CN104807448B - 一种线路纵横断面地面立体摄影测算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种路纵横断面地面立体摄影的测算方法。该发明是根据摄影测量技术，采用地面立体摄影测量方法，通过在待测断面上设置特征点并提取特征同名点的方式，获取待测断面的左右立体像对，从而通过影像匹配法分别获得纵横断面左右像片的相似曲线；然后，通过建立物方空间坐标系O‑XYZ，分别针对纵横断面各自的位置特点，利用最小二乘法分别求算纵横断面各自的高程值；最后，求得的高程值拟合的变化曲线就近似为待求纵横断面的变化曲线图。

Description

一种线路纵横断面地面立体摄影测算方法
一、技术领域
本发明涉及一种线路纵横断面曲线测算方法，特别是利用地面立体摄影方法测算线路纵横断面的技术方法。
二、技术背景
到目前为止，测量线路纵横断面的方法主要有水准仪测量、全站仪测量、GPS以及RTK测量等方法，虽说这些传统断面测量方法精度较高，但在实际操作和求算过程中却存在着一定的缺点和局限性：
①采用传统的水准仪、全站仪、GPS、RTK等方式测定断面曲线变化时，操作过程较为复杂，且操作技术要求较高，普适性不好。
②采用上述传统方式进行纵横断面测量，对地形条件和气候条件都有要求，在恶劣条件下较难实现测定，且不够灵活方便。
③传统的纵横断面测定方式需要的人力物力较大，工作量较大，测量成本较高。
因此，目前在线路纵横断面测定中，采用传统的水准仪、全站仪、GPS、RTK等方式确实在实际操作和求算过程中存在着一定的缺点和局限性。
三、发明内容
为了克服目前采用上述传统方式进行纵横断面测量中存在的不足和局限，本发明的目的就是提供一种路纵横断面地面立体摄影测算方法。
本发明的目的是这样实现的：
首先，根据摄影测量技术，采用地面立体摄影测量方法，获取待测断面的左右立体像对；其次，设置特征点并提取特征同名点，通过影像匹配法分别获得纵横断面左右像片的相似曲线；然后，分别针对纵横断面各自的特点，利用最小二乘法求算断面各自高程值；最后，各自求得的高程值曲线图就是纵横断面变化曲线。
本项发明具有以下优点：
①采用摄影测量法进行纵横断面测定，只需要对待测断面位置用数码相机进行拍摄即可，设备简便，操作简单；
②相比于传统的纵横断面测定方法，摄影测量法工作速度快，效率高，对气候要求不是很高；
③采用地面立体摄影法进行纵横断面测量，对人力物力要求较低，较容易实现。
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为线路纵横断面地面立体摄影布设及测量示意图；
图2为纵横断面左右片相似曲线影像匹配示意图。
五、具体实施方式：
采用地面立体摄影法进行纵横断面测绘与传统的断面测绘方式相比，在技术方法上和求算思路上都有了较大的改进，具体是：
1)明确所有的待测横断面，在待测纵断面上的相应位置标定出各个横断面的位置，并在纵断面合适位置安置一根定长的花杆，在待测线路同侧的两个位置S1和S2处沿线路纵断面方向拍摄同一区域的立体像对，其中，S1和S2之间的拍摄基线长B已知，待测纵断面位于线段S1S2的中垂线上，横断面位于垂直于纵断面两侧的距离相等，设为L；
2)以S1S2的中点O为坐标原点，以S1S2所在直线为X轴，以过O点且垂直于S1S2的直线为Y轴，以过O点且垂直于XOY平面向上的直线为Z轴，建立物方空间坐标系，通过对同名点的立体像对分析计算以及矩阵旋转变换，可确定出各个外方位元素，利用定长花杆在立体像对上的缩放比例关系，可推算出实际坐标真实值；
3)针对纵断面测量，此时的X＝0，通过影响匹配获取左右片上同名特征点的信息，利用数学模型①其中，(X，Y，Z)为特征点物方坐标，(u，v)和(u′，v′)分别为特征点的左右片像方坐标，f为相机焦距，通过最小二乘法可拟合出像方-物方最优转化模型，进而求得各个特征点的Yi值对应的高程值Zi(i＝1，2，3，...，n)，最终可确定线路纵断面曲线变化图；
4)针对单个横断面，此时的Y＝定值，同样可利用数学模型①通过最小二乘法求得不同X(-L＜X＜L)值对应的高程值Z，最终可确定单个横断面对应断面曲线变化图，进而可确定各个特征点所对应的不同横断面曲线变化图。

Claims (2)

1.一种线路纵横断面地面立体摄影测算方法，其特征是：首先，在待测线路同侧的两个位置S1和S2处沿线路纵断面方向拍摄同一区域的立体像对，其中，S1和S2之间的拍摄基线长B已知，待测纵断面位于线段S1S2的中垂线上，横断面位于垂直于纵断面两侧的距离相等，设为L；其次，明确所有的待测横断面，在待测纵断面上的相应位置标定出各个横断面的位置，并在纵断面合适位置安置一根定长的花杆；然后，以S1S2的中点O为坐标原点，以S1S2所在直线为X轴，以过O点且垂直于S1S2的直线为Y轴，以过O点且垂直于XOY平面向上的直线为Z轴，建立物方空间坐标系，通过对同名点的立体像对分析计算以及定长花杆在立体像对上的缩放比例关系，可推算出外方位元素和实际坐标真实值。
2.根据权利要求1所述的一种线路纵横断面地面立体摄影测算方法，其特征是：首先，针对纵断面测量，此时的X＝0，通过影像匹配获取左右片上同名特征点的信息，利用数学模型① 其中，(X，Y，Z)为特征点物方坐标，(u，v)和(u′，v′)分别为特征点的左右片像方坐标，f为相机焦距，通过最小二乘法拟合像方-物方坐标最优转化模型，进而可求得各个特征点的Yi值对应的高程值Zi(i＝1，2，3，...，n)，最终可确定线路纵断面曲线变化图；其次，针对单个横断面，此时的Y＝定值，同样可利用数学模型①，通过最小二乘法求得不同X(-L＜X＜L)值对应的高程值Z，最终可确定单个横断面对应断面曲线变化图，进而可确定各个特征点所对应的不同横断面曲线变化图。
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