攝影測量技術論文范文
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第1篇
中圖分類號： P228.4 文獻標識碼： A 文章編號：
一．引言。
工程測量通常是指在工程建設的勘測設計、施工和管理階段中運用的各種測量理論、方法和技術的總稱。傳統工程測量技術的服務領域包括建筑、水利、交通、礦山等部門，其基本內容有測圖和放樣兩部分。現代工程測量己經遠遠突破了僅僅為工程建設服務的概念，它不僅涉及工程的靜態、動態幾何與物理量測定，而且包括對測量結果的分析，甚至對物體發展變化的趨勢預報。
二．工程測量實施的階段性分析。
1.規劃設計階段。
主要是提供大比例尺地形圖。采用的方法主要有地面人工測圖和攝影測量成圖兩類。
（1）. 地面人工測圖。是根據由總體到局部的原則，先在測區內建立平面和高程控制網點(見工程控制測量)，然后根據控制點測繪地物、地貌。近年來，隨著電子速測儀和機助制圖系統的發展，可以應用多功能整體式或組合式的電子速測系統取得地物和地貌特征點的三維坐標數據，輸入制圖系統自動成圖。
（2）. 攝影測量成圖。是對地面進行攝影，對像片加以判讀、量測和處理，以獲得所需資料。最先應用的是地面攝影測量，即在地面上用攝影經緯儀攝取測區的像片，據以成圖。后來發展為航空攝影測量，它已成為目前測繪地形圖的最主要、最有效方法。
近年來,隨著攝影器材和測圖儀器的改進,除了模擬測圖方式以外，發展了解析測圖方式，即利用立體坐標量測儀對像片量測進行解析處理，獲得地形的數據資料。解析測圖儀除了與一般模擬立體測圖儀一樣測圖外,還可進行區域網點加密和數字化測圖,獲得數字地圖。地面形態的數字表達稱為“數字地面模型”，它可用來解決工程設計中繪制斷面圖、計算土石方量等問題。
2.施工階段工程測量工作。
主要是按照設計和施工的要求，先建立施工控制網點,然后根據控制網點,在實地上以適當的精度放樣出建筑物與生產設備各部分的位置，作為施工和安裝的依據。放樣工作包括平面位置放樣和高程放樣。平面位置放樣通常采用極坐標法、直角坐標法以及交會法等。高程放樣通常是根據高程控制網點用水準測量方法進行。近年來，已在施工測量中應用了激光測量儀器，例如：激光準直儀、激光垂線儀、激光平面儀、激光經緯儀、激光水準儀等（見工程測量儀器）。這不僅提高了測量的精度和速度，而且有助于實現自動化。
3. 經營管理階段的工程測量工作。
主要是為了監視工程建筑物的現狀，保證安全運營所進行的建（構）筑物變形觀測。包括垂直位移（沉降）、水平位移、傾斜、撓曲，以及風振、日照等變形觀測項目，其特點是要求建立較高精度的變形觀測控制網和穩固的基準點。對于觀測的精度要求與所采用的方法，因各項工程的要求不同，差異較大。野外觀測工作完成以后，經過平差計算和初步整理，應用統計檢驗的方法來分析變形觀測成果的可靠性，應用回歸分析的方法探討變形的規律性。垂直位移（沉降）觀測，通常采用精密水準測量方法。使用液體靜力水準測量法，可將液面的高程變化轉換成電感輸出，有利于實現觀測自動化。建筑物的水平位移觀測，由于它本身受力條件的不同，位移的方向不同，觀測方法也就不同。對于任意方向的位移觀測，常采用角度前方交會法，對于發生在某一特定方向的位移觀測常采用基準線法。基準面的建立，可應用經緯儀的視線、拉緊的鋼絲或者激光束。觀測點相對于基準面的偏離值，可以用人工觀測，也可以利用光電傳感技術，實現自動化。建筑物的位移、傾斜、撓曲和瞬時變形觀測，除了采用大地測量方法外，也可以應用近景攝影測量技術。
三．工程測量技術的現狀。
1. 地面測量儀器。
20 世紀 80 年代以來出現許多先進的地面測量儀器，為工程測量提供了先進的技術工具和手段，如：光電測距儀、精密測距儀、電子經緯儀、全站儀、電子水準儀、數字水準儀、激光準直儀、激光掃平儀等，為工程測量向現代化、自動化、數字化方向發展創造了有利的條件，改變了傳統的工程控制網布網、地形測量、道路測量和施工測量等的作業方法。三角網已被三邊網、邊角網、測距導線網所替代；光電測距三角高程測量代替三、四等水準測量；具有自動跟蹤和連續顯示功能的測距儀用于施工放樣測量；無需棱鏡的測距儀解決了難以攀登和無法到達的測量點的測距工作；電子速測儀為細部測量提供了理想的儀器；精密測距儀的應用代替了傳統的基線丈量。
