基于相機像元的不規(guī)則面積近景攝影測量及誤差分析.pdf

1、針對水庫、農(nóng)田、園區(qū)及建筑墻體上不規(guī)則區(qū)域的面積測量問題，提出了一種基于非量測普通數(shù)碼相機像元的不規(guī)則面積測量方法。該方法依據(jù)數(shù)碼相機像元與區(qū)域面積之間的射影幾何關(guān)系，運用普通數(shù)碼相機，以正直攝影方式對不規(guī)則區(qū)域進(jìn)行攝影取值，而后借助計算機通過開發(fā)的軟件平臺獲得面積。改善了人工測量存在的效率低、精度差、勞動強度大，和使用專業(yè)儀器價格貴，技術(shù)專業(yè)要求高的缺點。
　　論文分析了數(shù)碼相機中光傳感器(CCD或CMOS)上的成像像元與水平面

2、上待測對象和垂直面上測量對象之間各自的射影幾何關(guān)系，建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)了具體面積計算公式。通過解析影響攝影精度的因素，采用控制變量法，分別分析了基線、高程、焦距、光圈、攝影距離、對焦點等各參數(shù)對測量精度的影響，并提出了相應(yīng)的解決方案。通過對不規(guī)則區(qū)域面積的實際攝影測量及實驗數(shù)據(jù)的分析，表明了該方法具有較高的精確性和實用性。
　　主要研究的成果如下:
　　1、提出并推導(dǎo)了水平面和垂直面上不規(guī)則區(qū)域面積的測量算法。水平面

3、上:同一橫排的每像元對應(yīng)的待測對象，其橫向?qū)挾群涂v向長度相等;不同橫排的每像元，其對應(yīng)區(qū)域的橫向?qū)挾群涂v向長度均不等。根據(jù)攝影幾何關(guān)系，計算每像元的縱邊和橫邊分別代表的實際長度和實際寬度，便可獲得該像元代表的實際面積。由于同一橫排各像元對應(yīng)的橫向?qū)挾群涂v向長度相等，即可求出同一橫排的所有像元代表的面積。然后由近及遠(yuǎn)，求出各橫排像元代表的實際面積，加以累加獲得總的待測區(qū)域面積。
　　垂直面上:由于攝影鏡頭、成像底片與待測垂直面均為平

4、行關(guān)系，所以垂直面上所有物點到光點的水平垂直距離均相等，這就使得感光底片上不僅同一橫排或同一縱列上的每像元對應(yīng)的實際區(qū)域面積相等，而且不同橫排與不同縱列上的每像元對應(yīng)的區(qū)域面積也相等，即垂直面上所有像元對應(yīng)的區(qū)域小面積均相等。以橫排為單位，由下向上，求出每一橫排像元代表的實際面積，然后累加得出總的待測區(qū)域面積。
　　2、建立了基于VC++平臺的測量應(yīng)用軟件。將像片對以BMP圖像格式導(dǎo)入計算機，在課題研究開發(fā)的VC++軟件平臺上，使

5、用鼠標(biāo)人工操作繪出所需測量區(qū)域的邊緣，并對左右像片中的最遠(yuǎn)點Du及最近點Dd(或最高點Qh跟最低點Q1)進(jìn)行標(biāo)定和配對，便可根據(jù)測量原理由計算機自動計算出待測區(qū)域面積。
　　3、對區(qū)域面積現(xiàn)場拍攝實施方法進(jìn)行了探討。以正直攝影方式對待測區(qū)域進(jìn)行攝影取值，通過分析和校驗基線、高程、焦距、光圈、拍攝距離、對焦點各參數(shù)對測量精度的影響，得出:水平面上布施測量，攝影基線b需滿足0.08ymax≤b≤0.25ymin;焦距f要大，但要保證遠(yuǎn)

6、小于拍攝距離l;拍攝距離l需滿足:0.33(ymax+ymin)≤l≤0.5(ymax+ymin);高程h＜(0.08l+0.2)且最大不超過5m;光圈值F小區(qū)域近距離選小，大區(qū)域長距離選大。垂直面上參數(shù)選取與水平面相似，但高程h應(yīng)盡量與待測區(qū)域中心高度趨近。
　　4、選取不規(guī)則區(qū)域進(jìn)行實際攝影測量，對一維距離和二維面積的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行驗證分析。結(jié)論表明:選取不同距離、高程、焦距、基線長度、光圈值進(jìn)行拍攝，所得一維數(shù)據(jù)會略有不同。一