CN105115479B - 一种旧航片配合单片地面摄影测量恢复重叠区立体信息的技术方法 - Google Patents

一种旧航片配合单片地面摄影测量恢复重叠区立体信息的技术方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种旧航片配合单片地面摄影测量恢复重叠区立体的技术方法。该发明是根据已有的某区域的旧航片，利用单片地面摄影测量拍摄待测区域的单张像片，与原有旧航片拍摄区域的重叠区存在立体像对，确定待测区域的实际范围；其次，利用GPS或RTK在确定范围内测定三点以上的实际物方坐标值(Xi，Yi，Zi)(i＝1，2，3)；然后，通过建模，利用两像片重叠区的6个以上像方点确定出外方位元素和坐标微小偏移量；最后，根据测得的三个实地物方坐标点，建模，推算出公式中的三个平移参数、三个旋转参数和一个尺度参数，确定出相对模型坐标与实地物方坐标之间的转换关系，进而可求出重叠区任意一点的实地物方坐标值(X，Y，Z)，恢复立体信息。

Description

一种旧航片配合单片地面摄影测量恢复重叠区立体信息的技 术方法
一、技术领域
本发明涉及一种利用立体像对恢复三维立体的技术方法，特别是利用旧航片配合单片地面摄影测量恢复重叠区立体的技术方法。
二、技术背景
到目前为止，解决某区域立体恢复问题的方法除了传统的全站仪、GPS、RTK等，主要采用的就是两张航空影像或两张近景照片形成的立体像对来恢复，但在实际操作和求算过程中，这些方法都存在着一定的缺点和局限性，这就为实际地物立体信息的恢复带来了很大的麻烦：
①传统的全站仪、GPS、RTK等方式测定某一区域的地理信息时，操作过程较为复杂，且操作技术要求较高，普适性不好。
②采用两张航空像片来求算某区域的立体信息，飞行条件限制较大，且测量成本较高，不适合一般性的测量。
③采用同一区域的两张地面摄影像片来求算时，受拍摄条件的限制较大，容易遮挡住待测物体，且近景拍摄测量范围有限，仅适合于小型区域量测。
因此，目前在确定某一区域的立体信息时，无论采用传统的全站仪、GPS、RTK等方式来观测，还是采用两张立体航片或两张地面摄影立体像片，都存在着一定的局限性，给实际测量带来一定的麻烦与限制。
三、发明内容
在实际地理信息三维恢复中，为了克服目前采用传统方法的繁琐和立体航片的局限，本发明的目的就是提供一种利用旧航片配合单片地面摄影测量恢复重叠区立体的技术方法。
本发明的目的是这样实现的：
首先，根据已有的某区域的旧航片，利用单片地面摄影测量拍摄待测区域的单张像片，与原有旧航片拍摄区域的重叠区存在立体像对，确定待测区域的实际范围；其次，利用GPS或RTK在确定范围内测定三点以上的实际物方坐标值(Xi，Yi，Zi)(i＝1，2，3)；然后，通过建模，利用图像重叠区的6个以上像方点解算出外方位元素和坐标微小偏移量；最后，再通过建模，通过点位缩放变换，解算出地理点位的实际物方坐标值，并换算出其他相关的三维立体信息。
本项发明具有以下优点：
①虽说某区域的两张旧的立体航片很难获得，但单张的旧航片却较为常见，且容易取得；
②采用新的摄影测量的方式来确定某一区域的立体信息，与传统的测量方式相比，操作技术要求低，且效率高；
③采用航空摄影与地面摄影相结合的方式来确定待测区的立体信息，既克服了航空摄影测量和地面摄影测量各自的缺点，又保证了实际操作和求算过程的可靠性和准确性。
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为旧航片配合单片地面摄影测量恢复重叠区立体过程示意图。
其中，S1为地面摄影站点，ii为旧的航片拍摄区，i为航片和地面拍摄照片的重叠区域。
五、具体实施方式：
利用旧航片配合单片地面摄影测量恢复重叠区立体的技术与现有的立体恢复技术相比，在操作上和求算思路上都有了较大的改进，具体是：
1)充分利用已有的某区域的旧航片，结合单片地面摄影测量拍摄所需区域的单张像片，与原有旧航片拍摄区域的重叠区存在立体像对，如图1所示，确定待测区域的实际地理范围i，并利用GPS(或RTK)在实地测定两像片重叠区域里三点以上的实地坐标值(Xi，Yi，Zi)(i＝1，2，3)。
2)以旧航片为标准，以地面摄影像片为任意旋转拍摄，两像片通过矩阵旋转变换及联立换算，可由数模①其中，ki(i＝1，2，3，...)为缩放系数，(x，y)为旧航片中坐标点的像方坐标，f0为旧航片的拍摄焦距，(u，v)为地面摄影像片中坐标点的像方坐标，f为地面摄影测量像片焦距，R为像片旋转矩阵，(bx，by，bz)为坐标偏移量，利用两像片重叠区的6个点解算出外方位元素和坐标微小偏移量(bx，by，bz)。
3)利用数模②其中，(X，Y，Z)为像点的物方坐标，N和N′分别为相应射线的放大倍数，可得出关系式：进而可求出待测点的相对模型物方坐标(X′，Y′，Z′)；
4)可由测得的三个实地坐标点的坐标值(Xi，Yi，Zi)(i＝1，2，3)，利用数模③其中，(X，Y，Z)为点的实地物方坐标，(ΔX，ΔY，ΔZ)为坐标增量，λ为尺度参数，R′为坐标系间的旋转矩阵，(X′，Y′，Z′)为点的相对模型物方坐标，推算出公式中的三个平移参数、三个旋转参数和一个尺度参数，从而可确定相对模型坐标与实地物方坐标之间的转换关系，进而可求出重叠区任意一点的实地物方坐标值(X，Y，Z)，恢复兴趣区域的立体信息。

