的管理活动在资源有限的社区。
在本研究进行分析来确定最优的数量和分布NGCPs最小化RMSE调查也有助于支持公民science-UAS沿海监视项目的扩张。通过分析发现,网站只是部分的准确性依赖于这些位置特征。NGCPs整个站点的数量的影响可以建模与方程式。<一个href="#e3">3,<一个href="#e4">4尽管低
图9。分段回归NGCP量和垂直(Z)的RMSE(上)和横向(XY) RMSE(底部)。每个点代表一个复制的RMSE NGCPs对于一个给定的数量,而点颜色代表的网站RMSE派生。盒子代表四分位范围(差),胡须代表点< 1.5 *(差)高于或低于差,和点代表点> 1.5 *(差)高于或低于差。蓝线代表分段线性回归趋势线。离群值大于3倍四分位范围上四分位数以上的每个NGCP数量(上面没有显示
虽然这些发现一起提供基本的建议最优NGCP数量和分布,显然还有其他因素影响网站不能仅仅通过这些描述的准确性NGCP位置特征。一个可能的因素是不同的能力NGCPs无人机图像中确定。与传统gcp放在相同的标记,用作NGCPs对象放置在不同的结构,导致不同的图像坐标标记点精度。例如,在0.015 m德牧,遗忘NGCP 2像素可能导致一个0.03米的变化NGCP图像坐标标记的准确性。因此可能的某些组合NGCPs包含与高或低图像坐标点标记的准确性,导致CP不同NGCP组合之间的误差的变化。
考虑到这些发现,跨站点错误最小化的最佳实践调查的使用提出了NGCPs公民科学家和地标。如果两个水平和垂直精度,测量至少7 NGCPs建议,可能会产生一个Z RMSE小于0.075 m和XY RMSE小于0.030米。如果只需要水平精度,NGCPs的数量可以减少到4个获得RMSE小于0.045米。测量附加NGCPs建议然而,这可能进一步减少两个水平和垂直精度以及提供缓冲是否有NGCPs打扰。
任何NGCPs使用应尽可能广泛地分布在网站在水平和垂直两个方向,但前提是他们能充分识别照片。换句话说,大致放置NGCPs很难准确地识别集群NGCPs可能不是很有用,更多,更容易识别。此外,添加大量的NGCPs聚集在一个部分的调查面积气馁,尤其是如果这个区域地理上不同于其他网站,例如,虚张声势的顶部。
在这项研究中,使用的NGCPs显然,一致的识别是简单的对于那些NGCPs高色彩对比放在平地上,例如,白色黑色柏油路上人行横道的角落里。相反,放置NGCPs等几何边缘升高右上角的栅栏柱或角落楼梯踏步应该避免。在这些情况下,对象的不同角度与摄像机之间的相对位置将挑战始终确定这一点。如果把点几何边缘是不可避免的,颜色对比强烈的垂直和水平高的结构表面结构的建议。没有这样一个对比,当垂直边缘结构面临着相机,对象的几何结构很难解决NGCP标识不一致。如果需要,可以利用阴影的对比考虑每天的时间调查。例如,如果一个公民科学家预计与太阳在早上进行调查东南,西北的角落NGCP结构是最优的选择,允许一个影子投在垂直的结构,增加对比度。
放置大量的容易识别NGCPs广泛分布在整个调查网站通常是不可能的。因此,准确评估使用CPs将整个网站项目的开始应该由依托单位为所有公民科学无人机监控工作。没有一个准确评估,数据的非法空间错误的产品可能导致误导性的数据和不那么有效,有成本效益的,甚至适得其反沿海管理行为。进行这样的精度评估也将允许一个研究小组在网站更新检查错误,应该有些NGCPs被摧毁。在这种情况下,运用过程可以重复扣除NGCPs摧毁,让研究人员确定结果精度的变化,如果失去了NGCPs替代的努力是必要的。
挑战使用NGCPs很大程度上源自网站运用的网站,虚张声势形态、后滩NGCP位置,或当NGCPs摧毁。在这些情况下,垂直误差可能高于预期,可能会限制他们使用沿海管理行为要求准确的垂直高度数据如体积计算或描述elevation-based管辖权界限(例如,elevation-based普通高水位线)。然而,在这些情况下,我们的结果表明,水平误差很大程度上仍然保持在水平与主网站,允许数据从这些具有挑战性的网站产品用于操作只需要水平精度。例如,在许多沿海国家,侵蚀率用来评估侵蚀危害与新的和现有的基础设施(<一个href="#B10">EGLE (2021)NYS-DEC)。这些利率通常由比较海岸侵蚀线的水平位置随着时间的推移,只要求精度在水平维度。另外虚张声势地点,这些可以减少垂直不准确甚至包含单个GCP放置底部的虚张声势。虽然这也许不可能使用NGCPs, RTK启用了一个“智能GCP”标记可以用类似<一个href="#B44">Pucino et al。(2021)如果访问基本公民科学家虚张声势是可能的。而“智能GCP”包含的增加项目成本和公民科学工作如果只使用,一个聪明的GCP用于此目的可能会提供一个中间立场最大化准确性同时最小化成本和精力。
