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三維測量范文第1篇

關(guān)鍵詞：三維放樣測量；斷面測量；技術(shù)問題；方法和措施

1.概述

水電工程施工測量工作量大，特別是在開挖施工階段，既要進行開挖輪廓放樣測量，又要進行斷面計量測量，且該階段往往設(shè)計變更較多，更增加了測量的工作量?，F(xiàn)在土石方施工的機械化程度越來越高，施工速度越來越快，要求測量工作快速準確，并且能很快地提供測量成果，而傳統(tǒng)的測量方法已很難滿足這樣的要求，本文介紹的測量方法已在實際施工中得以成功應(yīng)用，對解決以上問題很有借鑒作用。

2.直線段邊坡開挖線的放樣

2.1存在問題

在土石方開挖工程中，有很大一部分的開挖輪廓都是直線，設(shè)計圖紙一般都給出了開挖邊坡坡比，以及某一高程面上距中軸線的寬度。在施工中有的測量人員不懂得如何進行這種情況下的測量方法，要么只考慮了寬度而忽略了坡度，或者只考慮了坡度而忽略了寬度，按這種放樣數(shù)據(jù)進行施工，必然難以滿足設(shè)計要求，最后的結(jié)果將是返工，給施工方造成重大的經(jīng)濟損失。

2.2解決問題的方法

對這種直線段既帶邊坡又帶距中軸線的寬度的放樣測量，實際只需將各控制點的測圖坐標換算成需放樣的以中軸線為縱軸、垂直于該直線的線為橫軸的坐標系下的施工坐標即可。因為設(shè)計給出的數(shù)據(jù)都是相對數(shù)據(jù)，所以根據(jù)三維測量坐標數(shù)據(jù)，在實際工程測量放樣中，將測量儀器安置在任意控制點上，按公式（1）、（2）計算來控制放樣的開挖邊線位置，不論什么情況都不會發(fā)生問題。

該點距中軸線的理論寬度：

D=（H-H0）m+a （1）

該點距中軸線的實測值與理論值之差：

d=E±D （2）

（2）式中的“+”、“-”號視點的位置而定，測點在中軸線左側(cè)取“-”號，在右側(cè)時取“+”號。式中各符號的意義：D為該點距中軸線的理論寬度；H為該點的實測高程；H0為該點建基面上高程（由設(shè)計給出）；m為該點設(shè)計坡比； a為該點設(shè)計底部寬度；d為該點距中軸線實測寬度與理論寬度之差；E為該點處距中軸線的實測寬度。

在實際放樣中，只需按（2）式控制，由測站人員指揮立尺（鏡）人在垂直于中軸線上移動，直到D=E為止，則該點的位置就是既滿足設(shè)計坡比要求又滿足設(shè)計底寬要求的開挖邊線位置，或在某一允許值范圍內(nèi)。

3.曲線段邊坡開挖的放樣

3.1存在問題

對曲線的放樣，在很多書籍、文獻中都有介紹，但這些都是基于平面問題的施工放樣，在實際施工中，特別是水利水電工程，點與點高差可在幾十上百米之間，放樣不可能是平面，大部分是要基于三維坐標問題考慮放樣方法。

3.2解決問題的方法

在開挖平面圖中，曲線段與直線段一樣，設(shè)計都給出了相應(yīng)的參數(shù)，如曲線的圓心坐標（x0，y0）、圓心角（θ）、半徑（R）等，在某一成型高程面的半徑大部分需要測量人員自己解析出來。與直線段相類似，首先將各控制點、曲線圓心點、拐點（曲線段與直線段結(jié)合點）測圖坐標（xi，yi）換算為施工坐標（xi″，yi″），在放樣測量前先在室內(nèi)計算好除圓心外各拐點的樁號和偏軸距（當(dāng)曲線的放樣邊緣線是與中軸線平行的則只需計算偏軸距，放樣邊緣線是垂直中軸線的則只需計算樁號，究竟是平行還是垂直中軸線從開挖平面圖中就可能確定）等曲線放樣范圍數(shù)據(jù)。在實際工程測量放樣中，將測量儀器安置在任意控制點上，按公式（3）、（4）、（5）計算來控制曲線段放樣邊線位置，非常方便。

該點距曲線圓心的理論半徑值：

R=（H- H0）m+r （3）

該點距曲線圓心的實測半徑值：

（4）

該點距中軸線的實測值與理論值之差：

r= R-R （5）

式中R為該點距曲線圓心的理論半徑；R為該點距曲線圓心的實測半徑；H為該點的實測高程；H0為該點要開開挖到某一高程面上設(shè)計高程；m為該點處的設(shè)計坡比；r為圓心至開挖坡腳線距離：r該點測距理論半徑與實測半徑之差；xi″、yi″為該點的實測坐標x0″、y0″為曲線圓心點坐標。

