攝影丈量學

攝影丈量學是研究利用攝影手段獲得被測物體的圖像信息，從幾何和物理方面進行分析處理，對所攝對象的本質提供各種資料的一門學科。　　

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攝影丈量學

國內現有的攝影丈量系統

v-stars 數字攝影丈量系統圖書.攝影丈量學內容簡介前言目錄文摘

攝影丈量學

　從發展的階段看，攝影丈量可分為：* 模擬攝影丈量* 解析攝影丈量* 數字攝影丈量從處理對象看，攝影丈量可分為：* 航空攝影丈量* 衛星攝影丈量* 地面攝影丈量* 近景攝影丈量* 顯微攝影丈量攝影丈量的主要處理過程包括：* 空中三角丈量* 內定向* 相對定向* 盡對定向* 數字地面模型天生* 正射影像天生* 等高線測繪* 地物測繪

國內現有的攝影丈量系統

v-stars 數字攝影丈量系統

V-STARS攝影丈量系統 V-STARS系統概況 V-STARS（Video-Simultaneous Triangulation and Resection System）系統是美國GSI公司研製的產業數字近景攝影三坐標丈量系統。該系統主要具有三維丈量精度高（相對精度可達1/20萬）、丈量速度快和自動化程度高和能在惡劣環境中工作（如熱真空）等優點，是目前國際上最成熟的貿易化產業數字攝影丈量產品。該系統是基於數字攝影的大尺寸三坐標丈量系統，也稱為產業攝影丈量系統（Industrial Photogrammetry System）、數字近景攝影丈量系統、數字近景攝影視覺丈量系統、數字攝影三維丈量系統、三維光學圖像丈量系統（3D Industrial Measurement System）。它通過V-STARS軟體(如圖3)處理採集好的照片來得到待測點的三維坐標，而這些照片是用一個高精度的專業相機（如美國GSI公司的INCA3相機），通過在不同的位置和方向，對同一物體進行拍攝所獲取的， V-STARS軟體會自動處理這些照片，通過圖像匹配等處理及相關數學計算後得到待測點精確的三維坐標。一旦處理完畢,被測對象的三維數據將會進進到坐標系統中,就似乎以前丈量過或者處理過一樣。假如需要的話,V-STARS 軟體還內置了分析工具,三維數據可以被輸出。這些被丈量的物體一般是事先手動貼上回光反射標誌，或者是通過投點器投射上點，或者是探測棒上的點。V-STARS系統技術特點 （1）高精度：單相機系統在10m範圍內丈量精度可以達到0.08mm，而雙相機系統則可以達到0.17mm；（2）非接觸丈量：光學攝影的丈量方式，無需接觸工件；（3）丈量速度快：單相機幾分鐘即可完成大量點雲丈量，雙相機實時丈量；（4）可以在不穩定的環境中丈量（溫度，震動）：丈量時間短受溫度影響小，雙相機系統可以在不穩定環境中丈量；（5）特別適合狹小空間的丈量：只要0.5m空間即可拍照、丈量；（6）數據率高，可以方便獲取大量數據：像點由計算機軟體自動提取並量測，丈量1000個點的速度幾乎與10個點的一樣；（7）適應性好：被測物尺寸從0.5m到100m均可用一套系統進行丈量；（8）便攜性好：單相機系統1人即可攜帶到現場或外地開展丈量工作。V-STARS系統分類 V-STARS系統可採用脫機和在線上二種丈量方式，即單相機系統和雙（多）相機系統，如圖4。根據採用不同的相機又可以分為V-STARS/S（智慧型單相機系統）、V-STARS/E（經濟型單相機系統）和V-STARS/M（智慧型多相機系統）1 智慧型單相機系統V-STARS/S 智慧型單相機系統主要特點是，它不僅提供高精度的丈量，而且便攜。目前的最新型號為V-STARS/S8，主要包括1台丈量型數位相機INCA3、1台筆記本電腦（含系統軟體）、1套基準尺、1根定向棒、1組人工特徵標誌點（定向反游標志），見圖5。 （a）INCA3相機 （b）軟體與附屬檔案 圖5 V-STARS/S8系統 圖6 單相機丈量過程INCA（INteligent CAmera）是GSI公司自主研製的丈量型智慧型相機，它採用高分辨的CCD晶片獲取圖像，內置單片機可以實時對所拍攝的像片進行無損壓縮、標誌點識別等處理工作，穩固的整體機身專為產業現場而設計，表1是最新型號INCA3a的主要技術參數。