而在这些具有挑战性的情况下数据的绝对精度的产品可能不是最优的,这一事实正在使用一组一致的NGCPs可能促进高相对精度适合多瞬时变化检测(<一个href="#B11">Eltner et al ., 2015)。未来的研究需要完全理解错误的持久性随着时间的推移,然而,可以通过改变环境条件影响等照明,质地,和形态学变化,以应对泥沙运动或沿海开发。(<一个href="#B56">Westoby et al ., 2012;<一个href="#B11">Eltner et al ., 2015)。此外,之前的文献发现,核对点误差随距离最近的GCP (<一个href="#B14">Gindraux et al ., 2017;<一个href="#B48">Sanz-Ablanedo et al ., 2018)。因此,如果一个沿海地区的扩张,可能无法解释之前进行精度评估增加错误在水边。这种扩张是常见的在五大湖等淡水环境中由于水位波动,或在海洋环境中沉积物供应超过海平面上升(<一个href="#B45">奎因,2002;<一个href="#B16">汉拉罕et al ., 2010;<一个href="#B55">范IJzendoorn et al ., 2021)。然而,在大多数海洋环境预测沿海经济衰退导致全球海平面上升(<一个href="#B24">莱瑟曼et al ., 2000;<一个href="#B36">尼科尔斯Cazenave, 2010)可能降低距离NGCPs水边,减少检查错误的海岸线。
5的结论
在这项研究中,使用NGCPs UAS-SFM地理模型的准确性是评价20沿海站点。在这些网站,使用NGCPs通常产生错误所观察到的类似使用传统gcp在相似的环境中。更高的垂直观察错误然而当NGCP位置是有限的通过网站的形态或在此前调查NGCPs移动或破坏,减少派生数据产品的能力用于管理决策需要精确的海拔。在这些情况下,高水平没有发现错误从而为管理决策,只需要保存他们的效用水平精度。详细调查的最优数量和分布NGCPs需要最小化错误显示在大多数网站七NGCPs需要持续实现垂直精度小于0.075 m Z RMSE和0.030 m XY RMSE。如果需要只需要水平精度,在大多数网站四个NGCPs可以持续获得XY RMSE小于0.045米。然而,在一些网站可以获得最佳的准确性gcp更少,而在其他网站额外NGCPs可能会增加错误如果他们限制区域形态不同的其他网站。一般来说,NGCPs的广泛分布在水平和垂直方向产生最低的错误。几个值得注意的例外是观察然而集群NGCPs产生错误低于广泛分布式NGCPs。虽然这些发现一起提供一般指导方针的最优NGCP位置,这些指导原则的例外表明网站的准确性不能完全通过NGCPs的数量和分布进行了描述。 Conducting an accuracy assessment of sites surveyed using NGCPs is therefore essential, as the lack of such an assessment can obscure errors throughout the site, leading to misinformed and less effective management decisions. The use of NGCPs in citizen-science based UAS coastal monitoring networks reduce survey cost and effort which facilitates the participation of smaller, resource limited communities in the networks. With the high-quality data generated from these studies, these communities are afforded the opportunity to conduct effective and timely data-driven management decisions.
