基于Pix4D mapper软件在绿地竣工验收测量中的应用分析

郭延涛

（1.孝感市城乡规划建筑设计院有限责任公司，湖北 孝感 432000）

在绿地竣工验收中，绿地面积的准确与否不仅关系到建设单位的切身利益，同时也为行政执法部门监管提供直接依据。由于目前行政主管部门对测绘成果要求高、时间紧、并要求图文并茂，因此小型低空无人机成为测量单位竣工测量的首选。本文将结合孝感市文化中心广场的绿地建设实际情况，以无人机为测量主体，通过专业软件Pix4Dmapper进行内业处理，获取精准的绿地测绘面积[1-7]。

1 外业航线布设及像控点采集

孝感市文化中心北临乾坤大道，南临豪府北路，西临董永路，东临纵1号路，总用地面积为140 578.2 m2。其绿地建设内容主要有绿化带、水体、植草砖。

针对该项目位置情况，为考虑本次测绘成果的完整性和精准性，在大疆4P-RTK无人机中航线规划过程中，选择默认的重叠率（旁向重叠率70%，航向重叠率80%），航高设置为200 m，速度控制在12 m/s。通过在无人机内置地图中勾选项目位置，进行细节调整，从而完成往复折线法航线敷设，以保证航片不漏拍。

同时，为确保成果坐标的准确性，在项目周边区域采集5个像控点作为后期内业Pix4Dmapper刺点的基础。

2 Pix4D mapper内业数据处理

2.1 内业数据初始化处理

内业数据进行处理时，必须先进行初始化处理，包括剔除不合格影像和统一影像坐标系（本项目中，无人机航摄时已采用CGCS2000），在菜单栏项目选项中，选择“新建项目”（见图1），并存储在合适位置。然后根据拍摄方式添加影像（见图2），软件自动进行图像地理位置、相机镜头等参数信息筛选。同时，选择输出坐标系时，在“高级坐标系选项”中，根据已知坐标系列表显示结合项目位置，选择工程所在地的基准面和坐标系（本项目选择基准面为China 2000，坐标系为CGCS2000高斯克吕格投影38°）。

图1 新建项目

图2 加载影像

以上准备工作完成后，选择“初始化处理”，获得快速处理的影像图及质量检查报告。数据处理时，质量报告未显示异常，便可进行下一步处理。

2.2 内业数据的重新优化

2.2.1 刺点

刺点前，必须确保控制点数据坐标系跟航片一致，为CGCS2000。因此，文化中心广场项目利用前期采集的5个像控点对航片进行刺点处理。

刺点时，首先通过“像控点编辑器”将控制点数据加载到项目影像中，然后在航片中点击蓝色圆圈。随着刺点航片的增加，软件不断调整刺点位置与实际位置。采用此方法，在航片中一一刺出其他像控点，软件此时会自动完成初步处理、生成点云数据、DSM以及DOM。

2.2.2 影像重新匹配优化

经过所有控制点刺点任务后，航片坐标系已统一为CGCS2000。此时，Pix4D mapper再进行自动化处理，以快速完成所有操作。具体为：在菜单栏选择“重新匹配优化”命令，Pix4Dmapper此时会将控制点与航摄影像的位置进行重新计算、匹配并优化。

2.3 内业数据的自动化处理

在完成数据初始化及重新匹配优化后，勾选“本地处理”菜单命令中的“点云及纹理”和“DSM，正射影像图及指数”，并在选项中选择合适的分辨率。其他设置选项，一般情况下，选择默认模式。此时，点击开始命令，Pix4D mapper自动完成影像处理，生成后期内业矢量化所需的DOM（见图3）及质量报告。根据质量报告显示，本项目区域网空三误差、自检校相机误差、控制点误差均满足精度要求。

图3 文化中心广场正射影像图（DOM）

2.4 内业矢量化绘图及精度对比

内业矢量化绘图主要是将正射影像图加载到CASS中，利用CASS软件绘图处理功能对绿化带、水体、植草砖边界进行勾绘，对于文化中心广场中被半球体建筑物遮挡部分的绿地，进行人工调绘。同时，根据相关计算规范，对不同绿地面积按照相关系数进行计算，并逐个统计面积，从而获得文化中心广场的绿地总面积为42 700.27 m2（表1）。

表1 文化中心广场绿地竣工验收测量面积汇总表

为有效验证本次项目实施的精度，利用GPS-RTK采集了局部植草砖、水体边界的坐标（为保证测绘成果涉密性，本文不列出实际坐标值），计算GPS-RTK测量的绿地面积，并进行坐标与面积的对比（见表2）。

表2 Pix4Dmapper处理影像与GPS-RTK采集对照表

通过比较分析，可以看出经过Pix4Dmapper软件处理、并利用CASS软件矢量化后的绿地坐标与GPS-RTK采集坐标较差在±5 cm以内；两者处理后的面积较差在±0.32 m2，相对于L2绿地面积比值为2‰；对于文化中广场半球体建筑物正射影像下被遮挡部分，采用人工GPS-RTK采集。

整体而言，通过Pix4D mapper结合CASS软件内业矢量化与人工GPS-RTK采集得到的绿地范围在坐标较差和面积较差两方面均较小，证明了Pix4Dmapper软件在该项目的可行性，同时也为行政部门验收执法提供了直观、全局的重要依据。

对于较差分析原因主要有以下几方面：

1）软件原因。Pix4Dmapper在进行内业航片处理时，对于影像匹配、刺点校正、分辨率识别均存在一定误差，导致生成的DOM存在一定坐标、色差偏差。

2）人为原因。无论在Pix4D mapper内业刺点、还是内业CASS矢量化过程中，由于制图员感官鉴别的局限性，在对正色影像矢量化中会产生一定误差。

3 结语

本文采用Pix4D mapper软件，系统介绍了在绿地竣工验收测量中的应用方法，同时也指出了该软件可指导竣工验收执法的可行性，为以后开展类似项目竣工验收测量提供了可靠的参考方案。

1）在绿地竣工验收测量中，Pix4Dmapper软件可以简单、精确、快速地对航摄影像进行处理，为进一步提高内业矢量化绘图效率提供了重要的数据。同时，结合现场GPS-RTK实测结果对比分析，验证了影像精度满足验收工作的要求。

2）对于类似大比例尺地形图绘制，在基于正射影像后期内业矢量化中，由于正射影像下会存在局部被遮挡部分无法准确绘出，因此在内业环境下，可以选择精细度更高、成图质量更好的立体绘图软件，如Map Matrix 3D等。对于立体制图也无法准确绘制的部分，应及时进行外业人工调绘和补测。

3）基于行政主管部门对验收测量的高要求，Pix4D mapper软件处理获得三维真彩色正射影像图可以作为行政验收执法中可靠的实时参考资料。