按照（3）、（4）兩式計算，在實際放樣中，先將要放樣的某一高程面上的曲線邊樁點平面位置在地面測設(shè)出來（此僅僅是個標示范圍的作用），然后只需按（5）式控制，由測站人員指揮立尺（鏡）人在曲線范圍上移動，直到R = R、及樁號或偏軸距與設(shè)計一致為止，則該點的位置就是既滿足設(shè)計坡比要求又滿足設(shè)計底寬要求的開挖邊線位置，或在某一允許差值范圍內(nèi)。

4.計量橫斷面的測量和放樣

3.1存在問題

計量斷面測量不僅要檢查開挖斷面是否滿足設(shè)計要求，而且還要為經(jīng)營結(jié)算提供計量依據(jù)，其外業(yè)和內(nèi)業(yè)工作量都較大，外業(yè)測量成果出不來，內(nèi)業(yè)工作無法進行。一般的斷面測量方法是把儀器安置于所測斷面上逐個斷面地測，速度慢，勞動強度大。

3.2解決問題方法

計量橫斷面的測量和放樣與前述的的兩種放樣方法類似，同樣是先將各控制點測圖坐標換算為施工坐標系坐標，在進行斷面測量時將測量儀器安置在任意控制點上進行任意斷面的測量。測量儀器如果是經(jīng)緯儀配合測距儀或經(jīng)緯測距法，則應(yīng)按相應(yīng)的坐標計算公式計算出所測點的三維坐標，全站儀就不用另外計算，根據(jù)三維坐標數(shù)據(jù)只需控制標尺（或棱鏡）處所測樁號斷面上，或在某一充許差值范圍內(nèi)。采用這種方法進行計量斷層的測量給測量人員帶來很大方便。

5.結(jié)束語

三維測量范文第2篇

關(guān)鍵詞：三維激光雷達；測繪；三維空間坐標

1引言

激光雷達技術(shù)最早源于二十世紀六十年代激光技術(shù)誕生之初的研究，但將其用于獲取三維信息成像卻是二十年之后，即從上個世紀八十年代開始著手研究并發(fā)展至今。在國內(nèi)，激光雷達的硬件研究仍處于起步階段，現(xiàn)有的技術(shù)還無法滿足測量范圍及精度要求。由于沒有高精度的INS系統(tǒng)以及性能激光強度，激光功率，脈寬，測距精度可靠的激光測距裝置，至今國內(nèi)還沒有成熟的激光雷達系統(tǒng)出現(xiàn)。但目前國內(nèi)的研究工作者在相關(guān)領(lǐng)域方面的研究己經(jīng)有了一定的成績，北京遙感應(yīng)用研究所李樹楷教授研究的機載激光掃描測距成像系統(tǒng)原理樣機于1996年完成，將激光測距儀與多光譜掃描成像儀集成于同一系統(tǒng)中，通過硬件實現(xiàn)了數(shù)字高程模型和遙感影像的精確匹配，直接獲取地學(xué)編碼影像。武漢大學(xué)李清泉教授研制開發(fā)了主要用于堆積測量地面激光掃描測量系統(tǒng)，天津大學(xué)葉聲華教授所在的精密測試技術(shù)及儀器國家重點實驗室也對激光雷達做了深入研究并取得了顯著成果。

2三維激光雷達測量原理

三維激光雷達是以發(fā)射激光束探測目標的空間三維球坐標的雷達系統(tǒng)。采用相干測角、調(diào)頻測距原理，向目標發(fā)射探測信號，然后將接收到的從目標反射回來的回波信號與發(fā)射信號進行比較嗎，作出適當(dāng)處理后可獲得目標的球坐標。

2.1空間點三坐標測量

空間點三坐標激光雷達是基于球坐標進行測量，即通過激光調(diào)頻測距獲知空間點P的距離p，通過掃描頭的方位俯仰兩個軸上的圓光柵獲知空間點方位和俯仰角度α和β，如圖1所示，得到被測空間點P的三維坐標計算公式為

（1）

式中p為空間距離，采用調(diào)頻相干測距方法測量。為P與XY平面的夾角，α為P在XY平面的投影與X方向的夾角。三維激光雷達測得點的球坐標（p，α，），通過（1）式坐標變換得到了在以激光雷達位置為原點的笛卡爾坐標系中的三維坐標（x，y，z）。

2.2 掃描測量

激光掃描測量是通過調(diào)整激光雷達掃描頭的方位、俯仰運動來實現(xiàn)的。激光雷達測量時將激光掃描測量系統(tǒng)安裝到支撐底座上，對待測物進行俯仰和方位的掃描并獲得其點云數(shù)據(jù)，通過軟件對點云的采集，預(yù)處理，插補，縫合，重構(gòu)等步驟得到試件的實體模型。最后針對得到的實體模型進行解析，從而得到需要的測量參數(shù)，也可以直接針對處理后的點云數(shù)據(jù)進行操作。求得被測參量，激光掃描測量原理如圖2所示。