数据可用性声明
原始数据支持了本文的结论将由作者提供,没有过度的预订。
作者的贡献
资助这项研究被EB收购和外星人,外星人EB, LR负责研究设计的构思。数据收集是LR、ET和EB。图像和数据处理和分析的监督下由LR ET和EB。LR写手稿等的监督下和EB。ET和EB编辑提交的手稿和准备。
资金
这项研究是由美国国家科学基金会赠款的海岸线和人民(应付)项目(奖号码:1939979)。
确认
作者要感谢瑞恩坡和梅根·卡斯特罗援助与现场工作和埃弗雷特Najarian援助与数据处理。我们也致以感谢伊丽莎白·麦克提供指导和反馈的手稿。另外,我们要感谢密歇根州立大学遥感和GIS研究的人员和外展服务,尤其是罗伯特·古德温,为项目的支持和帮助。
的利益冲突
作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。
出版商的注意
本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。
补充材料
本文的补充材料在网上可以找到:<一个href="//www.thespel.com/articles/10.3389/fenvs.2023.1101458/full">https://www.雷竞技rebatfrontiersin.org/articles/10.3389/fenvs.2023.1101458/full补充材料
引用
Agisoft Metashape用户Manual-Professional版,版本1.6 (2020)
Aguera-Vega F。,C一个rvajal-Ramírez, F., and Martínez-Carricondo, P. (2017). Assessment of photogrammetric mapping accuracy based on variation ground control points number using unmanned aerial vehicle.
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Assessment+of+photogrammetric+mapping+accuracy+based+on+variation+ground+control+points+number+using+unmanned+aerial+vehicle&btnG=">谷歌学术搜索
Bove G。,Becker, A., Sweeney, B., Vousdoukas, M., and Kulp, S. (2020). A method for regional estimation of climate change exposure of coastal infrastructure: Case of USVI and the influence of digital elevation models on assessments.
《公共医学图书馆摘要》|<一个href="https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.136162">CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=A+method+for+regional+estimation+of+climate+change+exposure+of+coastal+infrastructure:+Case+of+USVI+and+the+influence+of+digital+elevation+models+on+assessments&btnG=">谷歌学术搜索
卡塞拉,E。,Drechsel, J., Winter, C., Benninghoff, M., and Rovere, A. (2020). Accuracy of sand beach topography surveying by drones and photogrammetry.
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Accuracy+of+sand+beach+topography+surveying+by+drones+and+photogrammetry&btnG=">谷歌学术搜索
Dandois, j . P。Olano, M。,一个nd Ellis, E. C. (2015). Optimal altitude, overlap, and weather conditions for computer vision UAV estimates of forest structure.
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Optimal+altitude,+overlap,+and+weather+conditions+for+computer+vision+UAV+estimates+of+forest+structure&btnG=">谷歌学术搜索
Dastgheib,。,Jongejan, R., Wickramanayake, M., and Ranasinghe, R. (2018). Regional scale risk- informed land-use planning using probabilistic coastline recession modelling and economical optimisation: East coast of Sri Lanka.
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Regional+scale+risk-+informed+land-use+planning+using+probabilistic+coastline+recession+modelling+and+economical+optimisation:+East+coast+of+Sri+Lanka&btnG=">谷歌学术搜索
de Groot, R。,Brander, L., van der Ploeg, S., Costanza, R., Bernard, F., Braat, L., et al. (2012). Global estimates of the value of ecosystems and their services in monetary units.
