時(shí)幾何量算的需求。而上方相機(jī)鏡頭中心與RTK天線中心的距離很短，又有水準(zhǔn)氣泡將測(cè)桿調(diào)至鉛垂?fàn)顟B(tài)，因此兩中心間的“臂桿矢量”是一組數(shù)值很小的穩(wěn)定的常數(shù)值，這對(duì)儀器系統(tǒng)的“全站功能”起到非常重要的作用。
[0038]使用本發(fā)明提供的GNSS立體攝像全功能測(cè)繪儀的測(cè)量方法如下:
[0039](1)安裝調(diào)試具有RTK、數(shù)碼相機(jī)和圓水準(zhǔn)器的豎立式測(cè)桿，在工廠工藝水平標(biāo)準(zhǔn)下，確保在測(cè)桿處于鉛垂?fàn)顟B(tài)時(shí)，相機(jī)主光軸呈水平狀態(tài)，基線呈鉛垂?fàn)顟B(tài)。
[0040](2)對(duì)RTK數(shù)碼立體相機(jī)進(jìn)行檢校。首先在室內(nèi)檢校場(chǎng)測(cè)定每個(gè)數(shù)碼相機(jī)的內(nèi)方位元素(主距和主點(diǎn)像坐標(biāo))與畸變差參數(shù)。然后在室外檢校場(chǎng)測(cè)定上下相機(jī)在測(cè)桿處于鉛垂?fàn)顟B(tài)時(shí)的外方位元素，及頂端RTK天線中心與上方相機(jī)鏡頭中心在三維坐標(biāo)系中的距咼矢量。
[0041](3)對(duì)需要施測(cè)的工程場(chǎng)景總體情況進(jìn)行踏堪，制定施測(cè)方案，尤其注意根據(jù)地形或場(chǎng)景情況，布設(shè)雙桿對(duì)測(cè)模式或雙桿并測(cè)模式的站點(diǎn)布設(shè)方案。
[0042](4)進(jìn)行野外實(shí)地測(cè)量，可以按上述步驟(3)的方法，靈活確定實(shí)施方案。
[0043](5)進(jìn)行內(nèi)業(yè)資料整理、提交測(cè)繪成果。
[0044]本發(fā)明提供的GNSS立體攝像全功能測(cè)繪儀可以單桿測(cè)量，也可雙桿聯(lián)測(cè)，包括雙桿對(duì)測(cè)模式和雙桿并測(cè)模式。雙桿聯(lián)測(cè)作業(yè)之效率高于單桿2倍時(shí)間的效率。不失一般性，假設(shè)所采用的相機(jī)焦距為24mm，CMOS芯片上的像元尺寸為5 μ m，按圖2的雙桿對(duì)測(cè)模式，當(dāng)被量測(cè)目標(biāo)處于24m距離時(shí)，成像分辨率為5mm，上下相機(jī)間的基線長為1.2m,即基高比為1: 20，立體影像匹配的精度為0.3像元，則目標(biāo)的量測(cè)精度為
[0045]σ = 0.3 X 20 X 5mm = 30mm
[0046]此精度與RTK的實(shí)地量測(cè)精度相當(dāng)。
[0047]當(dāng)目標(biāo)距離大于24m時(shí)，則應(yīng)該采取圖3所示的雙桿并測(cè)模式。設(shè)并測(cè)的兩桿間距離(此時(shí)為立體像對(duì)基線)為24m，目標(biāo)離測(cè)桿的距離為96m(接近100m)，則基高比為1: 4，成像分辨率為20mm，目標(biāo)點(diǎn)量測(cè)精度為
[0048]σ = 0.3 X 4 X 20mm = 24mm
[0049]這種精度水平在工程中應(yīng)該是很實(shí)用的。
[0050]本發(fā)明提供的測(cè)量儀式可實(shí)現(xiàn)將野外作業(yè)與室內(nèi)作業(yè)柔和銜接。即使用時(shí)，這套儀器系統(tǒng)既可以在野外完成全部碎部目標(biāo)量測(cè)及大地定位；也可以只在野外完成攝影，而將全部碎部目標(biāo)量測(cè)拿回到室內(nèi)進(jìn)行；也可以在當(dāng)天只完成少數(shù)選定的重要目標(biāo)點(diǎn)量測(cè)，而將影像保存下來，等待必要的時(shí)候再補(bǔ)充量測(cè)其他細(xì)節(jié)部件。