3 三維激光雷達技術(shù)的工作流程

（1）有效獲取原始飛行數(shù)據(jù)。三維雷達測距系統(tǒng)沿著線路走廊進行飛行，將輸電線路空間的位置數(shù)據(jù)進行實時記錄。原始飛行數(shù)據(jù)主要包括激光掃描數(shù)據(jù)，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)據(jù)，激光反射強度信息，回波數(shù)據(jù)以及原始數(shù)碼影像。

（2）航線重構(gòu)。航線重構(gòu)主要是拼接后期的航帶，并提供有效的數(shù)據(jù)支持作用。同時利用 GPS聯(lián)合差分解算，可以將飛機飛行軌跡進行有效確定，并保證著精確性。

（3）消除激光數(shù)據(jù)系統(tǒng)中的誤差和異常。在獲取激光原始數(shù)據(jù)后進行處理時必須將激光數(shù)據(jù)系統(tǒng)中的誤差和異常進行有效消除。

（4）將激光點三維空間坐標進行有效計算?？梢赃\用軟件算法聯(lián)合處理飛機GPS軌跡數(shù)據(jù)，激光測距數(shù)據(jù)等方面，然后可以計算出各個測點的三維坐標數(shù)據(jù)。

（5）航帶拼接。實施航帶拼接可以增強線路重疊區(qū)域數(shù)據(jù)的精確性，提高接邊地物的連貫性。

（6）識別和擬合線路。在識別和擬合線路過程中，需要提取部分線路，這時可以利用軟件濾波和分類算法方法，并可以有效連接空間線路上存在的缺失部分。

（7）人工交互編輯。采用人工交互編輯！主要是為了消除自動算法中失效的激光點，同時也將沒有正確分類的激光點以及沒有正確濾掉的激光點進行消除。

（8）測量線路和地面的距離。在測量線路和地面距離時可以使用人工交互編輯和自動算法也可以將預(yù)警結(jié)果顯示出來。

4 機載激光雷達系統(tǒng)的應(yīng)用

（1）測制帶狀目標地形圖

包括道路測量，道路規(guī)劃和設(shè)計；輸電線路，海岸侵蝕監(jiān)測，海岸地帶管理，交通運輸，河道和水資源，交通管理，測繪鐵路線路，光纜鋪設(shè)，煤氣管道，溝渠等。西南交通大學(xué)的梁策研究了基于LIDAR數(shù)據(jù)獲取鐵路縱橫斷面的方法，利用激光雷達數(shù)據(jù)獲取Tin模型再從Tin模型中獲取鐵路截面，并開發(fā)了鐵路縱橫斷面獲取軟件。

（2）災(zāi)害調(diào)查與環(huán)境監(jiān)測

主要應(yīng)用于自然災(zāi)害（如咫風(fēng)、地震、洪水等）的災(zāi)后快速、及時、準確的評估和響應(yīng)。美國宇航局戈達德航天飛行中心（GSFC）自1993年就利用機載激光雷達測量格陵蘭冰原厚度。從1998年到1999年，又在同樣的飛行路線上測量冰原厚度。利用兩次測得的數(shù)據(jù)，并綜合氣溫變化、冰原內(nèi)積雪程度以及降雨量等因素來計算冰原融化速度。中國水利水電科學(xué)研究院的何秉順研究了三維激光掃描技術(shù)在堰塞湖地形快速測量中的應(yīng)用，對汶川大地震造成的安縣肖家橋、罐灘堰塞湖地形變化進行了測量和分析。

（3）海岸地區(qū)測繪

包括淺海水測量，海岸線測繪，海岸侵蝕的動態(tài)監(jiān)測。美國、加拿大、澳大利亞、瑞典等國為淺海地形測量發(fā)展的低空機載系統(tǒng)，使用了機載激光雷達系統(tǒng)，飛行高度為500――600m，直接進行測距與定位，最終得到淺海地形（或DEM）。比較典型的是美軍現(xiàn)用的一種獨具特色的激光掃描水下地形測量系統(tǒng)，采用激光雷達技術(shù)實施遠距離量測淺海深度并測繪海岸地帶的地形，監(jiān)測海岸侵蝕等。

（4）森林資源調(diào)查

激光雷達系統(tǒng)主要應(yīng)用于利用機載激光雷達技術(shù)提取森林地區(qū)DEM和推求森林植被參數(shù)。機載激光雷達能同時獲得樹冠底部的地形信息及樹高信息。通過數(shù)據(jù)后處理，可分析植被覆蓋并對其加以分類，可計算樹高、樹種及其林木體積，可動態(tài)監(jiān)測植物的生長情況，以及提取真實數(shù)字地面模型。中國測繪科學(xué)研究院的李英成提出了一種適用于森林地區(qū)LIDAR數(shù)據(jù)濾波的算法，能在中等復(fù)雜地形的林區(qū)有效剔除粗差點、確定樹木點云、地面點云。

