CN209841031U - 一种gnss与相机结合的便携摄影测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种GNSS与相机结合的便携摄影测量装置，包括GNSS接收机、相机和对中杆，GNSS接收机和相机都安装在对中杆上，其特征在于：设置激光测距装置，激光测距装置能够沿对中杆上下滑动，在对中杆上设置标记激光测距装置到对中杆底部高度的刻度。本实用新型能够用于快速、便捷测量GNSS不可及点，对测量环境条件要求低，可以克服现有技术由于成本和设备的限制导致观测精度不足的问题，成本低，便于携带和组装。

Description

一种GNSS与相机结合的便携摄影测量装置

技术领域

本实用新型属于测量领域，尤其涉及全球导航卫星系统(Global NavigationSatellite System，简称GNSS)和摄影测量，具体提供一种GNSS与相机结合的便携测量系统装置。

背景技术

全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，简称GNSS)是能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的3维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统。借助GNSS系统可以快速测定控制点的坐标。

摄影测量是指运用摄影机和胶片组合测量目标物的形状、大小和空间位置的技术。摄影测量过程中需要进行相对定向和绝对定向之后才能计算出影像上的点在地面坐标系下的空间坐标。通常控制点的测量工作量比较大，成本较高；使用POS系统的仪器体积和尺寸较大，携带不便，不适用于快速测定待定点坐标。

在城市等环境中进行测量时会遇到点的分布比较密集且GNSS观测条件较差的情况，例如需要测定某一范围内所有楼房、花坛四角的坐标等。在这种情况下，采用现有的测量设备操作比较繁琐，耗时较长。

文件CN201710158945X公布了一种利用GNSS天线中心坐标进行摄影测量绝对定向的方法，其使用GNSS接收机接受卫星信号，获取其天线相位中心坐标作为摄站坐标初值进行绝对定向。该方案的缺点是仍然需要少量地面控制点进行平差解算获得姿态角，同时直接测定时摄站中心的坐标精度仍不够高。

而以文件CN107084710A为代表的利用摄影测量和GNSS技术进行测量的装置要求同时具有至少两个相机，成本较高，携带、安置复杂。

除此之外，文件CN206818196U提出了一种摄影测量组合的装置，其利用GNSS接收机和IMU惯导系统直接确定影像的外方元素。但通常情况下，由于成本和设备的限制，IMU的测量得到的角度观测值精度不足。

因此研究一种能够用于快速、便捷测量GNSS不可及点的新型装置，以支持快速测量某一范围内GNSS不可及点的坐标，具有很强的现实意义。

实用新型内容

为克服上述现有技术中的不足，本实用新型提出一种新型装置，将GNSS接收机、激光测距装置与相机结合，对测量环境条件要求低，使用时该装置时能够实现“可见即可测”。

本实用新型技术方案提供一种GNSS与相机结合的便携摄影测量装置，包括GNSS接收机、相机和对中杆，GNSS接收机和相机都安装在对中杆上，设置激光测距装置，激光测距装置能够沿对中杆上下滑动，在对中杆上设置标记激光测距装置到对中杆底部高度的刻度。

而且，设置手簿托架，通过手簿托架将GNSS接收机的配套电子手簿固定在对中杆上，GNSS接收机、激光测距装置分别与电子手簿建立数据传输连接。

而且，电子手簿通过手簿托架安装在对中杆上易于作业人员操作的位置。

而且，激光测距装置采用带瞄准镜的手持式激光测距仪。

而且，只设置一个相机，GNSS接收机与相机放置在同一容器中，置于对中杆顶部。

而且，对中杆上带有水准气泡，将对中杆放置于待定点上且水准气泡居中时，待定点与GNSS接收机的天线中心位于同一铅垂线上。

本实用新型和现有技术相比，优点在于：

本实用新型提出了一种将激光测距装置、相机、GNSS接收机结合在一起的装置，各个组件通过带刻度的对中杆组合在一起，可以克服现有技术由于成本和设备的限制，通过IMU的测量得到的角度观测值精度不足的问题。并且，本实用新型提出的装置只需要一个相机即可进行测量工作，成本相对较低；除此之外，本实用新型的装置可以选配体积较小、重量较轻的手持式激光测距仪，各个组件通过带刻度的对中杆将各个装置组合在一起，便于携带和组装。

