CN104567816B - 森林样地手机全景正直摄影测树方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种森林样地手机全景正直摄影装置及其测树方法。该装置是由一根带有两张托片的竖直杆、一个自动旋转的底盘和两部检校过的手机组合而成的。它需要将两部检校好的手机分别固定在竖直杆的两张托片上，在水平气泡的辅助下，调节底盘的脚螺旋使装置保持水平，然后开启手机全景摄影模式，自动旋转一周，得到森林样地的全景立体像对，最后利用摄影测量像方物方的转换关系，获取样地立木坐标值，并可确定立木之间的相对位置关系，另外，根据像方物方的转换关系可求得样地林木的胸径和树高值。该方法将手机全景摄影应用于样地测树，很好地节省了外业观测时间，提高了工作效率，降低了劳动强度，且有利于外业调查情况的永久存档。

Description

森林样地手机全景正直摄影测树方法
一、技术领域
本发明涉及一种森林样地调查装置及其测树方法，特别是一种森林样地手机全景正直摄影装置及其测树方法。
二、技术背景
到目前为止，摄影测量已应用于森林样地测量，目前摄影测树方法主要采用单片静态测量，而在实际林业测量过程中，单片静态摄影测量存在着很多麻烦与不便：
①单片摄影测量仅仅是针对单株立木测量来说的，而对整片样地却是不实用的；
②单片摄影测量要对成片的样地进行测量，需要将单片合成起来，且单片之间需要有较好的重叠度，这样就增加了劳动强度，降低了劳动效率；
③单片摄影测量的影像存储需要较大的内存，对后期资料存档产生一定的要求和麻烦；
④单纯人工测量，难以保证测量所需的转速，造成测量结果不准确，且降低了效率。
因此，在森林样地测量过程中采用单片静态测量会不可避免地带来很多麻烦与不便。
三、发明内容
为了克服目前森林样地测量中单片摄影测量在实际操作过程中存在的麻烦与不便，本发明的目的是提供一种森林样地的摄影测树方法，特别是手机全景正直摄影测树装置及其自动测树方法，降低了劳动强度，提高了劳动效率。
本发明的目的与原理具体如下：
1、一种森林样地手机全景正直摄影装置，其特征是：在竖直杆上装置有固定手机的两张托片，两张托片之间的距离为B，其中，竖直杆下部安装有自动旋转底盘，通过刚性连接与竖直杆相连接，底盘上装置有水平气泡和安平脚螺旋。
2、一种实现权利森林样地手机全景正直摄影装置的测树方法，其特征是：首先，将森林样地手机全景正直摄影装置安置在待测样地中，固定自动旋转底盘，确定待测原点的物方坐标(X0，Y0，Z0)，并调节安平脚螺旋，保持装置水平；其次，将检校过的两部手机分别安置在森林样地手机全景正直摄影测树装置中竖直杆的托片上；然后，开启两手机的全景摄影模式，从正北方向开始，利用自动旋转底盘旋转360度，获取待测样地的全景立体像对；最后，利用数学模型①获取待测样地立木胸径值，其中，D为立木胸径，B为两手机镜头的基线距离，Δv为立体像对同名点的视差，d为立木实际胸径值在图像上的大小；利用数学模型②获取待测样地立木树高值，其中，H为立木树高，B为两手机镜头的基线距离，Δv为立体像对同名点的视差，h为立木实际树高值在图像上的大小；利用任意一点的坐标方位角公式平距以及摄影测量内外方位元素之间的关系，可求得待测样地立木物方坐标其中，αi为任意一点的坐标方位角，n为全景图像上360度像素总长度，ni为图像上任意一点到起始拍摄点的像素长度，S为待测原点到任意一点的平距，B为两手机镜头的基线距离，Δv为立体像对同名点的视差，(X，Y，Z)为任意立木的物方坐标，(u，v)为特征点在图像中的坐标值，f为手机相机的焦距，由待测原点的物方坐标(X0，Y0，Z0)以及任意两立木物方坐标值可确定样地立木之间的相对位置关系。
本项发明具有以下优点：
①采用摄影测量的方法进行森林样地测量，可在难以直接测量时不必接触目标物测量而获得所需信息；
②采用手机全景正直摄影测树可获取森林样地的全景立体像对，并且可以确定样地林木之间的相对位置，降低了外业劳动强度，提高了外业劳动效率；
③采用自动旋转方式拍摄，可根据测量需要合理设置拍摄旋转速度，更准确地完成测量；
④采用全景摄影测量，其后处理与后存储更为方便和简洁。
四、附图说明：
下面结合附图和实例对本发明进一步说明。
图1为手机全景正直摄影测树装置的示意图(图中：1-竖直杆，2、4-两手机，3、5-在杆上相距为B的两张托片，6-自动旋转底盘开关，7-水平气泡，8-自动旋转底盘装置，9-安平脚螺旋)。
五、具体实施方式：
森林样地手机全景正直摄影装置及其测树方法与现有的摄影测树方法不同，在设计思路和实践操作上都作了很大改进，具体是：
1)森林样地手机全景正直摄影装置：集手机全景摄影技术与森林样地测量技术一体，如图1所示，在竖直杆(1)上装置有固定手机(2、4)的两张托片(3、5)，两张托片之间的距离为B，其中，竖直杆下部安装有自动旋转底盘(8)，通过刚性连接与竖直杆相连接，底盘上装置有水平气泡(7)和安平脚螺旋(9)。
2)森林样地手机全景正直摄影装置测树方法：将森林样地手机全景正直摄影装置安置在待测样地中，固定自动旋转底盘，确定出待测原点的物方坐标(X0，Y0，Z0)，并调节安平脚螺旋，保持装置水平；将检校过的两部手机分别安置在森林样地手机全景正直摄影测树装置中竖直杆的托片上；开启两手机的全景摄影模式，从正北方向开始，利用自动旋转底盘旋转360度，获取待测样地的全景立体像对。
3)以开始拍摄的正北方向为零度点，以旋转360度后得到的全景照片中的同名点为360度点，其间的像素总长度为n，同理，图像上任意一点到零度点的像素数为ni，由此可求得任意一点的方位角利用摄影测量内外方位元素之间的关系，可求得任意一点的平距进而可求得待测样地立木物方坐标其中，αi为任意一点的坐标方位角，n为全景图像上360度像素总长度，ni为图像上任意一点到起始拍摄点的像素长度，S为待测原点到任意一点的平距，B为两手机镜头的基线距离，Δvv立体像对同名点的视差，(X，Y，Z)为任意立木的物方坐标，(u，v)为特征点在图像中的坐标值，f为手机相机的焦距。
4)由待测原点的物方坐标(X0，Y0，Z0)以及任意两立木物方坐标值，可确定任意两立木与待测原点的方位角，进而就能确定两立木之间的相对位置关系。
5)利用数学模型①获取待测样地立木胸径值，其中，D为立木胸径，B为两手机镜头的基线距离，Δv为立体像对同名点的视差，d为立木实际胸径值在图像上的大小。
6)利用数学模型②获取待测样地立木树高值，其中，H为立木树高，B为两手机镜头的基线距离，Δv为立体像对同名点的视差，h为立木实际树高值在图像上的大小。

