Pix4D mapper軟件在無(wú)人機(jī)航空攝影與工程地質(zhì)調(diào)查中的數(shù)據(jù)處理

趙 明

(中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072)

Pix4D mapper軟件在無(wú)人機(jī)航空攝影與工程地質(zhì)調(diào)查中的數(shù)據(jù)處理

趙 明

(中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072)

利用無(wú)人機(jī)后處理軟件Pix4D mapper可從航拍的圖片中利用攝影測(cè)量與多視點(diǎn)三維重建功能的原理快速獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過(guò)給予的控制點(diǎn)生成真實(shí)坐標(biāo)并且?guī)в性敿?xì)彩色紋理的三維模型，在后期處理中能對(duì)三維模型體勾畫(huà)地質(zhì)界線(xiàn)，計(jì)算面積、體積等功能，并將勾畫(huà)邊界導(dǎo)入到CAD當(dāng)中。

Pix4D mapper軟件;無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量;系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理

0 前 言

無(wú)人機(jī)的快速流行與應(yīng)用已成趨勢(shì)，其獲取數(shù)據(jù)的成本也在不斷下降，小型低空無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量系統(tǒng)具有快速機(jī)動(dòng)、操作簡(jiǎn)單、使用成本低、危險(xiǎn)性小、能獲取高分辨率影像數(shù)據(jù)等優(yōu)點(diǎn)。利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行地形測(cè)繪、水電工程高陡邊坡調(diào)查、危巖體調(diào)查、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、交通不便的庫(kù)岸邊坡快速調(diào)查及樞紐建筑區(qū)地形地貌全貌影像拍攝等。Pix4D mapper軟件可從航拍的圖片中利用攝影測(cè)量與多目重建的原理快速獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過(guò)給予的控制點(diǎn)生成真實(shí)坐標(biāo)并且?guī)в性敿?xì)彩色紋理的三維模型，在后期處理中能對(duì)三維模型體勾畫(huà)地質(zhì)界線(xiàn)，計(jì)算面積、體積等功能，并將勾畫(huà)邊界導(dǎo)入到CAD當(dāng)中。

1 拍攝航線(xiàn)的布置以及原始數(shù)據(jù)的來(lái)源

無(wú)人機(jī)航空攝影獲取影像數(shù)據(jù)的完整性是影響后期處理的重要因素，拍攝航線(xiàn)布置(見(jiàn)圖1)是一項(xiàng)重要的前置工作。拍攝航線(xiàn)一般采取往復(fù)折線(xiàn)法，保證拍攝照片一定的重疊率非常重要。

2 數(shù)據(jù)處理

2.1 項(xiàng)目的建立與照片、數(shù)據(jù)導(dǎo)入

打開(kāi)Pix4D mapper軟件，在“項(xiàng)目”菜單上點(diǎn)擊“新項(xiàng)目”按鈕，建立項(xiàng)目名字與文件路徑，并根據(jù)拍攝方式選取“航拍”與“傾斜航拍或地面攝影”，點(diǎn)擊Next添加航片,軟件根據(jù)航片的Exif信息讀取位置、相機(jī)鏡頭等參數(shù)信息。項(xiàng)目建立后可以在“項(xiàng)目”菜單中選擇對(duì)航片“圖像屬性”、“地面控制點(diǎn)”、“輸出坐標(biāo)”等參數(shù)進(jìn)行選擇。新項(xiàng)目的創(chuàng)建見(jiàn)圖2。

2.2 加入控制點(diǎn)

圖1 航線(xiàn)布置

圖2 創(chuàng)建新項(xiàng)目

控制點(diǎn)必須在測(cè)區(qū)范圍內(nèi)合理分布，通常在測(cè)區(qū)四周以及中間都要有控制點(diǎn)。要完成模型的重建至少要有3 個(gè)控制點(diǎn)。通常100 張相片6 個(gè)控制點(diǎn)左右?？刂泣c(diǎn)的加入方法分為三類(lèi)：

(1)使用像控點(diǎn)編輯器加入控制點(diǎn)，逐個(gè)控制點(diǎn)在相片上刺出，刺出后可以由軟件自動(dòng)完成初步處理、生成點(diǎn)云、生成DSM 以及正射影像。

(2)在空三射線(xiàn)編輯器中刺出控制點(diǎn)。這種方法先進(jìn)行初步處理后在空三射線(xiàn)編輯器顯示控制點(diǎn)，通過(guò)POS數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)出所有控制點(diǎn)位置。

(3)在空三射線(xiàn)編輯器中使用預(yù)測(cè)控制點(diǎn)功能標(biāo)記控制點(diǎn)。這種方法先進(jìn)行初步處理后，在空三射線(xiàn)編輯器中設(shè)置3個(gè)控制點(diǎn)，確定坐標(biāo)系統(tǒng)，然后系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出其他控制點(diǎn)的位置。

2.3 全自動(dòng)處理

初始化設(shè)置(見(jiàn)圖3)是對(duì)后期處理參數(shù)的調(diào)整，內(nèi)容包括初始化處理、點(diǎn)云加密、數(shù)字表面模型及正射影像的生成等方面參數(shù)調(diào)整。在設(shè)定好以上參數(shù)后，點(diǎn)擊菜單欄運(yùn)行，選擇本地處理，系統(tǒng)出現(xiàn)對(duì)話(huà)框(見(jiàn)圖4)，點(diǎn)擊開(kāi)始進(jìn)行自動(dòng)處理，處理后可生成彩色點(diǎn)云與三維模型，正射影像文件。

2.4 利用模型進(jìn)行地質(zhì)點(diǎn)信息提取以及輸出

圖3 初始化設(shè)置

Pix4D mapper軟件中可以利用三維真彩色模型，對(duì)目標(biāo)地質(zhì)點(diǎn)設(shè)置為標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記(見(jiàn)圖5)，也可以對(duì)地質(zhì)界線(xiàn)進(jìn)行勾畫(huà)(見(jiàn)圖6),利用其空間坐標(biāo)計(jì)算出長(zhǎng)度、面積、體積(見(jiàn)圖7)。以上標(biāo)記點(diǎn)、線(xiàn)、面可以通過(guò)方式導(dǎo)出用于CAD中(見(jiàn)圖8)。

圖4 自動(dòng)處理

圖5 地質(zhì)點(diǎn)標(biāo)注

圖6 地質(zhì)界線(xiàn)勾畫(huà) 圖7 地質(zhì)體勾畫(huà)與測(cè)量

圖8 通過(guò)軟件生成地形圖與地質(zhì)點(diǎn)、線(xiàn)、面導(dǎo)入CAD

3 結(jié) 論

利用Pix4D mapper軟件結(jié)合地表控制點(diǎn)可以快速、高效地生成精度較高滿(mǎn)足工程需要的地形圖。軟件生成的三維真彩色模型，場(chǎng)景還原度高，具有全局性、直觀性的特征，可以作為地質(zhì)點(diǎn)信息提取的工作平臺(tái)，對(duì)工程效率提高有非常大作用。

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2017-02-06

趙明(1970-)，男，四川都江堰人，高級(jí)工程師，從事水電地質(zhì)勘察工作。

P231;TV223

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1003-9805(2017)02-0047-02