2.GPS定位技術。
GPS是美國從20世紀70年代開始研制,歷時20年,耗資200億美元,于1994年全面建成,具有海、陸、空進行全方位實施三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統。隨著GPS定位技術的不斷改進,軟、硬件的不斷完善,長期使用的測角、測距、測水準為主體的常規地面定位技術,正在逐步被以一次性確定三維坐標的高速度、高精度、費用省、操作簡單的GPS技術代替。
在我國 G P S 定位技術的應用已深入各個領域，國家大地網、城市控制網、工程控制網的建立與改造已普遍地應用 G P S 技術，在石油勘探、高速公路、通信線路、地下鐵路、隧道貫通、建筑變形、大壩監測、山體滑坡、地震的形變監測、海島或海域測量等也已廣泛的使用 G P S 技術。隨著D G P S 差分定位技術和 R T K 實時差分定位系統的發展和美國 A S 技術的解除，單點定位精度不斷提高，G P S 技術在導航、運載工具實時監控、石油物探點定位、地質勘查剖面測量、碎部點的測繪與放樣等領域將有廣泛的應用前景。
3. 數字化測繪技術。
數字化測繪技術在測繪工程領域得以廣泛應用，使大比例尺測圖技術向數字化、信息化發展。大比例尺地形圖和工程圖的測繪,歷來就是城市與工程測量的重要內容和任務。
常規的成圖方法是一項腦力勞動和體力勞動結合的艱苦的野外工作,同時還有大量的室內數據處理和繪圖工作,成圖周期長,產品單一,難以適應飛速發展的城市建設和現代化工程建設的需要。隨著電子經緯儀、全站儀的應用和 GEOMAP 系統的出現,把野外數據采集的先進設備與微機及數控繪圖儀三者結合起來,形成一個從野外或室內數據采集、數據處理、圖形編輯和繪圖的自動測圖系統。
4. 攝影測量技術。
攝影測量技術已越來越廣泛的在城市和工程測繪領域中得以應用，由于高質量、高精度的攝影測量儀器的研制生產，結合計算機技術中的應用，使得攝影測量能夠提供完全的、實時的三維空間信息。不僅不需要接觸物體，而且減少了外業工作量，具有測量高效、高精度，成果品種繁多等特點。在城市和工程大比例尺地形測繪、地籍測繪、公路、鐵路以及長距離通訊和電力選線、描述被測物體狀態、建筑物變形監測、文物保護和醫學上異物定位中都起到了一般測量難以起到的作用，具有廣泛的應用前景。由于全數字攝影測量工作站的出現，為攝影測量技術應用提供了新的技術手段和方法，該技術已在一些大中城市和大型工程勘察單位得以引進和應用。
六．結束語
在人類活動中，工程測量是無處不在、無時不用，只要有建設就必然存在工程測量，因而其發展和應用的前景是廣闊的。
參考文獻：
[1] 嚴召進 工程測量技術分析與探討. [期刊論文] 《中國新技術新產品》 -2010年2期
[2] 王麗君 GPS RTK測量關鍵技術分析及在遼陽某工業區測量案例研究 [期刊論文] 《科技資訊》 -2011年6期
[3] 涂興德. 土壩工程施工測量技術分析 [期刊論文] 《科技與生活》 -2010年16期
[4] 顏學華 張懷興 王本奎 全站儀測量技術分析及應用 [期刊論文] 《科技與企業》 -2012年21期
[5] 張兆軍工程測量技術的現狀和發展方向 [期刊論文] 《黑龍江科技信息》 -2010年20期
第2篇
【Abstract】In the process of the construction of digital city， 3D spatial data has been widely used in overall planning of the city ，municipal construction and city traffic. Based on this， this paper firstly introduces construct methods commonly used of three-dimensional modeling， then taking a digital city construction project as an example ， studies the 3D modeling based on the digital photogrammetry.
