一種地面攝影單像解析計(jì)算的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種地面單片攝影解析計(jì)算的方法，特別是全站儀結(jié)合CCD鏡頭地面 攝影測(cè)量相片解析的方法。 二、 技術(shù)背景
[0002] 到目前為止，林業(yè)調(diào)查中大多數(shù)情況下都需要人為親自的觀測(cè)，這就需要更多的 人力和物力，在森林資源調(diào)查時(shí)人工的觀測(cè)費(fèi)事費(fèi)力，效率不是很高，對(duì)于危險(xiǎn)地形也需要 人工去完成，這給林業(yè)工作帶來(lái)了很大的風(fēng)險(xiǎn)。攝影測(cè)量在林業(yè)上面的應(yīng)用有助于減少外 業(yè)的工作量和難度，增加林業(yè)調(diào)查的效率和精度。 三、

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了改變現(xiàn)有的人為進(jìn)行林業(yè)調(diào)查的風(fēng)險(xiǎn)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力等的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是 克服地形地勢(shì)、天氣狀況等影響，從而使外業(yè)測(cè)量調(diào)查工作高效率，高質(zhì)量的完成。通過(guò)全 站儀配合CCD鏡頭進(jìn)行地面攝影單片解析技術(shù)提高外業(yè)測(cè)量過(guò)程中效率。
[0004] 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0005] 使用全站儀結(jié)合定焦CCD鏡頭，采用水平攝影的方式對(duì)目標(biāo)地物進(jìn)行攝影，得到 單張相片；CCD鏡頭的焦距f為已知，像點(diǎn)的像平面坐標(biāo)為Ul、Vl，所對(duì)應(yīng)物點(diǎn)的物方坐標(biāo)為
1、Zi，根據(jù)共線條件方程，得到像點(diǎn)坐標(biāo)與物點(diǎn)坐標(biāo)之間的關(guān)系式 再根據(jù) t 已知的條件聯(lián)立方程式，求解未知變量，進(jìn)而解算相片內(nèi)Xi、Yi、Zi的物方點(diǎn)的坐標(biāo)。
[0006] 本項(xiàng)發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0007] ①提高了外業(yè)林業(yè)測(cè)量的工作效率及精度；
[0008] ②克服了外業(yè)調(diào)查的多重環(huán)境阻礙問(wèn)題；
[0009] ③降低了野外調(diào)查的經(jīng)濟(jì)投入；
[0010] ④簡(jiǎn)化了外業(yè)調(diào)查的方式； 四、
【具體實(shí)施方式】：
[0011] 全站儀結(jié)合CCD鏡頭的地面單片攝影測(cè)量技術(shù)與現(xiàn)有測(cè)量技術(shù)不同，具體是：
[0012] ①任意地形條件下，在攝影區(qū)域內(nèi)使用激光掃平儀來(lái)確定水平平面，激光掃平 儀的激光在攝影像片上呈現(xiàn)出與地物相交的狀態(tài)，且交點(diǎn)都處在同一高度的水平面上； 已知攝影像片內(nèi)某點(diǎn)距掃平平面的垂直距離為Η或已知某豎直地物的實(shí)際高度為H，此 時(shí)與
聯(lián)立可以得到方程組 從而可以求解出物點(diǎn)的Y坐標(biāo)

J
再將Y值代入關(guān)系式①中，解得物點(diǎn)的X坐標(biāo)為 物點(diǎn)的z坐標(biāo)為 y \
[0013] ②在近水平地形條件下，采用水平攝影方式，若在攝影相片內(nèi)已知某段物體
水平方向的長(zhǎng)度為AD，此時(shí)與
聯(lián)立可以得到方程組· 解得
9
再將Y值代入關(guān)系式①中，解得物點(diǎn)的X坐標(biāo)為 物點(diǎn)的Z坐標(biāo)為 t N 〇 〇
[0014] ③將已知焦距為f的定焦C⑶鏡頭與全站儀組合，保證兩者的主光軸平行且中心 在同一直線上。在近水平地形條件下，使用全站儀測(cè)定任意空間范圍的兩個(gè)特征點(diǎn)坐標(biāo) (Xp Yi，Zi)和（X2, Y2, Z2)，并使用（XD鏡頭進(jìn)行水平攝影；根據(jù)基本的空間幾何知識(shí)可以得 到空間直線方程
|再將該式與」
·聯(lián)立解出物點(diǎn)的X坐標(biāo)

為 物點(diǎn)的Y坐標(biāo)為 物點(diǎn)的Z坐 > 、 標(biāo)為'
[0015] ④將已知焦距為f的定焦C⑶鏡頭與全站儀組合，保證兩者的主光軸平行且中心 在同一直線上。在近水平地形條件下，已知在攝影范圍內(nèi)存在垂直平面，在該平面上使用全 站儀測(cè)定至少兩個(gè)特征點(diǎn)的坐標(biāo)（Xi，I，和（X2, Y2, Z2)，并使用(XD鏡頭進(jìn)行水平攝影； 根據(jù)空間幾何知識(shí)可以確定該垂直面的水平投影線的方程為Yi= aXfb ;聯(lián)立
可以得到方程組，解得物點(diǎn)的X坐標(biāo)為 物點(diǎn)的Y坐標(biāo)為 將Y代入關(guān)