（5）城市三維建模

隨著“數(shù)字城市”的發(fā)展，三維城市數(shù)據(jù)的自動采集是一個重要環(huán)節(jié)，除了數(shù)字攝影測量外，從激光雷達數(shù)據(jù)直接獲取建筑物的三維信息變得越來越重要。美國普度大學(xué)Alharhty等人對具有兩次反射距離的純激光測距點提取建筑物進行了研究，通過漸進濾波方法進行建筑物三維信息的提取，提出了基于兩次回波信息的漸進濾波提取建筑物。荷蘭代夫特大學(xué)Vosselman等人根據(jù)點云和地平面信息來重建三維建筑物模型進行深入研究，采用三維Hough變換從不規(guī)則分布的點云中提取屋頂面的信息。

5 結(jié)語

利用三維激光雷達測量是一種高效率、高精度的新方法。它具有傳統(tǒng)測量方法不可比擬的優(yōu)越性。速度快，自動化程度高，勞動強度低，精度高。激光雷達掃描所獲取的數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)點密度高，完全能夠反映物體的表面特征，從而可以相當(dāng)精確地計算體積，解決了常規(guī)測量方法所不易解決的表面近似誤差等問題。

參考文獻：

[1] 張秀達，嚴惠民，羊華軍，李燕.半正弦相關(guān)型三維激光雷達[J].光子學(xué)報，2009，38（2） ： 254-258.

三維測量范文第3篇

Abstract： A new three—dimensional probe data acquisition circuit is designed for CNC gear measuring center. Sensing circuit of Linear Variable Differential Transformer （LVDT） is designed based on AD698. Signal conditioning circuit and A/D transfer circuit based on AD7982 are designed. ADC interface circuit， central processing circuit and USB interface circuit also are designed. The new circuit send measuring result with digital data， thus the stability and reliability of the system are improved greatly.

關(guān)鍵詞： 三維測頭；差動變壓器；信號調(diào)理；USB接口

Key words： 3D probe；Differential Transformer；Signal Conditioning；USB interface

中圖分類號：TG86 文獻標識碼：A 文章編號：1006—4311（2012）27—0017—03

0 引言

CNC齒輪測量中心不同于普通的三坐標測量機，它對動態(tài)測量的速度和精度要求更高，需要對電感側(cè)頭三路信號進行同步采集，測頭是CNC齒輪測量中心的關(guān)鍵部件之一，它的精度直接影響測量中心的測量精度[1]，測頭的數(shù)據(jù)采樣速率也是影響測量中心的速度的主要因素。目前絕大所屬CNC齒輪測量中心采用一維模擬電感測頭[2]，一些高端CNC齒輪測量中心采用三維模擬電感測頭[3—5]。

近年來，許多研究人員研究了各種三維測頭[6—10]，但模擬式電感側(cè)頭依然應(yīng)用最為廣泛。目前市場上三維電感測頭基本依靠進口，同時，模擬式測頭在應(yīng)用中存在對環(huán)境和走線要求高，抗干擾能力差等問題，針對這一不足，本文設(shè)計了一種智能三維測頭電路系統(tǒng)，完成電感信號采集、處理和數(shù)字化傳輸，提高了測頭的集成度和智能成都，其數(shù)字傳輸方式提高了側(cè)頭信號的抗干擾性，為進一步簡化CNC齒輪測量中心測控電路，提高測量精度和穩(wěn)定性奠定了基礎(chǔ)。

1 信號調(diào)理電路

差動變壓器（LVDT）位移傳感器是一種精密的位移檢測部件，利用電磁感應(yīng)原理將機械位移變化轉(zhuǎn)換成電信號輸出。具有結(jié)構(gòu)簡單、精度高高、線性好，抗干擾性好的特點，在CNC齒輪測量中心上有著廣泛的應(yīng)用。

根據(jù)差動變壓器的位移測量原理，需要的電路主要有激勵信號產(chǎn)生電路，差動整流電路和方向辨別的相敏檢波電路。激勵信號送入LVDT的初級線圈，然后次級線圈感應(yīng)的信號通過相敏解調(diào)電路和濾波電路，經(jīng)過運放電路處理后送入A/D轉(zhuǎn)換器。

AD698是美國ADI公司生產(chǎn)的專門用于LVDT場合的單芯片信號調(diào)理電路。與LVDT配合，能將機械位移高精度的轉(zhuǎn)換為單極性或雙極性電壓。并且AD698具有LVDT檢測電路所有的電路功能，只需要簡單的元件即可。AD698的應(yīng)用簡圖如圖1所示。