表1 INCA3a相機技術參數該系統主要用於對靜態物體的高精度三維坐標丈量，丈量時只需要手持相機間隔被測物體一定間隔從多個位置和角度拍攝一定數目的數字像片（圖7），然後由計算機軟體自動處理（標誌點圖像中心自動定位、自動匹配、自動拼接和自動平差計算）得到特徵標誌點的X、Y、Z坐標。V-STARS/S8系統的典型丈量精度（1倍sigma）由原來的5um＋5um/m（採用INCA3相機）已進步到4um＋4um/m（採用INCA3a相機），即10m範圍的丈量精度達到0.044mm。需要重點提出的是，該系統的主要上風是其便攜和高精度，整個系統（包括一個電腦，一個相機和其附屬檔案）可以被裝在兩個箱子中，你可以隨身攜帶，為你的工作提供極大的方便。2 經濟型單相機系統V-STARS/E V-STARS/E是GIS公司進門級的單相機系統。對丈量精度要求不是很高，而又求比較經濟的丈量用戶來說，該系統是比較好的選擇。經濟型單相機系統目前最新型號為V-STARS/E4X，除相機採用尼康D2X之外，其餘配置與V-STARS/S8完全一樣，圖7。但對於V-STARS/E4X系統，它不能升級為雙相機系統。V-STARS/E4X系統的丈量精度為10um＋10um/m。圖7 V-STARS/E4X系統經濟型單相機系統由於採用一般商用相機、丈量精度相對較低，主要套用於對靜態物體的中等精度丈量工作。該系統的主要特點是簡單便攜，而且相對於價格昂貴的V-STARS/S8系統來說，該系統具有盡對的價格上風，另外，用我們的尼康D2X相機拍攝的照片，V-STARS軟體可以直接識別，不但方便而且精度高。3 智慧型多相機系統V-STARS/M 該系統主要用於在不穩定的丈量條件下提供實時丈量。智慧型多相機系統目前的最新型號為V-STARS/M8，它可以採用2台或2台以上的INCA相機，其最為常用的是雙相機系統，主要包括：2台丈量型數位相機INCA3、1台筆記本電腦（含系統軟體）、1套基準尺、1根定向工棒、1套輔助測棒、1組人工特徵標誌點和1套在線上附屬檔案（相機腳架、電纜線和控制器）。如圖8。V-STARS/M8雙相機丈量時通過軟體控制相機拍攝像片，可以同時丈量被測物體上的特徵標誌點集、也可以通過輔助丈量棒實現單點丈量，尤其適合隱躲點丈量。V-STARS/M8系統配合投點器（圖11）使用，則可以實現真正意義上的非接觸式丈量。圖11 雙向＋投點器 實現非接觸式大量點雲丈量由於是通過控制器控制相機同步曝光，故該系統尤其適合動態物體的丈量，包括變形丈量。另外，採用了整體光線束法平差技術，當相機腳架處於不穩定環境（如振動）中時也可以實現高精度丈量。在動態丈量模式下，每移動一次相機，就對被測物體上的標誌點拍攝一組照片，但是，這些點必須是在物體上一些穩定控制點，這樣，相機的移動對丈量產生的影響就可不計。而一般的，這個穩定的控制場是用單相機系統建立的。V-STARS/M8（雙相機）系統的典型丈量精度為10um＋10um/m。V-STARS系統的套用 V-STARS系統在國外航空航天、天線製造，汽車、造船、核產業等諸多領域均有廣泛套用。如圖12。國內代理 V-STRAS系統由鄭州辰維科技有限公司代理，負責產品推廣與銷售。該系統是基於數字攝影的大尺寸三坐標丈量系統，也稱為產業攝影丈量系統、數字近景攝影丈量系統、數字近景攝影視覺丈量系統、數字攝影三維丈量系統、三維光學圖像丈量系統。數字攝影丈量實用系統*鄭州辰維科技有限公司* 武漢適普公司,VirtuoZo * Z/I 公司，ImageStation * LH 公司，Socet Set * Autometric公司， Softplotter * 北京四維公司，JX-4 攝影丈量的套用：* 城市規劃* 工程* 軍事相關學科：* 大地丈量學* 計算機圖像處理* 模式識別* 計算機圖形學* 地理信息系統

圖書.攝影丈量學

作者:張劍清 潘勵 王樹根 市場價：22.00 ·出版社：武漢大學出版社·頁碼：227 頁·出版日期：2003年·ISBN：730703932X ·條形碼：9787307039322 ·開本：16開

內容簡介

本書以真正反映當代攝影丈量的基本原理，方法與內涵，以利於承前啟後，加速攝影丈量學科的發展，為教師都學，學生自主學習提供完整的教學方案，最大限度地滿足教學需要。本書可作為測繪工程專業大學本科了函授的教材，也可供其他相關專業的師生、工程技術職員和研究職員學習參考。

