CN108680144A - 一种单片摄影测量标定地面点位的方法 - Google Patents

一种单片摄影测量标定地面点位的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种单片摄影测量标定地面点位的方法。利用一台与RTK手簿连接的数码相机，和一个可套接在RTK对中杆上的十字靶标构成的单片摄影测量标定地面点位标定设备，辅助GPS‑RTK在林区、城市建筑密集区、室内工程等GPS信号弱或信号盲区，实现地面点标定。

Description

一种单片摄影测量标定地面点位的方法
一、技术领域
本发明涉及一种单片摄影测量标定地面点位的方法
二、技术背景
由于GPS-RTK定位技术具有实时、高精度的特点，现已广泛应用到工程放样、导航定位等工作中；然而，在林区、城市建筑密集区、室内工程等GPS信号弱或信号盲区，无法实现高精度的地面点标定,传统方法则需携带全站仪，使用全站仪不仅笨重而且成本高，定位也不直观方便。如何通过低成本的便携设备，在GPS盲区高效准确地开展地面点标定，对于实际工作有着重要意义。
三、发明内容
本发明提供了一种单片摄影测量标定地面点位的方法，其特征是：一台与RTK手簿连接的数码相机，和一个可套接在RTK对中杆上的十字靶标构成的单片摄影测量标定地面点位标定设备。
主要发明内容：
1、可套接在RTK对中杆上的十字靶标(如图1、图2)；
2、采用单片摄影测量标定地面点位的方法；
本发明的有益效果为：本发明通过单片摄影测量标定地面点位的方法，在原有GPS-RTK设备的基础上，增加简单的部件即可实现GPS盲区的地面点标定放样，可降低使用成本，减少了外业人员负担，同时，该设备还可通过现场照片辅助定位，可大大提高作业效率。
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为设备构成图
图2为十字靶标设计图
图3为标定流程示意图
图4为相片平面坐标系示意图
五、具体实施方式：
(1)将图2所示十字靶套接到RTK对中杆上(如图1所示)，量算十字靶心到对中杆底部的高度HG。
(2)用三脚架架设相机并调整相机距离(焦距为f)，使要标定的区域图像完整出现在相机取景框内，整个标定期间相机保持不动。
(3)如图3所示，用RTK在GPS信号强的开阔地分别量测c1、c2、c3三个点(Xc1，Yc1，Zc1)、(Xc2，Yc2，Zc2)、(Xc2，Yc2，Zc3)，尽量使三个点连线包含整个标定区域，且三点不能在一条直线上，要注意十字靶中心对着相机镜头，RTK对中杆要保持竖直(水泡居中)；每量测一个点的同时相机拍摄一张照片。由于十字靶心到对中杆底部的高度HG，可知c1、c2、c3三个点的十字靶中心坐标为(Xc1，Yc1，Zc1+HG)、(Xc2，Yc2，Zc2+HG)、(Xc2，Yc2，Zc3+HG)。
(4)将照相机所拍摄的三个量测点的照片传输至平板电脑，电脑利用图像配准技术自动寻找三个量测点在相片平面坐标系(图4)中对应的(uc1,vc1)、(uc2,vc2)、(uc3,vc3)。
(5)通过已知的三个像点(uc1,vc1)、(uc2,vc2)、(uc3,vc3)，相机的焦距f，以及对应的三个控制点(Xc1，Yc1，Zc1+HG)、(Xc2，Yc2，Zc2+HG)、(Xc2，Yc2，Zc3+HG)，利用共线方程(式①)，可解算出照相机像主点S的六个外方位元素(XS、YS、ZS、ΨS、ψS、KS)。
式①：
a1＝cosψcos K-sinψsinωsin K
a2＝-cosωsin K-sinψsinωcos K
a3＝-sinψcosω
b1＝cosωsin K
b2＝cosωcos K
b3＝-sinω
c1＝sinψcos K+cosψsinωsin K
c2＝-sinψsin K+cosψsinωcos K
c3＝cosψcosω
(6)将要放样标定的A点坐标(XA、YA、ZA)及像主点S的六个外方位元素(XS、YS、ZS、ΨS、ψS、KS)和相机的焦距f带入式①，即可求出需要标定的A点在相片平面坐标系中的坐标(uA、vA)。
(7)利用平板电脑将A点在相片平面坐标系中的坐标(uA、vA)反算到照片上，即可指导现场标定人员前往指定点，完成地面点标定(如图3)。
本说明书未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (2)

1.本发明提供了一种单片摄影测量标定地面点位的方法，其特征是：可套接在RTK对中杆上的十字靶标。
2.利用权利1中所述带十字靶标的RTK，采用单片摄影测量标定地面点位的方法，流程如下：
(1)量算十字靶心到对中杆底部的高度HG
(2)用三脚架架设相机并调整相机距离(焦距为f已知)，使要标定的区域图像完整出现在相机取景框内，整个标定期间相机保持不动
(3)用RTK在GPS信号强的开阔地分别量测c1、c2、c3三个点(Xc1，Yc1，Zc1)、(Xc2，Yc2，Zc2)、(Xc2，Yc2，Zc3)，尽量使三个点连线包含整个标定区域，且三点不能在一条直线上，要注意十字靶中心对着相机镜头，RTK对中杆要保持竖直(水泡居中)；每量测一个点的同时相机拍摄一张照片。由于十字靶心到对中杆底部的高度HG，可知c1、c2、c3三个点的十字靶中心坐标为(Xc1，Yc1，Zc1+HG)、(Xc2，Yc2，Zc2+HG)、(Xc2，Yc2，Zc3+HG)
(4)将照相机所拍摄的三个量测点的照片传输至平板电脑，电脑利用图像配准技术自动寻找三个量测点在相片平面坐标系中对应的(uc1,vc1)、(uc2,vc2)、(uc3,vc3)
(5)通过已知的三个像点(uc1,vc1)、(uc2,vc2)、(uc3,vc3)，相机的焦距f，以及对应的三个控制点(Xc1，Yc1，Zc1+HG)、(Xc2，Yc2，Zc2+HG)、(Xc2，Yc2，Zc3+HG)，利用共线方程(式①)，可解算出照相机像主点S的六个外方位元素(XS、YS、ZS、ΨS、ψS、KS)
a1＝cosψcos K-sinψsinωsin K
a2＝-cosωsin K-sinψsinωcos K
a3＝-sinψcosω
b1＝cosωsin K
b2＝cosωcos K
b3＝-sinω
c1＝sinψcos K+cosψsinωsin K
c2＝-sinψsin K+cosψsinωcos K
c3＝cosψcosω
(6)将要放样标定的A点坐标(XA、YA、ZA)及像主点S的六个外方位元素(XS、YS、ZS、ΨS、ψS、KS)和相机的焦距f带入式①，即可求出需要标定的A点在相片平面坐标系中的坐标(uA、vA)
(7)利用平板电脑将A点在相片平面坐标系中的坐标(uA、vA)反算到照片上，即可指导现场标定人员前往指定点，完成地面点标定。
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