另外，AD698采用的是比率譯碼的方式，即通過計算次級電壓與初級電壓的比率來確定LVDT的位置和方向，所以溫漂對激勵信號造成的變化不會影響測量精度，測量穩(wěn)定性好。

2 硬件電路

LVDT的信號處理電路主要結(jié)構(gòu)如圖2所示。包含了模擬信號處理電路，A/D轉(zhuǎn)換電路，ADC數(shù)據(jù)接口電路和USB接口電路。

2.1 模擬信號處理電路 LVDT包含一個初級線圈和兩個次級線圈。初級線圈接AD698的正弦波激勵源，兩個次級線圈反向串聯(lián)。當(dāng)LVDT內(nèi)的磁芯移動時可改變線圈之間的耦合磁通，產(chǎn)生不同幅值的交流電壓信號。

AD698通過內(nèi)部的正弦波振蕩器和功率放大器來驅(qū)動LVDT，輸出頻率在20Hz～20kHz可調(diào)，幅值在2V～24V可調(diào)，總諧波失真的典型值為50dB。

再通過兩個同步解調(diào)將初級線圈信號B和次級線圈信號A送入AD698，計算B和A的比率。這種方式同時消除了激勵源的漂移對測量結(jié)果的影響。

由于LVDT處于零位時，A通道可能為0V，所以A通道解調(diào)器有B通道觸發(fā)。同時通過一個相位補償網(wǎng)絡(luò)給A通道增加一個相位超前或滯后量，用于補償LVDT初級對次級的相位偏移。

A、B兩個通道信號被解調(diào)和濾波后，通過除法電路計算比率A/B。除法器輸出的是占空比為A/B的矩形波形，通過500μA的恒流源轉(zhuǎn)換為電壓值。傳遞函數(shù)為：

VOUT=IREF×■×R2

三維測量范文第4篇

關(guān)鍵詞：傾斜攝影測量；三維建模；單斜片測量

中圖分類號：O353.5 文獻標識碼： A

引言:近年來，國際地理信息領(lǐng)域?qū)鹘y(tǒng)航空攝影技術(shù)和數(shù)字地面采集技術(shù)結(jié)合起來，發(fā)展了一種稱為機載多角度傾斜攝影的高新技術(shù)，簡稱傾斜攝影技術(shù)。傾斜攝影技術(shù)通過在同一飛行平臺上搭載多臺或多種傳感器，同時從多個角度采集地面影像，從而克服了傳統(tǒng)航空攝影技術(shù)只能從垂直角度進行拍攝的局限性，能夠更加真實地反映地物的實際情況，彌

補了正射影像的不足，通過整合POS、DSM 及矢量等數(shù)據(jù)，進行基于影像的各種三維測量?；谌搜垡曈X適合于觀察傾斜透視像片的特點，傾斜影像測量技術(shù)更適合于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境應(yīng)用。針對傾斜攝影數(shù)據(jù)的特點，人們進行了多方面的研究探討。該技術(shù)可廣泛應(yīng)用于測繪、國土安全、城市管理等領(lǐng)域。

1、機載多角度傾斜攝影簡述

機載多角度傾斜攝影測量系統(tǒng)是新一代攝影測量系統(tǒng)。其主要內(nèi)容包括傾斜攝影數(shù)據(jù)獲取技術(shù)和相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)。該系統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取部分一般由5個數(shù)碼相機組成，包括1個垂直攝影相機和4個傾斜攝影相機，系統(tǒng)還可將攝影相機與機載GPS接收機、高精度IMU 進行高度集成。攝影相機用來提供影像信息，而GPS、IMU 則分別提供位置和狀態(tài)信息。通過在系統(tǒng)中集成定位定姿設(shè)備或進行空中三角測量處理可為每張拍攝的影像提供位置姿態(tài)信息用于后續(xù)的數(shù)據(jù)處理。傾斜攝影測量系統(tǒng)是數(shù)字制圖方面的一個重要突破，它使得“非現(xiàn)場”測量和分析不僅可在模型上進行，而且也可在傾斜航片上進行。通過攝影測量方式獲得的垂直正射像片和傾斜正射像片被整合到一個所謂的“場景文件”中，而“場景文件”則提供了對任一地塊、建筑物、構(gòu)筑物及特征物的多維度、多視向的觀察。國外在上世紀90年代就開始了對傾斜攝影測量系統(tǒng)的研究，目前該技術(shù)正成為研究的熱點和市場的應(yīng)用方向。美國Pictometry公司是世界上最早研究傾斜攝影技術(shù)的公司。目前Pictometry公司的傾斜攝影系統(tǒng)已在北美、歐洲得到廣泛的應(yīng)用，該類系統(tǒng)所具有的特點對人們使用地理空間信息的方式產(chǎn)生著很大的影響。它在美國的早期成功是用于突發(fā)事件方面的應(yīng)用，而真正的發(fā)展始自于與微軟的合作，并被集成進微軟公司開發(fā)的Bing Maps之中。Google Earth也可能集成大角度的傾斜影像。經(jīng)過地理參考定位的傾斜影像拓展了傳統(tǒng)垂直影像的特性，提供了獨特的透視觀測方式，基于影像的三維測量系統(tǒng)具有如下的作用：①直接觀測到建筑物的立面，垂直影像上是很困難或不可能的；②能夠在影像上直接測量物體的高度、長度、面積等；③改善了對電桿、燈桿等物體的識別，而要在正射影像上進行這些識別是很困難的；④改善了非地圖專業(yè)人員對地理信息的“可讀性”；⑤擴展了以傾斜影像的3D觀測GIS數(shù)據(jù)的方式。