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Global+estimates+of+the+value+of+ecosystems+and+their+services+in+monetary+units&btnG=">谷歌学术搜索
EGLE -高风险侵蚀方面:计划和地图(2021)
Eltner,。,Kaiser, A., Castillo, C., Rock, G., Neugirg, F., and Abellan, A. (2015). “
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Image-based+surface+reconstruction+in+geomorphometry+–+merits,+limits+and+developments+of+a+promising+tool+for+geoscientists+%5BPreprint%5D&btnG=">谷歌学术搜索
金刚砂,k . o . (1961)。一个简单的方法测量海滩的概要文件。
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=A+simple+method+of+measuring+beach+profiles&btnG=">谷歌学术搜索
加,p。王,Y。,一个nd White, S. A. (2006). Using LIDAR to monitor a beach nourishment project at wrightsville beach, North Carolina, USA.
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Using+LIDAR+to+monitor+a+beach+nourishment+project+at+wrightsville+beach,+North+Carolina,+USA&btnG=">谷歌学术搜索
Gindraux, S。伯施,R。,一个nd Farinotti, D. (2017). Accuracy assessment of digital surface models from unmanned aerial vehicles’ imagery on glaciers.
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Accuracy+assessment+of+digital+surface+models+from+unmanned+aerial+vehicles’+imagery+on+glaciers&btnG=">谷歌学术搜索
Gopalakrishnan)。兰德里,c, E。史密斯,m D。,一个nd Whitehead, J. C. (2016). Economics of coastal erosion and adaptation to sea level rise.
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Economics+of+coastal+erosion+and+adaptation+to+sea+level+rise&btnG=">谷歌学术搜索
汉拉罕,j·L。,Kravtsov, S. V., and Roebber, P. J. (2010). Connecting past and present climate variability to the water levels of Lakes Michigan and Huron.
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Connecting+past+and+present+climate+variability+to+the+water+levels+of+Lakes+Michigan+and+Huron&btnG=">谷歌学术搜索
哈雷,m D。,特纳,i L。,年代hort, A. D., and Ranasinghe, R. (2011). Assessment and integration of conventional, RTK-GPS and image-derived beach survey methods for daily to decadal coastal monitoring.
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Assessment+and+integration+of+conventional,+RTK-GPS+and+image-derived+beach+survey+methods+for+daily+to+decadal+coastal+monitoring&btnG=">谷歌学术搜索
黄,X。,年代ong, Y., and Hu, X. (2021). Deploying spatial data for coastal community resilience: A review from the managerial perspective.
《公共医学图书馆摘要》|<一个href="https://doi.org/10.3390/ijerph18020830">CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Deploying+spatial+data+for+coastal+community+resilience:+A+review+from+the+managerial+perspective&btnG=">谷歌学术搜索
Jakubowski m K。郭问。,一个nd Kelly, M. (2013). Tradeoffs between lidar pulse density and forest measurement accuracy.
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Tradeoffs+between+lidar+pulse+density+and+forest+measurement+accuracy&btnG=">谷歌学术搜索
詹姆斯·m·R。,一个nd Robson, S. (2012). Straightforward reconstruction of 3D surfaces and topography with a camera: Accuracy and geoscience application.
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Straightforward+reconstruction+of+3D+surfaces+and+topography+with+a+camera:+Accuracy+and+geoscience+application&btnG=">谷歌学术搜索
詹姆斯·m·R。罗布森,S。,d’Oleire-Oltmanns, S., and Niethammer, U. (2017). Optimising UAV topographic surveys processed with structure-from-motion: Ground control quality, quantity and bundle adjustment.
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Optimising+UAV+topographic+surveys+processed+with+structure-from-motion:+Ground+control+quality,+quantity+and+bundle+adjustment&btnG=">谷歌学术搜索
Kidner, d . B。,Thomas, M. C., Leigh, C., Oliver, J. R., and Morgan, C. G. (2004).
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Coastal+monitoring+with+LiDAR:+Challenges,+problems,+and+pitfalls&btnG=">谷歌学术搜索
莱瑟曼,s P。张,K。,一个nd Douglas, B. C. (2000). Sea level rise shown to drive coastal erosion.
