Pix4dmapper与精灵4Pro在土方测量中的应用研究.pdf
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1、2023年第11期西部探矿工程*收稿日期:2022-10-11修回日期:2023-01-06作者简介:马智伟(1986-),男(汉族),山西晋中人,工程师,现从事测绘工程领域工作。Pix4dmapper与精灵4Pro在土方测量中的应用研究马智伟*(山西省煤炭地质物探测绘院有限公司,山西 晋中 030600)摘要:建筑工程施工的重要步骤之一土石方量计算,直接关系到工程量的计算和工程造价的估算。在一些实际工程中,由于土方计算的准确性而引起的争议也经常发生。传统的土方测量方法是使用RTK和其他设备以方格网方法进行测点,然后将这些测点数据导入South-CASS软件,通过内插三角网法进行计算。现在,更
2、先进的方法是使用航测无人机根据某条路线获取施工现场的正射影像数据,然后将照片导入无人机空中三角测量解决方案软件Pix4dMapper中,进行整体建模和土方计算工作。2022年5月,山西某测绘团队利用一台大疆精灵4Pro无人机以及后处理软件(Pix4Dmapper),根据研究区域的16个起算基准面,在1.5d内即完成了85000m2的土方量计算研究工作。关键词:无人机;土方测量;RTK中图分类号:P21 文献标识码:A 文章编号:1004-5716(2023)11-0175-041工程内容山西某测绘团队成立于2005年,是一家进行数字影像后处理、三维建模等技术型公司。2022年9月受某房地产公司
3、业主委托,对太原附件一处未来将建设为足球基地的区域进行土方测量研究工作。施工场地位于丘陵地带,面积为85000约平方米,为城乡结合处一处工业厂区,场地上原本覆盖的林木已基本被清除。但建筑垃圾散乱堆砌,不便于测量人员行走举杆测量。所以,该测绘团队为业主推荐了更先进的土方测量解决方案无人机测绘技术。2研究方法无人机测绘首先需要数字正射影像采集,这需要覆盖整个场地,且具有一定程度的重叠。该项目使用的无人机是大疆的4Pro无人机。4Pro V2.0配备2000万像素图像传感器,可拍摄4K视频。图像传输半径最高可达10km。五向环境感知功能保障了飞行安全,飞行高度为100米。无人机总共飞行了3个架次,共
4、获得1026张影像。另外工作人员还采集了10个相控点,用于进一步提高成果精度,并设置4个检查点,便于检查测量成果质量。项目概况大概为:项目测区位于山西某工业厂区,研究面积约八万余平方米,图像数量1028张,成果分辨率达到3.3厘米级别,测量成果为土方计算表格,数字地面模型以及正射影像等。图像和相位控制点采集应由两人在一天内完成。如果项目测量员使用传统RTK进行土方测量,同一区域可以在两天内完成。测量面积越大,无人机与传统方法的效率差异越明显。无人机土方测量的优点主要体现在:工作效率耗时极端,测量精度非常高,现场还原度很好,劳动强度小,安全性高等优点。3Pix4Dmapper内业数据处理Pix4
5、dmapper作业基本流程为:首先,获取原始数据,建立测量区域,并导入数据,包括图像、POS、控制点、相机参数和其他数据,然后自动完成解析空中三角测量,生成正射影像(DOM)、数字地表模型(DSM),最后出空三报告,精度分析等数据。3.1原始数据资料预处理(1)双击pix4d软件图标,进入程序主界面。程序初始化界面如图1所示。(2)键入项目名称,然后选择项目存储路径及位置。选择下一步,并导入原始航测照片。加载数据,一定要注意,路径不能包含中文以及特殊文字字符等。有TIF和JPG两种格式数据可选。(3)继续自动选择下一步,并定义“图像坐标系”、“相机模型”、“地理位置”等参数数据。首先,设置图像
6、坐标系统,即设置POS数据坐标系。默认为美国的WGS84坐标。一般情况下我们需1752023年第11期西部探矿工程要更改成我们的目标坐标系统,比如本次,根据我们的地理位置,选择CGCS2000 114中央子午线。导入 POS 数据:选择导入就绪的 POS 数据文件。文件格式顺序依次为:照片名称、纬度、经度和高程信息数据。单击并且选择从文件导入图像定位信息图标。单击选择“浏览图标按钮,然后我们选择对应的高精度位置与姿态测量系统数据文件,并且选择确定按键图标。相机型号的设置,pix4d软件会自动读取,比如本次飞行的精灵4pro相机。并且进行自动检查、修改相机型号等设置。如果需要修改相机型号,也可以
7、自行选择编辑图标按钮,相机型号界面如图2所示。3.2数据处理新建工程项目完成之后,我们要注意界面显示问题,提示大家:如果电脑系统连接了外部网络,则显示基础图和飞行航路图;如果未连接外部网络系统,则只显示飞行轨迹图。点击“运行”按钮图标,选择“本地处理”按键。这是进行内业数据处理的第一步。Pix4dmapper软件提供了“高精度处理”和“快速检测模式”两种初始化处理模式供大家选择。其中,“高精度处理”模式提供最高精度的数据结果。与之对应的“快速检测”模式,则是通过降低原始图像数据的影像分辨率的方法,进而来提高数据处理的速度。结果航测影像数据的精度略低于高精度处理模型之精度。快速处理检查工作。这一
8、步只是起到一个检查作用,属于可选项,在实际软件操作中可以不进行此步骤。快速处理的结果不太准确,但是此种方法快速处理会快得多。因此,建议在无人机航测现场研究区域即可进行快速处理研究,以便及时处理发现航拍影像的问题,进而决定是否需要补拍。选择“快速检测”单选按钮图标。同时取消第二步和第三步的选择,然后单击“开始”按钮,进行数据预处理,检查原始影像质量。单击运行按钮图标。显示影像成果质量报告文档资料。检查质量报告时候主要检查两个问题。即数据集和相机优化质量:数据集:所有图像将在快速处理过程中匹配。这里我们需要确保大部分或所有图像匹配。如果没有,说明照片之间重叠不够,或者照片质量不好。相机优化质量:相
9、机初始焦距与计算出的相机焦距之差不能超过5%,否则相机原型号不正确,相机复位。空三刺点方法有:第一种是使用“空三射线编辑器”进行操作;第二种是使用平面编辑器进行编辑。使用空三射线编辑器添加控制点(推荐):该方法用于初始化处理后,在空三射线编辑器中显示控制点。它用于从POS数据中预测所有控制点的位置。这适用于可以在软件坐标系统库中找到的POS数据坐标和GCP坐标。使用此方法可添加控制点,并在初始处理后手动设置。具体操作步骤为:(1)单击图标打开“图像控制点/手动连接点编辑器”按钮图标。(2)导入相控点数据影像地面控制点。点击“编辑”按钮,弹出“选择图像控制点坐标系统”对话框,定义控制点的投影坐标
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