2、基于傾斜攝影數(shù)據(jù)的三維測量技術(shù)

傾斜攝影測量系統(tǒng)三維建模的主要目標是，基于多角度傾斜相機攝影數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)飛行拍攝的影像、拍攝時同步記錄的POS數(shù)據(jù)、該區(qū)域DSM 數(shù)據(jù)、矢量圖形數(shù)據(jù)等資料，進行必要的加工處理，建立基于機載多角度傾斜攝影影像的三維測量系統(tǒng)。其主要內(nèi)容如下。

（1）利用POS進行傾斜攝影高精度空中三角測量利用航拍時同步記錄的POS數(shù)據(jù)，研制開發(fā)高精度光束法區(qū)域網(wǎng)平差程序模塊，計算每幅影像的內(nèi)外方位元素及檢校參數(shù)等，計算立體測圖所需的定向點、連接點等。

（2）影像數(shù)據(jù)及輔助數(shù)據(jù)管理與檢索針對傾斜攝影系統(tǒng)拍攝的大量影像及位置姿態(tài)

數(shù)據(jù)等，建立數(shù)據(jù)管理與檢索模塊。為后續(xù)處理提供該類數(shù)據(jù)的訪問接口。

（3）DSM 數(shù)據(jù)管理與檢索

針對攝影區(qū)域內(nèi)的大量DSM 數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)管理與檢索模塊。為后續(xù)處理提供該類數(shù)據(jù)的訪問接口。

（4）矢量數(shù)據(jù)管理與檢索

針對攝影區(qū)域內(nèi)的矢量圖形數(shù)據(jù)，建立必要的數(shù)據(jù)管理與檢索模塊。為后續(xù)處理提供該類數(shù)據(jù)的訪問接口。

（5）影像與DSM 融合

在上述處理模塊的基礎(chǔ)上，研制開發(fā)傾斜攝影影像與DSM 數(shù)據(jù)的融合方法，生成高密度彩色點云或三維彩色影像，實現(xiàn)點云彩色化或圖像三維化。

（6）影像與矢量數(shù)據(jù)融合

研制開發(fā)傾斜攝影影像與矢量圖形數(shù)據(jù)的融合方法，實現(xiàn)影像與矢量圖形數(shù)據(jù)的疊置整合。

（7）基于影像的三維測量與建模

在上述處理模塊的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)基于傾斜攝影影像的顯示及交互三維量測，包括（相對）位置、高度、長度、距離和面積等。實現(xiàn)基于傾斜影像的三維建模功能。

（8）基于WEB的查詢應(yīng)用

在上述模塊加工處理數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)基于WEB的查詢?yōu)g覽軟件，實現(xiàn)基于互聯(lián)網(wǎng)的影像三維測量功能。

2.1三維建模技術(shù)

在利用傾斜攝影影像數(shù)據(jù)、POS數(shù)據(jù)、DSM 數(shù)據(jù)及矢量圖形數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，采用如下的技術(shù)路線：通過研制開發(fā)基于POS的傾斜攝影空中三角測量技術(shù)，進一步提高位置姿態(tài)的測量精度，得到每幅影像的方位數(shù)據(jù)；擬采用快速索引技術(shù)實現(xiàn)對多源空間數(shù)據(jù)的管理與檢索，開發(fā)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問接口；采用DSM 數(shù)據(jù)作為多源數(shù)據(jù)配準的幾何基準；利用空間同步原理實現(xiàn)影像數(shù)據(jù)與DSM數(shù)據(jù)及矢量圖形數(shù)據(jù)的配準融合；研究基于影像信息支持的內(nèi)插法進行影像三維化；擬根據(jù)攝影測量幾何約束研究開發(fā)三維建模紋理自動（或半自動）映射方法。

2.2單斜片測量技術(shù)

單斜片測量是在一些基本的測量數(shù)據(jù)產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，能夠?qū)螐埿逼M行某些參數(shù)的應(yīng)用測量，主要包括地物的高度、長度、距離及面積的測量等。