Claims (1)

1.一种旧航片配合单片地面摄影测量恢复重叠区立体信息的技术方法，其特征是：根据已有的某区域的旧航片，利用单片地面摄影测量拍摄所需区域的单张像片，与原有旧航片拍摄区域的重叠区存在立体像对，首先，利用GPS或RTK在实地测定两像片重叠区域三点的实地坐标值(Xi，Yi，Zi)(i＝1，2，3)；其次，以旧航片为标准，以地面摄影像片为任意旋转拍摄，两像片通过矩阵旋转变换及联立换算，可由数模①其中，ki(i＝1，2，3)为缩放系数，(x，y)为旧航片中坐标点的像方坐标，f0为旧航片的拍摄焦距，(u，v)为地面摄影像片中坐标点的像方坐标，f为地面摄影测量像片焦距，R为像片旋转矩阵，(bx，by，bz)为坐标偏移量，利用像片上重叠区的6个点的像方坐标，解算出外方位元素和坐标微小偏移量(bx，by，bz)；然后，利用数模②其中，(X，Y，Z)为像点的物方坐标，N和N′分别为相应射线的放大倍数，可得出关系式：进而可求出待测点的相对模型物方坐标(X′，Y′，Z′)；最后，可由测得的三个实地坐标点的坐标值(Xi，Yi，Zi)(i＝1，2，3)，利用数模③其中，(X，Y，Z)为待测点的实地物方坐标，(ΔX，ΔY，ΔZ)为坐标增量，λ为尺度参数，R′为坐标系间的旋转矩阵，(X′，Y′，Z′)为待测点的相对模型物方坐标，推算出公式中的三个平移参数、三个旋转参数和一个尺度参数，从而可确定相对模型坐标与实地物方坐标之间的转换关系，进而可求出重叠区任意一点的实地物方坐标值(X，Y，Z)，能够恢复待测区域的相关立体信息。
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