近景攝影測(cè)量在1：500地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用

目前國(guó)內(nèi)各大、中、小型工程建設(shè)項(xiàng)目中，施工前的設(shè)計(jì)土石方工程量的復(fù)核及施工過程中土石方工程量的中間計(jì)量，均需要完成1：500地形圖的測(cè)繪。結(jié)合筆者的親身實(shí)踐，利用張祖勛院士的最新成就Lensphoto 的技術(shù)可以很好的解決1：500地形圖的測(cè)繪及工程量的計(jì)算，Lensphoto 的技術(shù)的使用不僅大大提高了1：500地形圖測(cè)繪及工程量計(jì)算的效率，而且通過與傳統(tǒng)地形圖測(cè)量的方法對(duì)比，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

1 Lensphoto技術(shù)的工作原理

通過Lensphoto最新的多基線立體匹配算法快速獲取大量同名點(diǎn)，生成被測(cè)物體表面精確相對(duì)位置關(guān)系的自由網(wǎng)點(diǎn)云，其精度達(dá)到像素級(jí)。然后通過對(duì)控制點(diǎn)坐標(biāo)多光線前方交會(huì)及區(qū)域網(wǎng)自由網(wǎng)平差，自動(dòng)生成物方區(qū)域所有三維坐標(biāo)點(diǎn)，完成自由網(wǎng)的絕對(duì)定向，相對(duì)精度為萬(wàn)分之一，從而建立高精度的數(shù)字表面模型及測(cè)繪產(chǎn)品，整個(gè)過程高度自動(dòng)化。

2 Lensphoto技術(shù)的進(jìn)步突破與進(jìn)步

目前地形數(shù)據(jù)的采集主要有以下幾種手段：全站儀采集、GPS采集、三維激光雷達(dá)掃描采集、航空攝影測(cè)量采集。其中全站儀、GPS兩種對(duì)數(shù)據(jù)的采集手段，均需要依靠人力到所測(cè)區(qū)域的各個(gè)特征地形點(diǎn)進(jìn)行逐點(diǎn)采集，我們定義為接觸性數(shù)據(jù)采集；三維激光雷達(dá)掃描、航空攝影測(cè)量?jī)煞N對(duì)數(shù)據(jù)的采集手段，無(wú)需依靠人力到所測(cè)區(qū)域進(jìn)行逐個(gè)特征點(diǎn)的采取，我們定義為非接觸性數(shù)據(jù)采集。接觸性地形數(shù)據(jù)采集的特點(diǎn)決定了受所測(cè)區(qū)域地形、地貌的影響較大，而一旦碰到人力無(wú)法到達(dá)的區(qū)域，工作任務(wù)就更加無(wú)法完成；非接觸性手段對(duì)地形數(shù)據(jù)的采集受所測(cè)區(qū)地形、地貌的影響較小，尤其碰到人力無(wú)法到達(dá)的區(qū)域，優(yōu)勢(shì)更加突出和明顯。

Lensphoto技術(shù)與常規(guī)的航空攝影技術(shù)突破與進(jìn)步主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）解決了目前近景攝影測(cè)量中大交會(huì)角影像難以實(shí)現(xiàn)匹配自動(dòng)化和小交會(huì)角影像交會(huì)精度低的矛盾。

（2）利用觀測(cè)值獨(dú)立性的立體匹配新理論和逐級(jí)核線約束的金字塔匹配策略，實(shí)現(xiàn)了基于區(qū)域灰度的近景影像快速、精確匹配。

（3）針對(duì)近景影像的特點(diǎn)，很好地解決了 SIFT 特征匹配在高維特征空間中快速尋找最鄰近點(diǎn)的問題，實(shí)現(xiàn)了近景目標(biāo)的全自動(dòng)、快速 DSM 匹配。

（4）利用影像匹配技術(shù)和光束法區(qū)域網(wǎng)空中三角測(cè)量原理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)“旋轉(zhuǎn)多 基線交向攝影”數(shù)據(jù)的全自動(dòng)空三解算 ，不僅減少了外業(yè)控制點(diǎn)，提高了作業(yè)效 率，而且提高了測(cè)量的精度。