（1）單斜片測量需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料包括5頭相機傾斜攝影影像資料，POS數(shù)據(jù)或空三加密成果（主要是斜片的內(nèi)外方位元素），包含斜片地面覆蓋范圍的測區(qū)DEM、DOM 數(shù)據(jù)等。

（2）單斜片測量的思路

在POS數(shù)據(jù)或空三加密成果及測區(qū)的DEM、DOM 數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，建立待測量斜片與DOM數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，得到一定意義上的傾斜糾正影像，再對傾斜糾正斜片進行一些相對參數(shù)的測量。

3、實驗結(jié)果與分析

基于上述思想，初步開發(fā)了一個利用傾斜影像數(shù)據(jù)進行三維建模與單斜片測量的軟件系統(tǒng)。開發(fā)環(huán)境采用的操作系統(tǒng)為XP／W7，開發(fā)語言為VC＋＋6．0／VC＋＋2010。下面對軟件系統(tǒng)的基本功能及實驗情況做一下簡單介紹。

3.1加載DOM、DEM 影像由于要實現(xiàn)對傾斜影像的檢索和量測，首先需要加載該區(qū)域的DOM影像，在菜單欄文件目錄下，打開需要加載的該區(qū)域的DOM 影像，同時DEM影像也會自動加載。

3.2計算斜片覆蓋范圍

計算斜片覆蓋范圍所需資料包括對應(yīng)的POS數(shù)據(jù)、內(nèi)方位數(shù)據(jù)、相機大小數(shù)據(jù)和測區(qū)地面的平均高程數(shù)據(jù)。在菜單欄目錄下預(yù)處理斜片覆蓋范圍，打開POS或像片外方位元素數(shù)據(jù)文件對話框，加載外方位元素數(shù)據(jù)，即可計算像片的覆蓋范圍，提示程序正常運行，此時在每個相機文件夾下會自動生成計算出的像片覆蓋范圍結(jié)果文件Photos.cov和Photos.ctp。只有在新加載一個工程時，才需要計算像片的覆蓋范圍，之后如果重新需要加載該工程，則不需要首先計算像片的覆蓋范圍，直接進入下一步即可。

3.3檢索斜片

加載了DOM 影像之后，就可以在DOM 影像上任何區(qū)域檢索出該區(qū)域所有匹配的影像，分為兩部分檢索斜片和檢索列表。單擊該區(qū)域即可檢索出該區(qū)域?qū)?yīng)的像片個

數(shù)。

3.4斜片測量

檢索完像片之后，即可選擇最佳像片進行測量。該軟件在斜片測量方面給出了兩種方法：

一種方法是根據(jù)DEM 確定動態(tài)比例尺，計算長度和面積。測量目錄下有斜片長度和斜片面積兩個命令，可測量任意長度和面積。

結(jié)束語:

機載多角度傾斜攝影測量系統(tǒng)是對單角度攝影測量系統(tǒng)的改進和發(fā)展，通過在一個飛行平臺上搭載多個攝影角度的傳感器或數(shù)碼相機，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)常規(guī)的地表三維測量，而且由于其能夠同時獲取更多的地表覆蓋數(shù)據(jù)，因而能夠大大提高地表三維測量的可靠性和測量精度；還能夠在完成地表三維幾何測量的同時，獲取大量的常規(guī)攝影無法得到的地物立面的紋理信息和幾何信息，其在數(shù)字城市構(gòu)建中具有重要的意義。

參考文獻：

三維測量范文第5篇

關(guān)鍵詞：全站儀；三維地形圖；測繪

1 三維數(shù)字地形圖的特征

三維數(shù)字地形圖也是線劃地形圖，它把地形和地物都看成三維空間對象，用三維離散點表示地物和地貌的空間位置和立體形狀。三維數(shù)字地形圖具有如下特征：它既能反映制圖區(qū)域內(nèi)地球自然表面的高低起伏，又能反映其上地物立體形狀。它是用三維離散點表示地形或地貌以及地物空間立體形態(tài)的矢量地圖，在反映地物的平面位置或大小與豎直方向的高程或高度時，都是按1：1或同一比例尺表示的。它在反映空間地理信息時都是比較精確、細致和詳細的，用比例尺的概念表示就是大比例尺的，如1：500、1：1000和1：200，且通常都是小區(qū)域的。它只能是數(shù)字或電子形式的，不能是紙質(zhì)的。