附图说明

图1为本实用新型实施的测量装置结构简图。其中，1为GNSS接收机、相机，2为激光测距装置，3为电子手簿，4为带刻度的对中杆，5为水准气泡，6为手簿托架。

图2为本实用新型激光测距仪托架的俯视图。其中，7为固定螺丝，8为固定托架，9为对中杆，10为激光测距仪安置位置。

图3为本实用新型激光测距仪托架的正视图。其中，7为固定螺丝，8为固定托架，9为对中杆，10为激光测距仪安置位置。

具体实施方式

下面通过实施例，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

参见图1，本实用新型实施例提供的便携摄影测量装置是一种组合装置，包括GNSS接收机、带有水准气泡的对中杆、激光测距装置、相机、电子手簿、手簿托架。本实用新型的装置最大限度地利用了现有的仪器装置，实际操作过程中可以采用现有的GNSS 接收机、和GNSS接收机的配套的电子手簿等装置，并通过托架或者螺丝固定在对中杆上，便于拆卸和携带。

使用本实用新型实施例提供的便携摄影测量装置时，GNSS接收机用于接收GNSS卫星的信号，测定摄站中心的大致物方坐标；相机用于拍摄影像，获得加密的控制点和待定点的像方坐标，拍摄的影像保存在相机自带的储存器中，后续数据处理应用时可通过数据线传输到电脑上；电子手簿用于和GNSS接收机进行数据传输，得到摄站坐标并支持使用距离交会的方法计算加密点坐标；激光测距装置可以用于测量加密的控制点到摄站的距离，也与电子手簿建立数据传输连接，支持用距离交会的方式加密控制点；手簿托架用于将观测手簿固定在对中杆上；带有水准气泡的对中杆用于固定以上装置。

本实用新型将激光测距仪、相机、GNSS接收机和电子手簿结合，各个组件通过带刻度的对中杆组合在一起。使用本装置可以通过距离交会方法加密控制点，再利用加密的控制点坐标求解影像的外方元素。

具体实施时，GNSS接收机的天线安置在相机附近，且与相机放置在同一容器中，置于对中杆顶部，具体地，可将GNSS接收机天线单元安置在相机的投影中心附近；电子手簿通过手簿托架安装在对中杆上易于作业人员操作的位置。将对中杆放置于待定点上且水准气泡居中时，控制点与GNSS接收机的天线中心位于同一铅垂线上，保证控制点的平面坐标同GNSS接收机测定的坐标相同，高程可由GNSS接收机测定的高程归算得到。激光测距装置通过托架固定在对中杆上，且能够在对中杆上滑动。在对中杆上标记任意一点到对中杆底部的高度，使激光测距装置在对中杆上滑动时，可以根据标记的高度读数和GNSS观测得到的坐标值快速确定加密点的高程。具体实施时，可以在对中杆上使用油漆按照一定的间隔标记任意一点到对中杆底部的高度。

实施例使用的固定托架俯视图如图2所示，正视图如图3所示。通过调节固定螺丝的松紧程度可以调整托架与对中杆的紧密程度。在需要调整激光测距装置和托架的高度时，将固定螺丝向外旋出，此时固定托架与对中杆之间的联系较松，激光测距装置可以随托架沿对中杆上下移动；当需要固定激光测距装置开始测量时，将固定螺丝内旋，使螺丝与对中杆紧密接触，产生摩擦力，支撑激光测距装置使之不下滑，稳定在该位置。

作为优选的，可以采用带瞄准镜的手持式激光测距仪。这种装置能够适应不同光线亮度的测量环境，使测量结果更加准确。

具体实施时，GNSS接收机和电子手簿可以采用市面上已有的任意一种测地型接收机及其配套的电子手簿，如Trimble R8及与之配套的电子手簿；激光测距装置可以采用市面上任意一种测量精度可以达到毫米级精度的产品，例如Lecia D1激光测距装置；对中杆可以采用南方测绘2.2m对中杆等；相机可以使用Lecia CH61相机头等。