（5）克服了非量測(cè)相機(jī)視場(chǎng)角小、畸變差大、內(nèi)方位元素未知且不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，

（6）實(shí)現(xiàn)了利用少量控制點(diǎn)對(duì)非量測(cè)相機(jī)進(jìn)行在線檢校，提高了非量測(cè)相機(jī)在工程應(yīng) 用中的精度。

3、Lensphoto技術(shù)地形圖測(cè)繪應(yīng)用案例

某項(xiàng)目邊坡1：500地形圖測(cè)繪，具體作業(yè)流程與步驟如下。

（1）外業(yè)數(shù)據(jù)采集

拍攝相機(jī)型號(hào)：尼康D810

鏡頭：定焦85mm

攝影距離：約264米

（2）外業(yè)數(shù)據(jù)采集成果（拍攝工程影像）

依次從左往右拍攝 4 張影像，正對(duì)拍攝，相鄰兩張影像之間重疊度達(dá)到 80%。

（3）控制點(diǎn)布設(shè)

在邊坡現(xiàn)場(chǎng)共選取了8特征點(diǎn)做為控制點(diǎn)，并利用全站儀測(cè)量了8個(gè)特征點(diǎn)的坐標(biāo)。

（4）匹配得到點(diǎn)云

（5）通過點(diǎn)云生成地形圖

4、Lensphoto技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比

4.1 傳統(tǒng)接觸性測(cè)量手段

通過筆者2016年∽2018年近兩年半以來(lái)實(shí)施的臨滄市臨翔區(qū)金子潭水庫(kù)項(xiàng)目、景洪傜房河水庫(kù)項(xiàng)目、云南省云龍縣大雞茨坪水庫(kù)項(xiàng)目、云南省滄源佤族自治縣永懂水庫(kù)項(xiàng)目、黃岡團(tuán)風(fēng)縣烈士陵園水庫(kù)項(xiàng)目、巴萬(wàn)高速項(xiàng)目、延黃高速項(xiàng)目、科威特房建項(xiàng)目、廣州地籍圖測(cè)量項(xiàng)目等國(guó)內(nèi)外10幾個(gè)大中型1：500地形圖測(cè)量業(yè)務(wù)實(shí)際實(shí)施情況分析，勞動(dòng)生產(chǎn)率如下：外業(yè)：1幅圖，3個(gè)人，1天；內(nèi)業(yè)：1平方公里1人（16幅）、1天。1平方公里1：500地形圖約49人工日。

4.2 Lensphoto技術(shù)

通過筆者利用Lensphoto技術(shù)在烏東德項(xiàng)目部、兩河口項(xiàng)目部進(jìn)行1：500地形圖測(cè)量，勞動(dòng)生產(chǎn)率分析如下：外業(yè)：1平方公里，2人，5天；內(nèi)業(yè)：1天。完成1平方公里1：500地形圖測(cè)量約11人工日。

4.3資源投入對(duì)比表

通過以上對(duì)比分析，1平方公里1：500地形圖測(cè)量，利用Lensphoto法不僅勞動(dòng)生產(chǎn)率較傳統(tǒng)測(cè)量方法提高了近4.46倍，而且通過成本測(cè)算，成本降低近60%。

5、總結(jié)

隨著Lensphoto技術(shù)在1：500地形圖測(cè)繪中的廣泛應(yīng)用，不僅降低了測(cè)繪作業(yè)人員的外業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度，而且提高了測(cè)繪作業(yè)人員的人身安全；不僅打破了對(duì)外業(yè)數(shù)據(jù)采集人員的專業(yè)技術(shù)水平要求的瓶頸，而且大幅降低了測(cè)繪企業(yè)的生產(chǎn)成本。由此可以預(yù)見，在不久的將來(lái)，傳統(tǒng)的接觸性地形圖測(cè)量方法將逐步被市場(chǎng)所淘汰，最新的Lensphoto技術(shù)將得到全面的應(yīng)用。

作者簡(jiǎn)介：郭海倫，男，湖北人，1979年3月生，畢業(yè)于東華理工大學(xué)，大學(xué)本科，現(xiàn)就職于葛洲壩測(cè)繪地理信息技術(shù)有限公司，工程師，研究方向：攝影測(cè)量與遙感。