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Sea+level+rise+shown+to+drive+coastal+erosion&btnG=">谷歌学术搜索
李,人类。,P一个rk, J.-Y., and Choi, J.-Y. (2013). Evaluation of sub-aerial topographic surveying techniques using total station and RTK-GPS for applications in macrotidal sand beach environment.
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Evaluation+of+sub-aerial+topographic+surveying+techniques+using+total+station+and+RTK-GPS+for+applications+in+macrotidal+sand+beach+environment&btnG=">谷歌学术搜索
曼奇尼,F。,Dubbini, M., Gattelli, M., Stecchi, F., Fabbri, S., and Gabbianelli, G. (2013). Using unmanned aerial vehicles (UAV) for high-resolution reconstruction of topography: The structure from motion approach on coastal environments.
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Using+unmanned+aerial+vehicles+(UAV)+for+high-resolution+reconstruction+of+topography:+The+structure+from+motion+approach+on+coastal+environments&btnG=">谷歌学术搜索
Manfreda, S。德沃夏克,P。,米ullerova, J., Herban, S., Vuono, P., Arranz Justel, J. J., et al. (2019). Assessing the accuracy of digital surface models derived from optical imagery acquired with unmanned aerial systems.
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Assessing+the+accuracy+of+digital+surface+models+derived+from+optical+imagery+acquired+with+unmanned+aerial+systems&btnG=">谷歌学术搜索
Martinez-Carricondo, P。Aguera-Vega F。,C一个rvajal-Ramírez, F., Mesas-Carrascosa, F.-J., García- Ferrer, A., and Pérez-Porras, F.-J. (2018). Assessment of UAV-photogrammetric mapping accuracy based on variation of ground control points.
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Assessment+of+UAV-photogrammetric+mapping+accuracy+based+on+variation+of+ground+control+points&btnG=">谷歌学术搜索
Masselink G。,一个nd Lazarus, E. D. (2019). Defining coastal resilience.
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Defining+coastal+resilience&btnG=">谷歌学术搜索
Mehvar, S。,Filatova, T., Dastgheib, A., de Ruyter van Steveninck, E., and Ranasinghe, R. (2018). Quantifying economic value of coastal ecosystem services: A review.
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Quantifying+economic+value+of+coastal+ecosystem+services:+A+review&btnG=">谷歌学术搜索
什么意思,b . U。,一个nd Robinson, D. T. (2020). Mapping erosion and deposition in an agricultural landscape: Optimization of UAV image acquisition schemes for SfM-MVS.
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Mapping+erosion+and+deposition+in+an+agricultural+landscape:+Optimization+of+UAV+image+acquisition+schemes+for+SfM-MVS&btnG=">谷歌学术搜索
Molino, g D。,Kenney, M. A., and Sutton-Grier, A. E. (2020). Stakeholder-defined scientific needs for coastal resilience decisions in the Northeast U.S.
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Stakeholder-defined+scientific+needs+for+coastal+resilience+decisions+in+the+Northeast+U.S&btnG=">谷歌学术搜索
莫顿,r。,一个nd Speed, F. M. (1998). Evaluation of shorelines and legal boundaries controlled by water levels on sandy beaches.
尼科尔斯,r . J。,一个nd Cazenave, A. (2010). Sea-level rise and its impact on coastal zones.
《公共医学图书馆摘要》|<一个href="https://doi.org/10.1126/science.1185782">CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Sea-level+rise+and+its+impact+on+coastal+zones&btnG=">谷歌学术搜索
尼科尔斯,c R。,Wright, L. D., Bainbridge, S. J., Cosby, A., Hénaff, A., Loftis, J. D., et al. (2019). Collaborative science to enhance coastal resilience and adaptation.