【關鍵詞】數字攝影測量技術；三維建模；數字城市
【Keywords】digital photogrammetry； 3D modeling； digital city
【中圖分類號】P232 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）04-0185-02
1 引言
城市化進程的加快促進了數字城市的建設與發展，人們逐漸加強對三維建模精確性與實效性的重視。三維建模為數字城市建設提供科學的數據基礎，具有很強的直觀性。
2 三維建模的構建方式
作為建設數字城市三維地理信息系統的關鍵，保證三維模型具有良好的精度，并且提高建模效率對于三維地理信息系統作用的發揮、保證建設周期具有重要意義。通常使用的建模方式包括如下幾種。
2.1 航空攝影測量
使用該技術，能夠創建立體環境，實現三維模型數據的位置、高度、形狀信息的快速與準確獲取。然后結合外業紋理采集與正射影響屋頂信息能夠進行精細三維模型的構建。完善的DEM與DOM數據生產技術路線能夠進行三維場景中地形數據的快速與準確重建，將城市風貌展現出來。
2.2 機載激光雷達掃描
使用該方式能夠實現城市建筑與地表模型的快速獲取，但是獲取到的數據量具有一定的規模性，提升了數據的處理難度，需要采取相對麻煩的人工措施才能將其中有益的信息提取出來。另外，該種方式的三維建模中不能將建筑物色彩與紋理呈現出來。[1]
2.3 使用二維資料
立足于建筑規劃的圖紙，提取其中的二維資料，使用合適的軟件如AutoCAD等進行三維模型數據的建立。該種方式進行數據收集時需要進行大量工作，并且不能保證數據具有時效性。另外，針對建筑物頂部存在的紋理盲區，也需要進行大量工作才能獲取高程數據。與機載激光雷達掃描方式一樣，不能將建筑物色彩與紋理呈現出來。
3 基于數字攝影測量技術的三維建模
3.1 基于數字攝影測量技術的三維建模優勢
獲取、處理與分發數據均為數字形式，并且能夠通過計算機實現攝影測量中全部流程；數字攝影測量技術能夠幫助設計人員進行目標建筑物的幾何空間與高程數據的快速構建，并且精度高、快速成像；地面建筑能夠實現達到cm級別的空間幾何精度，降低數據更新的難度，能夠在規模較大的工程項目中應用，能夠為建設數字城市與地球建立基礎的數據框架；相較于使用計算機制作動畫與景觀模擬，基于數字攝影測量技術的三維建模能夠在目標建筑物具有的實際地理坐標下進行真實三維景觀模型的構建[2]。在該種模型中，建筑物中各元素之間的空間相對位置與實際情況是一一對應的，并且能夠對其中的任意點測量三維坐標，能夠達到測繪要求的精度級別。
3.2 基于數字攝影測量技術的三維建模方式
論文將某數字城市的三維建模方式作為實際進行分析，該城市基于數字攝影測量技術的三維建模技術線路如圖1所示。
3.2.1 航空攝影測量
論文所舉的項目實例中使用DMC進行航空攝影，能夠取得相關影像資料，與實地比例為1∶5000，地面的分辨率為0.06m。使用航天遠景技術中的軟件對獲取的影像資料、外業像控資料進行空三加密處理，從而獲取三維建模中需要的外方位元素c加密點的具體坐標。
3.2.2 DEM的建立
DEM即為數字高程模型，是進行數字城市建設中不可或缺的信息之一。在該項目中使用航天遠景技術中的相關軟件在經過空三加密的數據基礎上進行立體模型的自動生成，并對相對與絕對定向精度進行檢查，生成5m格網的數字高程模型文件。按照作業指導手冊上相關規定在匹配窗口中編輯等視差曲線或者等高線，保證其中全部曲線與地面相貼緊，最后能夠生成數字高程模型，并檢查、處理其接邊。
3.2.3 DOM的生成
DOM即為數字正射影像圖。數字攝影測量技術能夠糾正、鑲嵌與裁切正射影像。將數字高程模型與數字正射影像圖進行疊加，能夠得出數字三維景觀。在該項目中，先對數字高程模型進行接邊處理，然后對其進行糾正，再使用航天遠景技術進行進一步的處理，再進行裁切。
3.2.4 TDOM的生產
TDOM即為真正射影像圖，屬于DOM中的一種。相較于普通的數字正射影像產品，在三維建模中使用的全部背景圖糾正了所有建筑物的中心投影，避免出現投影差。使用數字攝影測量技術，能夠實現立體環境下幾何特征的收集。在進行三維建模背景圖的制作中將攝影測量系統采集的關于建筑物的矢量數據作為數學基礎，通過該數據再次對正射影像的數據進行糾正，能夠將建筑物投影差消除[3]。
3.2.5城市真實三維景觀模型的構建
制作基礎模型。將建筑物的分類標準作為標準，采集平面幾何與高程數據，精度要求為平面幾何位置小于50cm，高程精度小于80cm。然后使用合適的軟件進行三維模型的生成；提取屋頂紋理。按照相關要求處理原始影像后，在功能合適的軟件幫助下匹配影像與基礎模型，保證精度的合格，然后軟件能夠對屋頂的紋理進行自動提取；采集外業紋理。按照相關規范要求，對一定范圍中全部的外業紋理進行采集。使用相機對所有建筑物的外部輪廓進行記錄；制作三維模型。在該項目的信息系統中，將三維模型分為地形、建筑、道路、植被、市政基礎設施等模型類型，從精度上分為精細與標準兩種級別的模型。在該項目中三維建模規模很大，要求建模具有較高的效率與質量較好的數據；整合城市的三維場景。使用相關工具軟件，優化與DOM、DEM與精細場景，能夠進行城市三維場景的整合[4]。
4 結語
論文通過使用項目實例對基于數字攝影測量技術的三維建模進行研究，證明該種建模方式具有很強的優勢。在使用該種技術的過程中，仍然存在很多亟待解決的問題，需要行業中人員進行持續探索。
【參考文獻】
【1】趙麗梅.基于數字攝影測量技術的三維建模方法探討――以數字沈陽三維建模為例[J].中國高新技術企業，2015（2）：19-20.