具体实施时，根据各有源部件需要连接并供电，具体实现可参见相应装置产品说明书，本实用新型不予赘述。具体实施时，本领域技术人员可选择其他具体芯片实现各模块，同样在本实用新型的保护范围内。

本实用新型要求保护装置硬件设计，不涉及软件方面的改进。使用本实用新型装置进行测量可采用现有的测量方法。

为便于本领域技术人员实现参考起见，提供使用本实用新型装置进行测量工作的建议方式：

利用GNSS接收机获取摄站中心的概略坐标，同时也可利用距离交会的方法对控制点进行加密(文献CN105445774A)，利用这些加密的控制点坐标对影像的外方元素进行修正，得到较为精确的值。求得外方元素后，使用待定点在影像上的坐标，通过光束法或点投影系数法确定其物方坐标。因此，在视觉上能够看到待定点的情况下就可以测定其物方坐标，实现真正的“可见即可测”。除此之外，如果有符合要求的地面控制点，也可直接使用地面控制点进行绝对定向求解外方元素，可使用文献(张剑清，潘励等.摄影测量学.武汉:武汉大学出版社,2009)中提到的方法较为快速地求得待定点的物方坐标。

本实用新型将GNSS接收机、激光测距装置与相机结合，因此在待定点卫星观测环境较差的情况下使用时，本领域技术人员可在周围选取观测条件较好的位置用GNSS技术和距离交会技术加密控制点，并在加密点上使用相机拍摄含有待定点的相片。加密的控制点具有较高精度，因此能够经平差解算得到较为准确的外方元素。现有技术通常使用IMU获取相机倾角，其测量得到的角度观测值精度不足。综上，使用本实用新型提出的装置进行测量，摆脱了对角度观测值的依赖，仅需在待定点周围加密少量控制点，且控制点仅需满足卫星观测条件较好和能够看到待定点两个条件。

若待定点分布较为密集，仅拍摄两张或以上相片就能够将所有的待定点根据中心投影的法则投影到相片上。用户使用本实用新型装置进行拍摄后，后续数据处理能够根据共线方程构建误差方程，通过光束法平差或点投影系数法一次解算所有待定点坐标，能够批量化处理，作业方便、快速。

并且，本实用新型提出的装置方案只需要一个相机即可用于进行测量工作。成本相对较低，携带、安置更加简单，但在使用操作时需在两个独立的控制点上放置仪器拍摄影像。在实际测量工作中经常会遇到目标距离较远的情况。现有技术同时利用两个相机进行测量，但两个镜头的相对位置和倾角关系是固定的，这时仍然需要在待定点周围的两个点上进行观测(文件CN107084710A)。在这种情况下，本实用新型提出的装置虽然减少了一个相机，但并不增加额外观测步骤。

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的。因此本实用新型包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。

Claims (6)

1.一种GNSS与相机结合的便携摄影测量装置，包括GNSS接收机、相机和对中杆，GNSS接收机和相机都安装在对中杆上，其特征在于：设置激光测距装置，激光测距装置能够沿对中杆上下滑动，在对中杆上设置标记激光测距装置到对中杆底部高度的刻度。

2.根据权利要求1所述一种GNSS与相机结合的便携摄影测量装置，其特征在于：设置手簿托架，通过手簿托架将GNSS接收机的配套电子手簿固定在对中杆上，GNSS接收机、激光测距装置分别与电子手簿建立数据传输连接。

3.根据权利要求2所述一种GNSS与相机结合的便携摄影测量装置，其特征在于：电子手簿通过手簿托架安装在对中杆上易于作业人员操作的位置。

4.根据权利要求1所述一种GNSS与相机结合的便携摄影测量装置，其特征在于：激光测距装置采用带瞄准镜的手持式激光测距仪。

5.根据权利要求1或2或3或4所述一种GNSS与相机结合的便携摄影测量装置，其特征在于：只设置一个相机，GNSS接收机与相机放置在同一容器中，置于对中杆顶部。

6.根据权利要求5所述一种GNSS与相机结合的便携摄影测量装置，其特征在于：对中杆上带有水准气泡，将对中杆放置于待定点上且水准气泡居中时，待定点与GNSS接收机的天线中心位于同一铅垂线上。