2 全站儀棱鏡測量測繪三維數(shù)字地形圖的分析

2.1 全站儀棱鏡采集三維數(shù)據(jù)的內(nèi)容與特征

三維數(shù)字地形圖數(shù)據(jù)的采集方法較多，全站儀采集是諸多方法中的一種，但全站儀野外數(shù)據(jù)采集一般工作量比較大，要注意各種技術(shù)人員的密切合作，來提高工作的效率和質(zhì)量。該方法適用于大比例尺、精度要求高的三維空間數(shù)據(jù)，且作業(yè)面積范圍較小的工程。三維地形數(shù)據(jù)采集包括兩個階段，一是：外業(yè)采集，主要是利用全站儀采集地形點的三維空間數(shù)據(jù)。由于受通視條件、勞動強度等因素的影響，只能采集地形特征點的三維空間數(shù)據(jù)，地形特征點一般是指山谷點、山脊點、洼地、山腳點、山頂?shù)鹊取Ｓ捎谶@些特征點的密度不夠和分布不均勻。這樣在對有些地區(qū)的地表高低起伏就很難精確的表示。二是：內(nèi)業(yè)加密，就是將外業(yè)采集的數(shù)據(jù)，通過內(nèi)插的方法對特征點的密度和分布進行有效處理，獲得分布均勻，密度適當(dāng)?shù)牡匦吸c及高程，使其更能詳細的反映地勢的走向。在利用全站儀野外獲取三維地物數(shù)據(jù)測量時，地物底部特征點數(shù)據(jù)的獲取是比較容易的，難點在于怎樣獲取地物頂部特征點數(shù)據(jù)。

2.2 全站儀棱鏡測量三維數(shù)字地形圖的方法

2.1 用全站儀測量水平距離和兩個豎直角，來求地物的高度

此方法在進行測量豎直角時，由于地物很高，受到全站儀望遠鏡仰角的限制，因此要將儀器架在離建筑物較遠的地方，才能進行測量。用全站儀來測量地物的頂部和底部的兩個豎直角和到地物的水平距離計算地物的高度。地物的高度H=h1+h2，其中：h1=s tan(v1)，h2=s tan(v2)。式中：v1-頂部豎直角，v2-底部豎直角，s-水平距離。此方法測量高度的精度取決于測距和角度測量精度，適合用在點狀地物、線狀地物和規(guī)則的面狀地物。

2.2 測量兩個斜距和一個平距，來求地物的高度

該方法在測距離時，同樣遇到如方法1中的影響。用全站儀來測量地物點的頂部和底部的兩個斜距，及到地物的水平距離，利用直角三角形的原理來計算地物的高度。地物高度是：H=h1+h2，其中

式中的s1-頂部斜距，s2-底部斜距，s-水平距離。該方法測量高度的精度取決于測距精度的要求，適合于有高度的點狀地物、線狀地物和規(guī)則的面狀地物。

2.3 全站儀棱鏡測量方法的實驗和精度分析

用全站儀測量因瓦合金尺的高度來進行精度的分析。因瓦合金尺是一等特種?特型專用精密因瓦水準標尺，它主要采用標準CH8008-92因瓦合金帶4J36，線膨脹系數(shù)≤1.3×10-6/℃；米間隔真長與名義差≤±0.02mm；米間隔平均真長≤0.008mm；分米分劃真長與名義長之差≤0.01mm，標尺基本與輔助常數(shù)差及零點高差≤0.015mm，標尺縱軸線與底平面垂直測定≤4″；底平面平直度≤0.015mm；尺身矢距≤2mm；數(shù)字注記為分米和厘米，分劃間隔為10mm和5mm，有正象和倒象兩種。由于它的性能和精度高，可以把它的尺長看作是真值，用全站儀對它進行測量，探討地物高度測量方法的精度。

2.3 測量水平距離和斜距的精度分析

本實驗中高度精度由測距精度影響，因此高度精度為：

式中ms-斜距中誤差，ml-平距中誤差。根據(jù)此公式對下列試驗數(shù)據(jù)進行精度分析。

表1：測量兩個斜距和一個平距來求地物高度的測量數(shù)據(jù)

根據(jù)方法1解算，得到的尺長為1.9988m，和真值相比相差0.0012m。其相對誤差是6/10000。

2.5 不同區(qū)域內(nèi)全站儀的數(shù)據(jù)采集方法

由于野外全站儀測量受到通視條件的限制，在地物比較稀疏的地區(qū)或者小范圍的測量區(qū)域，可以用全站儀采集地物底部特征點的數(shù)據(jù)，同時可以利用全站儀有棱鏡測量法對地物的高度進行測量，不會受到全站儀仰角的限制。在此區(qū)域的數(shù)據(jù)采集利用無棱鏡測量時，效率更高，工作量少，經(jīng)濟較低等特點。在城鎮(zhèn)或地物比較密集區(qū)域，用抽樣采集地物底部特征點法采集地物的頂部特征點的數(shù)據(jù)。此方法就是將全站儀設(shè)置在較高的地方，用無棱鏡測量模式抽樣采集數(shù)據(jù)，獲得上層不同高度頂部特征點的信息。此時進行數(shù)據(jù)采集時和地面上進行數(shù)據(jù)采集時的工作過程是一致的。因此獲取兩層空間數(shù)據(jù)：地物底部特征數(shù)據(jù)和地物頂部特征數(shù)據(jù)。