【2】黃榕，林涔涔，武佳，等.基于攝影測量技術的三維仿真模型建模方法研究[J].福建建筑，2016（10）：107-109.
第3篇
關鍵詞：攝影測量，發展，應用
通過上世紀八九十年代對數字攝影測量的研究、開發與推廣，進入21世紀，我國數字攝影測量以世人難以想象的速度發展，數字攝影測量工作站在中國的攝影測量生產中獲得了普遍的應用與推廣，攝影測量的教學也由過去只有少數院校才能進行的“貴族”式的教學得到了極大的普及。由于攝影測量生產的轉型，影像掃描儀已被大量應用，全國掃描儀數量已超過100臺。同時航空攝影機也在加速引進。應用于航空攝影過程中的GPS／IMU系統也已引進，Z／I公司的數字航空攝影機也已經開始在中國應用。與此同時，高分辨率的遙感影像、以及其定位參數文件的應用，只要極少量的外業控制點，就能迅速生成正射影像圖，它已在城市、土地的變遷、規劃中得到愈來愈廣泛的應用。所有這一切表明，新一代傳感器、定位系統的迅速發展以及數字攝影測量工作站的大規模推廣，都對攝影測量自身的發展提出一個非常嚴峻而現實的問題：攝影測量向何處去？下面我們就針對攝影測量的發展討論一下。免費論文參考網。
1.數字攝影測量發展的新契機
從20世紀初起，以純精密、光機的模擬攝影測量儀器為特征的攝影測量一直持續了半個多世紀。在此期間，攝影測量的教學、極少量的科研，除所謂的變換光束理論研究以外，多數是圍繞歐洲的幾個著名廠商生產的模擬攝影測量儀器進行。到50年代末計算機開始進入攝影測量，攝影測量的研究領域得到了很大的擴展：如解析法空中三角測量、在線空中三角測量、區域網平差、粗差檢測理論、正射糾正、數字測圖等。90年代隨著數字攝影測量時代的到來，相對于傳統的模擬、解析攝影測量，其最大的特點是將計算機視覺、模式識別技術應用到攝影測量，實現了內定向、相對定向、空中三角測量、數字高程模型（DEM）生成等的（半）自動化。數字攝影測量不僅僅將傳統攝影測量儀器各種功能全部計算機，以提高工效、降低對作業員的要求，而且正在不斷地擴充攝影測量的功能。
但是我們必須清醒地認識到：一些數字攝影測量工作站只是解析測圖儀的替代品；目前的數字攝影測量工作站主要只適合于航空、航天攝影測量，而近景、地面攝影測量與它有很大差異，將數字攝影測量應用于近景攝影測量，攝影測量的理論必須進一步發展；即使是當前自動化程度較高的數字攝影測量工作站，攝影測量的主要研究還僅僅在“同名點”的影像匹配技術。因此，我們必須跳出傳統攝影測量的束縛，必須從計算機的特點考慮數字攝影測量的理論發展，這正是數字攝影測量為其理論與實踐的發展提出了嶄新的契機。
2.數字攝影測量發展的重要方向
當前數字影像、DEM、攝影機位置、姿態數據的直接獲取等技術正在迅速發展，它們對于加快攝影測量成圖周期、減少野外工作量將發揮愈來愈重要的作用。例如利用高分辨率的衛星影像與對應的有理多項式系數（RPC）定位數據文件，再加以極少量的GPS點作控制，即能快速生產1：1萬乃至1：5000的正射影像圖。但是，與此相對應的攝影測量自身的發展與任務是什么？這是一個攝影測量工作者必須回答的問題。不管數據獲取手段如何發展，航空（航天）攝影測量發展的中心任務之一是數據更新，實現建立國家基本地形圖的由定期更新到動態更新機制。特別是對于處于經濟快速發展的我國，GIS數據更新顯得尤為重要。但是，數據更新不是重測地形圖，具體而言： 數據更新的復雜性 利用航空攝影的影像進行測繪，縱然在模擬測圖期間，其生產流程、各種規范已經成熟，到解析、特別是數字攝影測量時代，攝影測量的流程雖然有很大的改變，但是基本任務與規范沒有根本的變化。