基于Pix4D mapper軟件在綠地竣工驗收測量中的應(yīng)用分析

郭延濤

（1.孝感市城鄉(xiāng)規(guī)劃建筑設(shè)計院有限責(zé)任公司，湖北 孝感 432000）

在綠地竣工驗收中，綠地面積的準(zhǔn)確與否不僅關(guān)系到建設(shè)單位的切身利益，同時也為行政執(zhí)法部門監(jiān)管提供直接依據(jù)。由于目前行政主管部門對測繪成果要求高、時間緊、并要求圖文并茂，因此小型低空無人機成為測量單位竣工測量的首選。本文將結(jié)合孝感市文化中心廣場的綠地建設(shè)實際情況，以無人機為測量主體，通過專業(yè)軟件Pix4Dmapper進(jìn)行內(nèi)業(yè)處理，獲取精準(zhǔn)的綠地測繪面積[1-7]。

1 外業(yè)航線布設(shè)及像控點采集

孝感市文化中心北臨乾坤大道，南臨豪府北路，西臨董永路，東臨縱1號路，總用地面積為140 578.2 m2。其綠地建設(shè)內(nèi)容主要有綠化帶、水體、植草磚。

針對該項目位置情況，為考慮本次測繪成果的完整性和精準(zhǔn)性，在大疆4P-RTK無人機中航線規(guī)劃過程中，選擇默認(rèn)的重疊率（旁向重疊率70%，航向重疊率80%），航高設(shè)置為200 m，速度控制在12 m/s。通過在無人機內(nèi)置地圖中勾選項目位置，進(jìn)行細(xì)節(jié)調(diào)整，從而完成往復(fù)折線法航線敷設(shè)，以保證航片不漏拍。

同時，為確保成果坐標(biāo)的準(zhǔn)確性，在項目周邊區(qū)域采集5個像控點作為后期內(nèi)業(yè)Pix4Dmapper刺點的基礎(chǔ)。

2 Pix4D mapper內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

2.1 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)初始化處理

內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時，必須先進(jìn)行初始化處理，包括剔除不合格影像和統(tǒng)一影像坐標(biāo)系（本項目中，無人機航攝時已采用CGCS2000），在菜單欄項目選項中，選擇“新建項目”（見圖1），并存儲在合適位置。然后根據(jù)拍攝方式添加影像（見圖2），軟件自動進(jìn)行圖像地理位置、相機鏡頭等參數(shù)信息篩選。同時，選擇輸出坐標(biāo)系時，在“高級坐標(biāo)系選項”中，根據(jù)已知坐標(biāo)系列表顯示結(jié)合項目位置，選擇工程所在地的基準(zhǔn)面和坐標(biāo)系（本項目選擇基準(zhǔn)面為China 2000，坐標(biāo)系為CGCS2000高斯克呂格投影38°）。

圖1 新建項目

圖2 加載影像

以上準(zhǔn)備工作完成后，選擇“初始化處理”，獲得快速處理的影像圖及質(zhì)量檢查報告。數(shù)據(jù)處理時，質(zhì)量報告未顯示異常，便可進(jìn)行下一步處理。

2.2 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的重新優(yōu)化

2.2.1 刺點

刺點前，必須確?？刂泣c數(shù)據(jù)坐標(biāo)系跟航片一致，為CGCS2000。因此，文化中心廣場項目利用前期采集的5個像控點對航片進(jìn)行刺點處理。

刺點時，首先通過“像控點編輯器”將控制點數(shù)據(jù)加載到項目影像中，然后在航片中點擊藍(lán)色圓圈。隨著刺點航片的增加，軟件不斷調(diào)整刺點位置與實際位置。采用此方法，在航片中一一刺出其他像控點，軟件此時會自動完成初步處理、生成點云數(shù)據(jù)、DSM以及DOM。

2.2.2 影像重新匹配優(yōu)化

經(jīng)過所有控制點刺點任務(wù)后，航片坐標(biāo)系已統(tǒng)一為CGCS2000。此時，Pix4D mapper再進(jìn)行自動化處理，以快速完成所有操作。具體為：在菜單欄選擇“重新匹配優(yōu)化”命令，Pix4Dmapper此時會將控制點與航攝影像的位置進(jìn)行重新計算、匹配并優(yōu)化。