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Collaborative+science+to+enhance+coastal+resilience+and+adaptation&btnG=">谷歌学术搜索
Nikolakopoulos, K。Kyriou,。,Koukouvelas, I. Κ., Zygouri, V., and Apostolopoulos, D., 2019 Combination of aerial, satellite, and UAV photogrammetry for mapping the diachronic coastline evolution: The case of lefkada island.
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Combination+of+aerial,+satellite,+and+UAV+photogrammetry+for+mapping+the+diachronic+coastline+evolution:+The+case+of+lefkada+island&btnG=">谷歌学术搜索
'Dea阿。,Brodie, K. L., and Hartzell, P. (2019). Continuous coastal monitoring with an automated terrestrial lidar scanner.
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Continuous+coastal+monitoring+with+an+automated+terrestrial+lidar+scanner&btnG=">谷歌学术搜索
Oniga V.-E。,Breaban, A.-I., and Statescu, F. (2018). Determining the optimum number of ground control points for obtaining high precision results based on UAS images.
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Determining+the+optimum+number+of+ground+control+points+for+obtaining+high+precision+results+based+on+UAS+images&btnG=">谷歌学术搜索
菲利普斯·m·R。,一个nd Jones, A. L. (2006). Erosion and tourism infrastructure in the coastal zone: Problems, consequences and management.
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Erosion+and+tourism+infrastructure+in+the+coastal+zone:+Problems,+consequences+and+management&btnG=">谷歌学术搜索
Pinton D。,C一个nestrelli, A., Wilkinson, B., Ifju, P., and Ortega, A. (2021). Estimating ground elevation and vegetation characteristics in coastal salt marshes using UAV-based LiDAR and digital aerial photogrammetry.
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Estimating+ground+elevation+and+vegetation+characteristics+in+coastal+salt+marshes+using+UAV-based+LiDAR+and+digital+aerial+photogrammetry&btnG=">谷歌学术搜索
Pucino, N。,Kennedy, D. M., Carvalho, R. C., Allan, B., and Ierodiaconou, D. (2021). Citizen science for monitoring seasonal-scale beach erosion and behaviour with aerial drones.
《公共医学图书馆摘要》|<一个href="https://doi.org/10.1038/s41598-021-83477-6">CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Citizen+science+for+monitoring+seasonal-scale+beach+erosion+and+behaviour+with+aerial+drones&btnG=">谷歌学术搜索
f·h·奎因(2002)。世俗的大湖水位季节性变化周期。
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Secular+changes+in+Great+Lakes+water+level+seasonal+cycles&btnG=">谷歌学术搜索
Rumson, a·G。,G一个rcia, A. P., and Hallett, S. H. (2020). The role of data within coastal resilience assessments: An East Anglia, UK, case study.
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=The+role+of+data+within+coastal+resilience+assessments:+An+East+Anglia,+UK,+case+study&btnG=">谷歌学术搜索
桑塔纳,l·S。,Ferraz, G. A. E. S., Marin, D. B., Barbosa, B. D. S., Santos, L. M. D., Ferraz, P. F. P., et al. (2021). Influence of flight altitude and control points in the georeferencing of images obtained by unmanned aerial vehicle.
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Influence+of+flight+altitude+and+control+points+in+the+georeferencing+of+images+obtained+by+unmanned+aerial+vehicle&btnG=">谷歌学术搜索
Sanz-Ablanedo E。钱德勒,j . H。,Rodríguez-Pérez, J. R., and Ordóñez, C. (2018). Accuracy of unmanned aerial vehicle (UAV) and SfM photogrammetry survey as a function of the number and location of ground control points used.
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Accuracy+of+unmanned+aerial+vehicle+(UAV)+and+SfM+photogrammetry+survey+as+a+function+of+the+number+and+location+of+ground+control+points+used&btnG=">谷歌学术搜索
Sentinel-2数据访问和产品说明书(2015)。
Theuerkauf E。,一个nd Rodriguez, A. B. (2012). Impacts of transect location and variations in along- beach morphology on measuring volume change.