而數據更新則不同，其情況比“新測或重測”要復雜得多。它的復雜性來自如何利用已有數據，減少外業、內業的工作量，加速成圖周期。由此就產生很多問題，必須予以考慮，例如：已有的數據是什么？是正射影像圖＋DEM，還是線劃圖＋DEM？數據更新的地區是什么？是城區、郊區、還是山區？更新的地形圖比例尺，是大比例尺，還是小比例尺？等等。例如在郊區、山區、小比例尺地圖數據更新時，可以利用“新影像”與已有的“正射影像圖＋DEM”直接進行配準，進行無（或減少）控制點的空中三角測量。免費論文參考網。但是對于城區、大比例尺地形圖更新，就很難利用已有的正射影像圖，在更新城區、大比例尺地圖時，利用已有的線劃圖將比影像圖更為有利。 數據更新涉及攝影測量理論的創新與技術的更新 數據更新問題是如何利用已有的“數據”，更確切而言是如何利用已有的“信息”。眾所周知：欲利用新影像更新已有地圖，將兩者“疊合”是最重要的一步。為此，確定影像的方位元素，將影像糾正為與地圖一致的正射影像圖，然后才能將“圖”與像”套合。因此在數據更新中，除常用于傳統的人工選取點作為控制點以外，能否利用地圖上大量存在的“線狀地物要素”作為控制，對于實現數據更新自動化、提高工效至關重要。免費論文參考網。 數據更新涉及觀念的更新、規范的修改傳統的攝影測量是由外業“控制點”、內業“加密點”與“碎部點”的等級之分，由外業“控制點”、進行空中三角測量獲得“加密點”，最后是測繪“碎部點”，精度的要求當然是“上一級高于下一級”、“上一級控制下一級”進行測繪。內業測圖是在加密點的控制下進行測繪地形圖的碎部點、或進行正射糾正，因此加密點的精度應該高于地形圖上的碎部點與影像圖上的明顯點。但是，在上述數據更新方法中，更多的是考慮應用地形圖或影像圖上的碎部點或明顯點作為新一輪成圖的控制（注意：被用作控制的碎部點的數量要比傳統的控制點數量多出幾十倍、甚至幾百倍），由此生產的新一輪地圖，但是它能否到達成圖要求，當然還需作大量的驗證。同時，更新方案也應該而且必須考慮加入少量的外業控制點、使用上一輪成圖時影像的外方位元素、加密點與對應的影像，在可能的條件下應考慮應用定位定向系統（POS）數據等。但是，不管采用何種方案，多涉及傳統觀念的更新與相應規范的修改。
3.攝影測量發展的嶄新領域
到目前為止數字攝影測量的發展，無論在理論上還是在實際上，主要是圍繞著利用航空（航天）攝影測量測繪地形圖，而對于數字近景（地面）攝影測量的研究甚少。同時隨著數碼相機的廣泛應用、價格愈來愈低廉，數碼相機在測量的應用將是攝影測量發展的必然趨勢。 在此領域它與計算機視覺有著天然的密切聯系，因為“計算機視覺的研究目標是使計算機具有通過二維圖像認知三維環境信息的能力，這種能力將不僅使機器感知三維環境中物體的幾何信息，包括它的形狀、位置、姿態、運動等，而且能對它們進行描述、存儲，識別與理解”，兩者非常相似，但是又有明顯的差異。同樣，數字近景攝影測量與基于傳統的基于單基線立體、測標的近景攝影測量也有很大的差別。 在過去的一個半多世紀,航空攝影測量取得了許多重大的成就,經歷了模擬攝影測量階段、解析攝影測量階段和數字攝影測量階段,革新了空間數據獲取的技術方法,顯示出了航空攝影巨大的生命力和影響力。應辨證的看待攝影測量的發展，在迎接新的發展機遇的同時，還應意識到嚴峻的挑戰，過于悲觀或過于樂觀的“極端”態度，都不利于學科的發展。