前言

19世紀中葉，攝影技術一經問世，便套用於丈量，攝影丈量學也就誕生了。攝影丈量從模擬攝影丈量開始，經過解析攝影丈量階段，現在已經進進數字攝影丈量階段，實現了攝影丈量從人工操縱到半自動化、自動化處理的過渡。20世紀80年代以來，隨著攝影丈量的發展，攝影丈量的專業課程也從一門課程分成了三門課程：基礎攝影丈量、解析攝影丈量與數字攝影丈量。在王之卓院士著名的《攝影丈量原理》一書出版之後，與攝影丈量三門課程相對應，已出版了《基礎攝影丈量學》、《解析攝影丈量學》1與《數字攝影丈量學》等多套教科書。這些教科書固然具有豐富的內涵並包括了近20年來攝影丈量新的研究成果，但其中一部分教科書包含了相當數目的陳舊理論、儀器、工藝與方法，假如繼續使用這些教材，勢必影響本科生的學習、應試研究生的考學和教師的授課。為了剔除陳舊過期的內容，先容當代攝影丈量的最新研究成果，培養學生的綜合素質和創新能力，急需在原有教材的基礎上重新編寫一本新的《攝影丈量學》教科書，以真正反映當代攝影丈量的基本原理、方法與內涵，以利於承前啟後，加速攝影丈量學科的發展，為教師教學、學生自主學習提供完整的教學方案，最大限度地滿足教學需要，這就是編寫本書的主要目的之一。本書可作為測繪工程專業大學本科和函授的教材。也可供其他相關專業的師生、工程技術職員和研究職員學習參考。本書共分九章。第一、九章由張劍清編寫；第二、三、七章由王樹根編寫；第四、五、六、八章由潘勵編寫，全書由張劍清統稿。由於水平所限，書中可能存在不足與不妥之處，敬請讀者不吝指正。張劍清 潘 勵 王樹根2002年12月於武漢大學

目錄

第一章 緒論1 攝影丈量學的定義與任務2 模擬攝影丈量3 解析攝影丈量4 數字攝影丈量5 當代數字攝影丈量的若干典型題目…… [看更多目錄]

文摘

書摘一、解析空中三角丈量的目的和意義解析空中三角丈量指的是用攝影丈量解析法確定區域內所有影像的外方位元素。在傳統攝影丈量中，這是通過對點位進行測定來實現的，即根據影像上量測的像點坐標及少量控制點的大地坐標，求出未知點的大地坐標，使得已知點增加到每個模型中不少於四個，然後利用這些已知點求解影像的外方位元素，因而解析空中三角丈量也稱攝影丈量加密。採用大地丈量測定地麵點三維坐標的方法歷史悠久，至今仍有十分重要的地位。但隨著攝影丈量與遠感技術的發展和電子計算機技術的進步，用攝影丈量方法進行點位測定的精度有了明顯進步，其套用領域不斷擴大。而且對某些任務則只能用攝影丈量方法才能使題目得到有效的解決。攝影丈量方法測定(或加密)點位坐標的意義在於：(1)不需直接觸及被量測的目標或物體，凡是在影像上可以看到的目標，不受地面通視條件限制，均可以測定其位置和幾何外形；(2)可以快速地在大範圍內同時進行點位測定，從而可節省大量的野外丈量工作量；(3)攝影丈量平差計算時，加密區域內部精度均勻，且很少受區域大小的影響；所以，攝影丈量加密方法已成為一種十分重要的點位測定方法，它主要有以下幾種套用：(土)為立體測繪地形圖、製作影像平面圖和正射影像圖提供定向控制點(圖上精度要求在0．1mm以內)和內、外方位元素；(2)取代大地丈量方法，進行三、四等或等外三角丈量的點位測定(要求精度為厘米級)；(3)用於地籍丈量以測定大範圍內界址點的國家同一坐標，稱為地籍攝影丈量，以建立坐標地籍(要求精度為厘米級)；(4)單元模型中解析計算大量點的地面坐標，用於諸如數字高程模型採樣或樁點法測圖。(5)解析法地面攝影丈量，例如各類建築物變形丈量、產業丈量以及用影像重建物方目標等。此時，所要求的精度往往較高。概括起來講，解析空中三角丈量的目的可以分為兩個方面：第一是用於地形測圖的攝影丈量加密；第二是高精度攝影丈量加密，用於各種不同的套用目的。二、解析空中三角丈量的分類利用電子計算機進行解析空中三角丈量可以採用各種不同的方法。從傳統方法上講，根據平差中採用的數學模型可分為航帶法、獨立模型法和光束法。航帶法是通過相對定向和模型連線先建立自由航帶，以點在該航帶中的攝影丈量坐標為觀測值，通過非線性多項式中變換參數的確定，使自由網納進所要求的地面坐標系，並使公共點上不符值的平……