2.3 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的自動化處理

在完成數(shù)據(jù)初始化及重新匹配優(yōu)化后，勾選“本地處理”菜單命令中的“點云及紋理”和“DSM，正射影像圖及指數(shù)”，并在選項中選擇合適的分辨率。其他設(shè)置選項，一般情況下，選擇默認(rèn)模式。此時，點擊開始命令，Pix4D mapper自動完成影像處理，生成后期內(nèi)業(yè)矢量化所需的DOM（見圖3）及質(zhì)量報告。根據(jù)質(zhì)量報告顯示，本項目區(qū)域網(wǎng)空三誤差、自檢校相機誤差、控制點誤差均滿足精度要求。

圖3 文化中心廣場正射影像圖（DOM）

2.4 內(nèi)業(yè)矢量化繪圖及精度對比

內(nèi)業(yè)矢量化繪圖主要是將正射影像圖加載到CASS中，利用CASS軟件繪圖處理功能對綠化帶、水體、植草磚邊界進(jìn)行勾繪，對于文化中心廣場中被半球體建筑物遮擋部分的綠地，進(jìn)行人工調(diào)繪。同時，根據(jù)相關(guān)計算規(guī)范，對不同綠地面積按照相關(guān)系數(shù)進(jìn)行計算，并逐個統(tǒng)計面積，從而獲得文化中心廣場的綠地總面積為42 700.27 m2（表1）。

表1 文化中心廣場綠地竣工驗收測量面積匯總表

為有效驗證本次項目實施的精度，利用GPS-RTK采集了局部植草磚、水體邊界的坐標(biāo)（為保證測繪成果涉密性，本文不列出實際坐標(biāo)值），計算GPS-RTK測量的綠地面積，并進(jìn)行坐標(biāo)與面積的對比（見表2）。

表2 Pix4Dmapper處理影像與GPS-RTK采集對照表

通過比較分析，可以看出經(jīng)過Pix4Dmapper軟件處理、并利用CASS軟件矢量化后的綠地坐標(biāo)與GPS-RTK采集坐標(biāo)較差在±5 cm以內(nèi)；兩者處理后的面積較差在±0.32 m2，相對于L2綠地面積比值為2‰；對于文化中廣場半球體建筑物正射影像下被遮擋部分，采用人工GPS-RTK采集。

整體而言，通過Pix4D mapper結(jié)合CASS軟件內(nèi)業(yè)矢量化與人工GPS-RTK采集得到的綠地范圍在坐標(biāo)較差和面積較差兩方面均較小，證明了Pix4Dmapper軟件在該項目的可行性，同時也為行政部門驗收執(zhí)法提供了直觀、全局的重要依據(jù)。

對于較差分析原因主要有以下幾方面：

1）軟件原因。Pix4Dmapper在進(jìn)行內(nèi)業(yè)航片處理時，對于影像匹配、刺點校正、分辨率識別均存在一定誤差，導(dǎo)致生成的DOM存在一定坐標(biāo)、色差偏差。

2）人為原因。無論在Pix4D mapper內(nèi)業(yè)刺點、還是內(nèi)業(yè)CASS矢量化過程中，由于制圖員感官鑒別的局限性，在對正色影像矢量化中會產(chǎn)生一定誤差。

3 結(jié)語

本文采用Pix4D mapper軟件，系統(tǒng)介紹了在綠地竣工驗收測量中的應(yīng)用方法，同時也指出了該軟件可指導(dǎo)竣工驗收執(zhí)法的可行性，為以后開展類似項目竣工驗收測量提供了可靠的參考方案。

1）在綠地竣工驗收測量中，Pix4Dmapper軟件可以簡單、精確、快速地對航攝影像進(jìn)行處理，為進(jìn)一步提高內(nèi)業(yè)矢量化繪圖效率提供了重要的數(shù)據(jù)。同時，結(jié)合現(xiàn)場GPS-RTK實測結(jié)果對比分析，驗證了影像精度滿足驗收工作的要求。

2）對于類似大比例尺地形圖繪制，在基于正射影像后期內(nèi)業(yè)矢量化中，由于正射影像下會存在局部被遮擋部分無法準(zhǔn)確繪出，因此在內(nèi)業(yè)環(huán)境下，可以選擇精細(xì)度更高、成圖質(zhì)量更好的立體繪圖軟件，如Map Matrix 3D等。對于立體制圖也無法準(zhǔn)確繪制的部分，應(yīng)及時進(jìn)行外業(yè)人工調(diào)繪和補測。

3）基于行政主管部門對驗收測量的高要求，Pix4D mapper軟件處理獲得三維真彩色正射影像圖可以作為行政驗收執(zhí)法中可靠的實時參考資料。