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近景摄影测量是通过摄影(摄像)和随后的图像处理和摄影测量处理以获取被摄目标形状、大小和运动状态的一门技术。随着摄影测量经过模拟摄影测量、解析摄影测量的发展,数字化摄影测量已比较成熟。而数字化近摄影测量作为它的一个应用领域,在许多方面具有优越性,据世界各国的应用情况表明,现几乎找不到未使用近景摄影测量技术的行业。所以,对近景摄影测量技术进行理论和应用研究是必要的,对提高工作效率和促进国民经济发展具有实际意义及使用价值。
像其它类型的测量一样,近景摄影测量也需要控制。借助控制点或相对控制(或两者并用),把近景摄影测量网纳入到给定的物方空间坐标系,是近景摄影测量中进行控制测量的主要目的。控制测量的工作内容,除包括物方空间坐标系的选定、控制点和相对控制的设计与布置、控制测量方法以及测量仪器的选择外,还可能包括控制场系统和活动控制系统的建立方法。控制场系统是建立的三维控制系统,系统内按一定规律布设有一群已知空间坐标的控制标志,这些控制标志既可以当控制点使用,多个控制标志之间又可以设定为某种相对控制。控制场是近景摄影测量工作的一项基本建设,对科研、教学工作和实际应用均很重要。虽然验证新理论与新方法可以使用模拟数据,但借助控制场的试验将更切合实际,容易发现理论上和实践中的问题。
本文主要研究利用近景摄影测量中的微型控制场进行控制,来对该控制场的一对立体像对进行处理可以获得物点的物方坐标。在选好的空间里面自己动手布置一个控制场,并对该控制场从两个不同的地方进行拍照以获得一对立体像对;对该像对分别用引入相对控制和不引入相对控制的直接线性变换法两种方法进行解析处理,获得像片上点的物方空间坐标,并比较两种方法的精度,从而得出两种方法孰优孰劣。
全文共分四章。第一章绪论,主要介绍了本课题的研究背景、目的与意义,国内外研究进展以及主要的研究内容。
第二章理论模型,直接简要给出了近景像对的解析处理基础——共线条件方程式,该方程式是是解析法近景摄影测量中最重要、使用最为广泛的方法;接着详细推导了专门用来处理非量测相机拍摄的像片的直接线性变换法,包括该方法的一般表现形式,参数们与相机内方位元素及摄站外方位元素之间的关系,如何利用少数控制点的像点坐标和物方坐标通过反复迭代反算出系数,和运用已求出的系数和部分点的像点坐标正算出像点的物方坐标。实践证明,直接线性变换法的提出、采用及得出符合精度要求的结果为普通相机引入了近景摄影测量打通了道路。
第三章基于普通民用数码相机的近景摄影测量系统,是本论文的重点部分。首先详细介绍了如何快速建立微型控制场,对该控制场的规模、组成部分以及形状都做了说明,还附有控制场的照片,并用免棱镜全站仪观测了一些点的坐标以作控制之用。接着介绍了获取像片的手段——拍照,并展示了组成立体像对的从两个不同的地方拍摄的左右两张彩色像片的效果。然后详述了对像片的处理,具体包括运用前面的理论模型,在全数字摄影测量系统JX4A上量测左右两张像片的部分像点的像点坐标,运用直接线性变换法(DLT)在已知控制点的像点坐标和物方坐标的情况下首先反算出了11个1系数,接着正算出那些已知其像点坐标的点的物方坐标,这些计算工作都是由计算机完成的,所以编写出一套处理像片的应用程序,并运行之得到了点的坐标和精度。最后,分析结果得到了一些有意义的结论。
最后是对论文写作过程和研究生期间帮助和关怀我的人表示感谢。
本人的研究成果包括:1、快速建立微型控制场并获取控制点的坐标。
2、了解处理近景像对的全部流程,包括量测像点的像方坐标,运用数学模型依次经过反算和正算,最后可以求出点的物方坐标。
3、自己动手编写了一套处理近景像对的软件,实现了将数学语言转换程计算机语言,达到由计算机完成所有的计算工作,承担所有的计算任务的目的。
4、通过自己动手参加实验,得出了一些相关的结论和经验,为以后的相关工作提供了借鉴,并且对论文存在的问题进行了总结。