对于各种无人机、照相机和飞行计划应用程序,设置正确的垂直单位和参考对于确保您的 Drone2Map 产品与 ArcGIS 平台中的其他图层对齐至关重要。 使用以下信息可以更好地理解垂直基准面和坐标系、大地水准面和椭球面之间的差异,以及如何为 Drone2Map 工程选择正确的图像和控制垂直参考设置。
术语
理解以下术语将有助于选择正确的垂直参考设置。
垂直坐标系
垂直坐标系可以定义高度值的参考。 与水平坐标系相似,垂直坐标系可确保在空间上精确定位数据(相对于其他数据)。
高程基准
垂直坐标系可用作两种类型表面的参考:椭圆体(椭球体)表面或正射镶嵌(几何/重力相关)表面。 大多数垂直坐标系为重力相关。 任何垂直坐标系都可以与不同的水平坐标系配合使用。
大地水准面
大地水准面是地球重力场的等位面或水平面。 想象一下,仅允许海洋在重力作用下沉降,而不受潮汐或大气压力的影响,并且使用隧道来连接海洋,以便水体能够自由流动。 生成的表面是大地水准面的表现形式。 大地水准面约等于平均海平面 (MSL),通常与当地平均海平面有约一米的误差。 它是一个复杂的形状。 大地水准面受地球构造的影响,因此其坡度可能会不连续。 这意味着该表面是与椭圆体等数学表面相对的分析表面。 大地水准面与地心水平大地水准面的差值通常不超过 100 米。
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在上图中,绿色的线代表大地水准面。 曲线大致遵循地形的走向。 虚线代表椭圆体的表面。 h 是高出椭球体或椭圆体的高度 (HAE)。 在本例中,高度是负值。 N 代表大地水准面波动,它是椭圆体表面与大地水准面之间的距离。 H 代表正高,它与椭圆体高度的关系如下所示:
h = H + N
垂直参考输入
垂直单位和垂直参考设置是 Drone2Map 中的重要属性。 除了 x,y 坐标参考之外,图像位置和控制点位置还包含垂直单位和垂直参考的设置。 x,y 坐标系、垂直单位和垂直参考的组合将确定 Drone2Map 输出产品的坐标。
垂直单位
垂直 (z) 单位将几乎始终与指定水平 x,y 坐标系中的单位相同。 唯一的例外是当水平坐标系为地理坐标系时。 在这种情况下,垂直单位将为米。
在 Drone2Map 中,可以使用以下垂直单位:
- 米
- 英尺
- 美国测量英尺
垂直参考
垂直参考将指示高程值所参考的垂直模型。 如果选择“高出椭球体的高度”,则可以选择提供高出适用的椭球体的高度。 此选项用于模拟其他大地水准面模型,例如 Geoid12B,或者用于增大或减小 Drone2Map 输出产品的高程。 请注意,图像的垂直参考选择可能与控制点不同。 您具有以下垂直参考选项:
- EGM 84 - 适用于基于 EGM84 大地水准面的高度。
- EGM 96 - 适用于基于 EGM96 大地水准面的高度。
- EGM 2008 - 适用于基于 EGM2008 大地水准面的高度。
- 椭圆体 - 适用于基于 x,y 坐标系中指定的椭圆体的高度。
- 高出椭圆体的高度 - 适用于基于 x,y 坐标系中指定的椭圆体的高度;可用于提供高出适用椭圆体的高度。
EGM 84、EGM 96 和 EGM 2008 为正高模型。 当图像或控制点高程值表示 EGM84、EGM96 或 EGM2008 大地水准面以上的高度时,请使用这些值。
如果高度值参考在图像或控制点的指定水平 x,y 坐标系中定义的椭圆,请将垂直参考设置为椭圆。 请参阅大地水准面部分以了解大地水准面高度与椭圆高度的关系。
如果存在控制点,则 Drone2Map 产品的高度将使用地面控制点所使用的垂直单位和垂直参考模型。 如果不存在控制点,则将使用图像的垂直单位和垂直参考模型来创建输出产品。
注:
如果不存在控制点,并且图像具有 WGS84 的 x,y 坐标系,则将使用 UTM 的 x,y 坐标系,垂直单位米以及为图像指定的垂直参考来创建 Drone2Map 输出产品。
ArcGIS Online 和 ArcGIS Pro 均使用 EGM96 大地水准面高度模型。 如果您计划将 3D 网格发布为场景图层,则需要 3D 网格产品具有垂直单位米,并引用三个 EGM 大地水准面高度模型之一。 或者,可以提供高出椭圆体的高度值以对大地水准面进行建模,例如 Geoid12B,它非常接近 EGM 模型。 目标是将 3D 网格正确放置在地面上,而非沉入 EGM96 表面或者漂浮在 EGM96 表面上方。
选择垂直参考
对于图像和控制点,垂直参考选择可能会有所不同。 请使用以下指南以帮助选择图像和控制点的垂直参考:
影像
图像的默认垂直参考为 EGM96。 大多数图像高度将参考 EGM96 大地水准面,并嵌入在图像的 exif 标头中或包含在单独的文件中。 大多数 GPS 接收器会将全球导航卫星提供的 WGS84 椭球高度转换为 EGM96 高度,因此,如果您不确定,请接受 EGM96 的默认值。
如果图像高度参考地面,或者如果您的工程使用实时动态系统 (RTK) 飞行,请选择高出椭球体的高度。
注:
如果图像高度为相对于地面的高度,请检查任务计划软件中的设置,以查看是否存在参考 EGM 大地水准面或椭圆体的选项。 不建议使用相对于地面的高度。
可以在选项对话框的坐标系选项卡中设置图像垂直参考。
控制点
控制点的默认垂直参考同样为 EGM96。 如果控制点未参考 EGM 大地水准面高度模型,请改用椭圆形高度。 如果您希望增大或减小控制点高度以对大地水准面进行建模,请在工程的位置处输入椭圆高度与所需大地水准面之间的正负偏移量。 高度单位将始终采用水平 (x,y) 坐标系的单位,因此您可能需要相应地调整高度值。
如果从地图添加控制点,则控制点将默认为 EGM96。 在从 CSV 或文本文件、文件地理数据库或托管要素图层导入控制点时,可以设置控制点垂直参考。