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Impacts+of+transect+location+and+variations+in+along-+beach+morphology+on+measuring+volume+change&btnG=">谷歌学术搜索
Theuerkauf E。,米一个ttheus, C. R., Braun, K., and Bueno, J. (2021). Patterns and processes of beach and foredune geomorphic change along a Great Lakes shoreline: Insights from a year-long drone mapping study along Lake Michigan.
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Patterns+and+processes+of+beach+and+foredune+geomorphic+change+along+a+Great+Lakes+shoreline:+Insights+from+a+year-long+drone+mapping+study+along+Lake+Michigan&btnG=">谷歌学术搜索
Theuerkauf E。彩旗,E。麦克,E。,一个nd Rabins, L. (2022). Initial insights into the development and implementation of a citizen-science drone-based coastal change monitoring program in the Great Lakes region.
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Initial+insights+into+the+development+and+implementation+of+a+citizen-science+drone-based+coastal+change+monitoring+program+in+the+Great+Lakes+region&btnG=">谷歌学术搜索
特纳,i L。,哈雷,m D。,一个nd Drummond, C. D. (2016). UAVs for coastal surveying.
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=UAVs+for+coastal+surveying&btnG=">谷歌学术搜索
van Ijzendoorn, c . O。德弗里斯,S。Hallin C。,一个nd Hesp, P. A. (2021). Sea level rise outpaced by vertical dune toe translation on prograding coasts.
《公共医学图书馆摘要》|<一个href="https://doi.org/10.1038/s41598-021-92150-x">CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Sea+level+rise+outpaced+by+vertical+dune+toe+translation+on+prograding+coasts&btnG=">谷歌学术搜索
Westoby, m . J。,Brasington, J., Glasser, N. F., Hambrey, M. J., and Reynolds, J. M. (2012). ‘Structure-from-motion’ photogrammetry: A low-cost, effective tool for geoscience applications.
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=‘Structure-from-motion’+photogrammetry:+A+low-cost,+effective+tool+for+geoscience+applications&btnG=">谷歌学术搜索
Yu, J·J。,Kim, D. W., Lee, E. J., and Son, S. W. (2020). Determining the optimal number of ground control points for varying study sites through accuracy evaluation of unmanned aerial system-based 3D point clouds and digital surface models.
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Determining+the+optimal+number+of+ground+control+points+for+varying+study+sites+through+accuracy+evaluation+of+unmanned+aerial+system-based+3D+point+clouds+and+digital+surface+models&btnG=">谷歌学术搜索
张,K。,Douglas, B. C., and Leatherman, S. P. (2004). Global warming and coastal erosion.
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Global+warming+and+coastal+erosion&btnG=">谷歌学术搜索
齐默尔曼,T。詹森,K。,一个nd Miller, J. (2020). Analysis of UAS flight altitude and ground control point parameters on DEM accuracy along a complex, developed coastline.
CrossRef全文|<一个href="https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Analysis+of+UAS+flight+altitude+and+ground+control+point+parameters+on+DEM+accuracy+along+a+complex,+developed+coastline&btnG=">谷歌学术搜索
关键词:无人机、公民科学、地面控制点(GCP)、海岸侵蚀、监控
引用:拉宾的低频,Theuerkauf EJ和彩旗EL(2023)利用现有的基础设施作为地面控制点支持公民科学沿海无人机监控程序。
收到:2022年11月17日;接受:2023年3月06;
发表:2023年3月21日。
编辑:
詹姆斯·凯文·萨默斯美国环境保护署(EPA),美国版权©2023拉宾,Theuerkauf和彩旗。这是一个开放分布式根据文章<一个rel="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" target="_blank">知识共享归属许可(CC)。使用、分发或复制在其他论坛是允许的,提供了原始作者(年代)和著作权人(s)认为,最初发表在这个期刊引用,按照公认的学术实践。没有使用、分发或复制是不符合这些条件的允许。
*通信:伊桑•j . Theuerkauf<一个href="mailto:theuerk5@msu.edu">theuerk5@msu.edu