[0051]依據(jù)分形理論，實(shí)際場(chǎng)景是無限復(fù)雜的。沒有任何專業(yè)目的是需要全部測(cè)量無限復(fù)雜的全部細(xì)節(jié)的。而所需要選擇的量測(cè)目標(biāo)細(xì)節(jié)是因事而異、因時(shí)而異的。所以這種具有靈活篩選性的測(cè)量模式很切實(shí)際。而且，當(dāng)過了一段時(shí)間，實(shí)際場(chǎng)景發(fā)生部分變化時(shí)，這種模式特別適合于“打補(bǔ)丁”式的修測(cè)。
[0052]這種功能大部分是利用圖3所示的作業(yè)模式完成的。在這種模式下航空攝影測(cè)量的工具軟件(如空中三角測(cè)量，光束法平差軟件)都可在此發(fā)揮作用。這對(duì)于當(dāng)前市場(chǎng)業(yè)務(wù)量較大的街景尤其適用。
[0053]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，本發(fā)明不限于前面圖示說明的實(shí)施方案的細(xì)節(jié)并且本發(fā)明可以以其他具體的形式實(shí)施而不脫離權(quán)利要求及其等同形式的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種GNSS立體攝像全功能測(cè)繪儀，包括衛(wèi)星實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)RTK、數(shù)碼相機(jī)和測(cè)桿，其特征在于，衛(wèi)星實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)RTK終端、數(shù)碼相機(jī)間隔設(shè)置于測(cè)桿之上，衛(wèi)星實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)RTK終端安置于測(cè)桿頂端，緊接其下安裝數(shù)碼相機(jī)，測(cè)桿中部設(shè)置一個(gè)圓水準(zhǔn)氣泡，用于將測(cè)桿調(diào)整至鉛垂線狀態(tài)，所述數(shù)碼相機(jī)的數(shù)量為兩個(gè)以上，其主光軸保持平行。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GNSS立體攝像全功能測(cè)繪儀，其特征在于，所述數(shù)碼相機(jī)的數(shù)量為兩個(gè)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的GNSS立體攝像全功能測(cè)繪儀，其特征在于，所述兩臺(tái)數(shù)碼相機(jī)的主光軸呈水平或向下傾斜一個(gè)微小角度以便攝影近桿地面景觀。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的GNSS立體攝像全功能測(cè)繪儀，其特征在于，兩個(gè)所述數(shù)碼相機(jī)的內(nèi)方位元素，畸變差及兩個(gè)所述數(shù)碼相機(jī)相對(duì)于鉛垂測(cè)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)位置的外方位元素都經(jīng)檢校場(chǎng)精確檢校。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的GNSS立體攝像全功能測(cè)繪儀，其特征在于，測(cè)桿按一般測(cè)量標(biāo)桿分段涂染兩種顏色，既便于識(shí)別，又兼作量測(cè)標(biāo)記。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的GNSS立體攝像全功能測(cè)繪儀，其特征在于，每根測(cè)桿的長度為 2.0 ?2.2mο7.