> 系式①中解出物點(diǎn)的z坐標(biāo)為
[0016] ⑤將已知焦距為f的定焦C⑶鏡頭與全站儀組合，保證兩者的主光軸平行且中心 在同一直線上。在近水平地形條件下，使用全站儀對(duì)任意的空間平面使用全站儀測(cè)定至少 三個(gè)特征點(diǎn)（Xi，Yi，ZJ、（X2, Y2, Z2)和（X3, Y3, Z3)，并使用C⑶鏡頭進(jìn)行水平攝影，假設(shè)特 征點(diǎn)所在的空間平面方程為Z1= aX i+bYjc，代入三點(diǎn)坐標(biāo)可以求得平面方程系數(shù)a，b，c ; 將平面方程和.
聯(lián)立可以解得物點(diǎn)的X坐標(biāo)為
，物點(diǎn)的Y坐標(biāo)為
，物點(diǎn)的Z坐標(biāo)為
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種地面攝影單像解析計(jì)算的方法，其特征是：用定焦的CCD鏡頭，對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行 攝影，得到單張像片；CCD鏡頭的焦距f為已知，像點(diǎn)的像平面坐標(biāo)為 Ul、V1，所對(duì)應(yīng)物點(diǎn) 的物方坐標(biāo)為Xp Yp Z1，根據(jù)共線條件方程，得到像點(diǎn)坐標(biāo)與物點(diǎn)坐標(biāo)之間的關(guān)系式①：2. 依據(jù)權(quán)利要求1在某一區(qū)域中心安置激光掃平儀，激光掃平儀發(fā)射的激光水平面與 周圍地物存在交線，此時(shí)，使用CCD鏡頭進(jìn)行攝影，使得所攝像片內(nèi)包含此交線；若此時(shí)已 知像片內(nèi)某點(diǎn)距掃平平面的垂直距離為H，或已知某豎直地物的實(shí)際高度為H，則由關(guān)系式 ①得到方程組解得物點(diǎn)的Y坐標(biāo)再將Y值代入關(guān)系式①中， 解得物點(diǎn)的X坐標(biāo)為物點(diǎn)的Z坐標(biāo)為3. 依據(jù)權(quán)利要求1在近水平地形條件下使用CCD鏡頭進(jìn)行攝影，采用水平攝影方 式，若在攝影相片內(nèi)已知某段物體水平方向的長(zhǎng)度為A D，則根據(jù)關(guān)系式①可以得到方程組 解得 再將Y值代入關(guān)系式①中，解得物點(diǎn)的X坐標(biāo)為 '4. 依據(jù)權(quán)利要求1將已知焦距為f的定焦CCD鏡頭與全站儀組合，保證兩者的主光軸 平行且中心在同一直線上；在近水平地形條件下，使用全站儀測(cè)定任意空間范圍的兩個(gè)特 征點(diǎn)坐標(biāo)（XpYpZ 1)和（X2，Y2, Z2)，并使用CXD鏡頭進(jìn)行水平攝影；根據(jù)基本的空間幾何知 識(shí)可以得到空間直線方程再將該式與關(guān)系式①聯(lián)立解出物點(diǎn)的 X坐標(biāo)為物點(diǎn)的Y坐標(biāo)為物點(diǎn) 的Z坐標(biāo)為O5. 依據(jù)權(quán)利要求1將已知焦距為f的定焦CCD鏡頭與全站儀組合，保證兩者的主光軸 平行且中心在同一直線上；在近水平地形條件下，已知在攝影范圍內(nèi)存在垂直平面，在該 平面上使用全站儀測(cè)定至少兩個(gè)特征點(diǎn)的坐標(biāo)（X 1, Y1, Z1)和（X2, Y2, Z2)，并使用C⑶鏡頭 進(jìn)行水平攝影；根據(jù)空間幾何知識(shí)可以確定該垂直面的水平投影線的方程為Y1=SXfb ;聯(lián) 立關(guān)系式①可以得到方程組，解得物點(diǎn)的X坐標(biāo)為物點(diǎn)的Y坐標(biāo)為將Y代入關(guān)系式①中解出物點(diǎn)的Z坐標(biāo)為。_6. 依據(jù)權(quán)利要求1將已知焦距為f的定焦CCD鏡頭與全站儀組合，保證兩者的主光軸 平行且中心在同一直線上；在近水平地形條件下，使用全站儀對(duì)任意的空間平面使用全站 儀測(cè)定至少三個(gè)特征點(diǎn)（X 1, Y1, Z1)、（X2, Y2, Z2)和（X3, Y3, Z3)，并使用C⑶鏡頭進(jìn)行水平攝 影，假設(shè)特征點(diǎn)所在的空間平面方程為Z1= aX i+bYjc，代入三點(diǎn)坐標(biāo)可以求得平面方程系 數(shù)a，b，c ;將平面方程和關(guān)系式①聯(lián)立可以解得物點(diǎn)的X坐標(biāo)為物點(diǎn)的Y 坐標(biāo)為物點(diǎn)的Z坐標(biāo)為
【專利摘要】本發(fā)明公布了一種地面攝影單像解析計(jì)算的方法。該發(fā)明是利用全站儀結(jié)合定焦CCD鏡頭通過(guò)水平攝影方式進(jìn)行拍攝單張相片，相片內(nèi)需包括能夠用于解算相片的已知條件，根據(jù)已知條件結(jié)合攝影測(cè)量原理公式聯(lián)立方程組進(jìn)而達(dá)到解算相片物方點(diǎn)的坐標(biāo)的目的。實(shí)現(xiàn)了通過(guò)單片地面攝影進(jìn)行相片解析的方法，從而簡(jiǎn)化外業(yè)調(diào)查，提高外業(yè)工作效率以及調(diào)查的精度。
【IPC分類】G01C11/04, G01C15/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105352484
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510653656
【發(fā)明人】馮仲科, 閆飛凡
【申請(qǐng)人】北京林業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年2月24日
【申請(qǐng)日】2015年10月12日