Claims (1)

1.一种森林样地手机全景正直摄影测树方法，其特征是：
(一)森林样地手机全景正直摄影装置的特征：在竖直杆(1)上装置有固定手机(2、4)的两张托片(3、5)，两张托片之间的距离为B，其中，竖直杆下部安装有自动旋转底盘(8)，通过刚性连接与竖直杆相连接，底盘上装置有水平气泡(7)和安平脚螺旋(9)；
(二)将森林样地手机全景正直摄影装置安置在待测样地中，固定自动旋转底盘，确定待测原点的物方坐标(X0，Y0，Z0)，并调节安平脚螺旋，保持装置水平；
(三)将检校过的两部手机分别安置在森林样地手机全景正直摄影测树装置中竖直杆的托片上，开启两手机的全景摄影模式，从正北方向开始，利用自动旋转底盘旋转360度，获取待测样地的全景立体像对；
(四)利用数学模型①获取待测样地立木胸径值，其中，D为立木胸径，B为两手机镜头的基线距离，Δv为立体像对同名点的视差，d为立木实际胸径值在图像上的大小；
(五)利用数学模型②获取待测样地立木树高值，其中，H为立木树高，B为两手机镜头的基线距离，Δv为立体像对同名点的视差，h为立木实际树高值在图像上的大小；
(六)利用任意一点的坐标方位角公式平距以及摄影测量内外方位元素之间的关系，可求得待测样地立木物方坐标其中，αi为任意一点的坐标方位角，n为全景图像上360度像素总长度，ni为图像上任意一点到起始拍摄点的像素长度，S为待测原点到任意一点的平距，B为两手机镜头的基线距离，Δv为立体像对同名点的视差，(X，Y，Z)为任意立木的物方坐标，(u，v)为特征点在图像中的坐标值，f为手机相机的焦距，由待测原点的物方坐标(X0，Y0，Z0)以及任意两立木物方坐标值可确定样地立木之间的相对位置关系。
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