根據(jù)權(quán)利要求2-6任一項(xiàng)所述的GNSS立體攝像全功能測(cè)繪儀的使用方法，包括以下步驟: (1)安裝調(diào)試具有RTK、數(shù)碼相機(jī)和圓水準(zhǔn)器的豎立式測(cè)桿，在工廠工藝水平標(biāo)準(zhǔn)下，確保在測(cè)桿處于鉛垂?fàn)顟B(tài)時(shí)，相機(jī)主光軸呈水平狀態(tài)，基線呈鉛垂?fàn)顟B(tài)； (2)對(duì)RTK數(shù)碼立體相機(jī)進(jìn)行檢校，首先在室內(nèi)檢校場(chǎng)測(cè)定每個(gè)數(shù)碼相機(jī)的內(nèi)方位元素的主距和主點(diǎn)像坐標(biāo)與畸變差參數(shù)，然后在室外檢校場(chǎng)測(cè)定上下相機(jī)在測(cè)桿處于鉛垂?fàn)顟B(tài)時(shí)的外方位元素，及頂端RTK天線中心與上方相機(jī)鏡頭中心在三維坐標(biāo)系中的距離矢量; (3)對(duì)需要施測(cè)的工程場(chǎng)景總體情況進(jìn)行踏堪，制定施測(cè)方案，尤其注意根據(jù)地形或場(chǎng)景情況，布設(shè)雙桿對(duì)測(cè)模式或雙桿并測(cè)模式的站點(diǎn)布設(shè)方案； (4)進(jìn)行野外實(shí)地測(cè)量，可以按上述步驟(3)的方法，靈活確定實(shí)施方案； (5)進(jìn)行內(nèi)業(yè)資料整理、提交測(cè)繪成果。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的使用方法，其特征在于，所述雙桿對(duì)測(cè)模式的構(gòu)思原理在于:一方面雙桿互為定向標(biāo)志點(diǎn)，解決大地定向問題；另一方面雙桿聯(lián)合作業(yè)，互相彌補(bǔ)對(duì)方桿下方和后方的“死角”盲區(qū)；使用雙桿對(duì)測(cè)模式進(jìn)行測(cè)量時(shí)，測(cè)桿Α、測(cè)桿Β兩桿相向而立，其間距在5?20米間，左方的測(cè)桿Α，以上方數(shù)碼相機(jī)(SJ鏡頭中心S為中心建立A桿像空間坐標(biāo)系，上方數(shù)碼相機(jī)(SJ的主光軸為Z軸，上方數(shù)碼相機(jī)(SJ上方與鉛垂線重合的方向?yàn)閅軸，按右手系規(guī)則像片橫軸平行的方向?yàn)閄軸，如此建立的坐標(biāo)系與攝影測(cè)量系中常用的像空間坐標(biāo)系規(guī)則一致，只是Z軸由鉛垂改為水平而已，測(cè)桿A的一對(duì)相機(jī)經(jīng)檢校場(chǎng)標(biāo)定，下方數(shù)碼相機(jī)(S2)相對(duì)于上方數(shù)碼相機(jī)(SJ的6個(gè)相機(jī)外方位元素都可精確已知，因此實(shí)地測(cè)量時(shí)，在上下兩數(shù)碼相機(jī)立體像對(duì)范圍內(nèi)的所有碎部目標(biāo)點(diǎn)，都能通過前方交會(huì)的方法，求得其相對(duì)于上方數(shù)碼相機(jī)S1-XYZ像空間坐標(biāo)系的坐標(biāo)； 由于測(cè)桿頂端RTK天線中心與上方相機(jī)鏡頭中心的相對(duì)空間關(guān)系也已經(jīng)檢校場(chǎng)精確標(biāo)定，因此，可以根據(jù)測(cè)桿A、測(cè)桿B兩桿RTK的野外實(shí)測(cè)大地坐標(biāo)(UA，VA，ffA)、(UB，VB，ffB)及測(cè)桿B頂端標(biāo)志點(diǎn)在立體像對(duì)中所測(cè)到的像空間坐標(biāo)(XB，YB，ZB)，解算出測(cè)桿A像空間系(X，Y，Z)與RTK所測(cè)大地坐標(biāo)系(U，V，W)間的轉(zhuǎn)換參數(shù)，進(jìn)而求得所測(cè)量的全部碎部目標(biāo)點(diǎn)的大地坐標(biāo)，測(cè)桿B的立體像對(duì)量測(cè)及向大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的原理類同測(cè)桿A，在必要的時(shí)候，還可以利用測(cè)桿A、測(cè)桿B兩桿測(cè)區(qū)交界處的公共點(diǎn)進(jìn)行平差，然后調(diào)整測(cè)桿A、測(cè)桿B兩測(cè)區(qū)的大地坐標(biāo)成果，使其完全一致。