基于普通数码相机的地形数据快速采集系统-河海大学测绘试验教学中心

1、 常用的常用的DTMDTM数据采集方法有基于全站仪的地面测量方法和基于摄数据采集方法有基于全站仪的地面测量方法和基于摄影经纬仪的地面摄影测量方法。基于全站仪的地面测量的方法在一影经纬仪的地面摄影测量方法。基于全站仪的地面测量的方法在一些地势险峻的山区获得些地势险峻的山区获得DTMDTM原始数据时，其工作量、工作难度以及危原始数据时，其工作量、工作难度以及危险性都很大，而基于摄影经纬仪的地面摄影测量的作业方法则对专险性都很大，而基于摄影经纬仪的地面摄影测量的作业方法则对专业技能和专业设备要求都很高。目前，利用普通数码相机获得业技能和专业设备要求都很高。目前，利用普通数码相机获得DTMDTM数数据

2、的一些量测作业方法都是基于直接线性变换算法，对控制点的个据的一些量测作业方法都是基于直接线性变换算法，对控制点的个数和分布都要求较高，在工程中往往难以得到实际应用。数和分布都要求较高，在工程中往往难以得到实际应用。 针对以上种种不足，我们研究开发了基于普通数码影像的针对以上种种不足，我们研究开发了基于普通数码影像的DTMDTM数数据快速采集系统，包括对普通数码相机可量测化改造的研究、对普据快速采集系统，包括对普通数码相机可量测化改造的研究、对普通数码影像的像对定向方法的研究、对自动采集通数码影像的像对定向方法的研究、对自动采集DTMDTM数据方法的研究数据方法的研究等。系统的主要优点是，在达到

3、精度要求的前提下，外业工作像控等。系统的主要优点是，在达到精度要求的前提下，外业工作像控及拍摄简单轻松、要求的人力较少、作业速度大大提高，另外，要及拍摄简单轻松、要求的人力较少、作业速度大大提高，另外，要求的设备也很简单，即普通数码相机和计算机。系统已经在水电工求的设备也很简单，即普通数码相机和计算机。系统已经在水电工程建设中经过了检验，并获得一致好评。程建设中经过了检验，并获得一致好评。使用普通数码相机拍摄，获取目标影像快速方便；使用普通数码相机拍摄，获取目标影像快速方便；普通数码相机的量测化应用，克服了基于直接线性变换算法对普通数码相机的量测化应用，克服了基于直接线性变换算法对控制点的个数

4、和分布都要求较高的缺陷，大大降低了外业的工控制点的个数和分布都要求较高的缺陷，大大降低了外业的工作量，增强了作业的适用能力和灵活性；作量，增强了作业的适用能力和灵活性；采用独特方法校正普通数码相机构像畸变，提高影像几何质量；采用独特方法校正普通数码相机构像畸变，提高影像几何质量；摄影测量的数字影像处理，系统具有严格的精度控制；摄影测量的数字影像处理，系统具有严格的精度控制；系统具备图像处理、成果输出、成果管理一体化特点；系统具备图像处理、成果输出、成果管理一体化特点；利用改进的影像匹配技术确定定向同名点和自动采集利用改进的影像匹配技术确定定向同名点和自动采集DTMDTM数据数据点，操作简便，快

5、速、准确地获取点，操作简便，快速、准确地获取DTMDTM数据。数据。 系统由六大功能模块组成，依次为数码相机检校模块、系系统由六大功能模块组成，依次为数码相机检校模块、系统输入模块、图像增强处理模块、像对定向模块、统输入模块、图像增强处理模块、像对定向模块、DTMDTM数据采数据采集模块、分析输出模块。如下图所示。集模块、分析输出模块。如下图所示。基于普通数码影像的基于普通数码影像的DTM数据采集系统数据采集系统数码相机检校数码相机检校DTM数据点采集数据点采集系统输入系统输入立体像对立体像对控制点坐标控制点坐标相机参数相机参数数字图像增强数字图像增强像对定向像对定向相对定向相对定向绝对定向绝

6、对定向分析输出分析输出等高线图等高线图三维透视图三维透视图DTM数据点数据点 土石方量计算土石方量计算将不清晰的影像变得清晰或把兴趣特征突出表达的图像处理过程。将不清晰的影像变得清晰或把兴趣特征突出表达的图像处理过程。 影像增强影像增强空间建模实地景观一角实地景观一角 输出的等高线图输出的等高线图输出的三维透视图输出的三维透视图 以本系统在福建霍潼溪水电站坝肩所在的陡峭岩壁进行以本系统在福建霍潼溪水电站坝肩所在的陡峭岩壁进行DTMDTM数据采集数据采集的应用为例，说明的应用为例，说明DTMDTM数据采集的精度。数据采集的精度。 福建霍潼溪水电站坝基所在的陡峭岩壁局部图控制点及检查点分布示意图

7、拍摄位置选在距离岩壁拍摄位置选在距离岩壁150150米左右的正前方河对岸，选取了米左右的正前方河对岸，选取了5 5个控制点个控制点进行像对定向，并设立进行像对定向，并设立8 8个检查点（分布如图个检查点（分布如图1-61-6所示）以检验所示）以检验DTMDTM数据点数据点精度。检查点精度。检查点X X、Y Y、Z Z中误差如下所示：（坐标单位为：米）中误差如下所示：（坐标单位为：米）0.168m 0.193m; 0.174m;ZYX 本系统可以满足一般地形测绘、工本系统可以满足一般地形测绘、工程监测、工程超欠挖计算等的精度要求，程监测、工程超欠挖计算等的精度要求，在工程中的应用能极大提高作业的工作在工程中的应用能极大提高作业的工作效率。本系统提供的基