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的使用方法，其特征在于，所述雙桿并測(cè)模式是利用測(cè)桿A和測(cè)桿B的數(shù)碼相機(jī)按60%以上重疊度構(gòu)建左右方向的立體像對(duì)，由于測(cè)桿A、測(cè)桿B桿間的距離可以很長，這可使“基高比”達(dá)到很大的數(shù)值，因而所述雙桿并測(cè)模式可大幅度提高遠(yuǎn)距離目標(biāo)的量測(cè)精度， 所述雙桿并測(cè)模式的原理在于，測(cè)桿A、測(cè)桿B兩桿上的同位兩數(shù)碼相機(jī)所攝取的立體像對(duì)影像，可按一般攝影測(cè)量方法實(shí)現(xiàn)相對(duì)定向和立體量測(cè)及描繪，然后通過測(cè)桿A、測(cè)桿B桿上方的RTK分別量測(cè)兩桿位置的大地坐標(biāo)(UA，VA，ffA)和(UB，VB，ffB)，解求立體像對(duì)的6個(gè)大地定向元素，即3個(gè)角元素和3個(gè)線元素，即可按常規(guī)攝影測(cè)量方法，將全部碎部點(diǎn)A、B影像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為大地坐標(biāo)； 必要的時(shí)候，可以仿攝影測(cè)量中光束法平差，對(duì)具有測(cè)桿A上下數(shù)碼相機(jī)和測(cè)桿B上下數(shù)碼相機(jī)的共有目標(biāo)點(diǎn)影像進(jìn)行光束法平差，以提高量測(cè)精度。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的使用方法，其特征在于，當(dāng)遇到受兩側(cè)高樓遮擋收不到衛(wèi)星定位信號(hào)的街巷或深入地下的隧道時(shí)，可以在兩端能收到GNSS信號(hào)處立桿進(jìn)行RTK測(cè)量，其中間路線段采取攝影全站儀導(dǎo)線模式；所述攝影全站儀導(dǎo)線模式的原理在于，在巷道或隧道路線上按一定間隔攝取具有重疊度超過60%的影像，仿照航空攝影中構(gòu)建空中三角測(cè)量網(wǎng)的方法，構(gòu)建巷道或隧道攝影測(cè)量三角網(wǎng)，通過光束法平差，精確測(cè)定各碎部目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)。
【專利摘要】一種GNSS立體攝像全功能測(cè)繪儀，包括衛(wèi)星實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)RTK、數(shù)碼相機(jī)和測(cè)桿，其特征在于，衛(wèi)星實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)RTK終端、數(shù)碼相機(jī)間隔設(shè)置于測(cè)桿之上，衛(wèi)星實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)RTK終端安置于測(cè)桿頂端，緊接其下安裝數(shù)碼相機(jī)，測(cè)桿中部設(shè)置一個(gè)圓水準(zhǔn)氣泡，用于將測(cè)桿調(diào)整至鉛垂線狀態(tài)，所述數(shù)碼相機(jī)的數(shù)量為兩個(gè)以上，其主光軸保持平行。同時(shí)還提供了該GNSS立體攝像全功能測(cè)繪儀的使用方法。該測(cè)量儀結(jié)構(gòu)簡單且適用范圍廣，可以輕便、易操作的方式，同時(shí)實(shí)現(xiàn)大地定位，相對(duì)測(cè)量和野外攝像室內(nèi)成圖的功能。
【IPC分類】G01C11/02
【公開號(hào)】CN105371827
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510656603
【發(fā)明人】蘇國中, 徐代勝, 張松, 杜朋衛(wèi), 林宗堅(jiān)
【申請(qǐng)人】同創(chuàng)智慧空間（北京）科技有限公司
【公開日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2015年10月13日