近景测量技术在数字城市中的应用

《近景测量技术在数字城市中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、近景摄影测量技术在数字城市中的应用周克勤1周俊召1赵煦1，2（1北京建筑工程学院，北京100044；2武汉大学测绘学院，武汉430079）摘要本文介绍了基于近景摄影测量技术建立数字城市的方式以及实际成果应用现状，并以故宫古代建筑物的数字化测绘和古代建筑遗迹为研究对象，结合激光扫描成像测量技术，探索了一种建立数字城市的新方法。关键词：近景摄影测量数字城市激光扫描1引言近景摄影测量是通过摄影（摄像）和随后的图像处理与摄影测量处理以获得被摄目标形状、大小和运动状态的一门技术。与其它测量手段相比，近景摄影测量的优点在于它兼有非接触性量测手段、不伤及被测物体、信息容量大、易存储、可重复使用等，特别适

2、用于测量具有大批量的目标、躲避危险环境而远离摄影对象等工程。随着计算机技术和数据处理技术的发展，现代近景摄影测量技术已广泛应用于各类建筑工程、机械制造、城市区域规划、医学、生物、古建筑与古文物研究、考古等部门。原则上，凡是可获得其影像的各类目标，都可以使用近景摄影测量的相关技术，以某种精度测定和研究它的形状、大小以及运动参数等。目前，几乎找不到未使用该技术的行业。当前，数字城市和“城市数字化工程”在我国已经步入起步阶段，现代近景摄影测量技术将是其应用技术系列中一个占有重要地位的技术分支。2近景摄影测量技术的发展与特点2.1近景摄影测量技术的发展过程上世纪中期，随着摄影测量由单纯的地形摄影测

3、量扩展到非地形摄影测量，产生了一个新的分支—非地形摄影测量。非地形摄影测量是对非地形目标进行摄影并确定其外形、形态和几何位置的技术。在非地形摄影测量中，通过摄影手段以确定大约100米以内目标的外形和运动状态的学科分支称为近景摄影测量，近景摄影测量的发展，在国际上已有五六十年的历史[冯文灏2002]。2.2近景摄影测量技术主要的特点2.2.1数字近景摄影测量基于传统光学胶片的摄影测量技术，由于处理胶片的步骤繁多以及时间冗长，难以满足现代快速定位、实时质量控制等应用领域的需求。最近十几年，随着固态摄像机和CCD图像传感器以及相应摄影测量系统的出现，实现了数字影像数据从传感器到处理系统之间的快速

4、传输，数字摄影测量技术由此应运而生。数字近景摄影视觉测量是建立在数字成像、图像处理与识别以及精密测量原理基础上的新型工业现场三维精密测量技术，目前该技术在一般工业测量范围内，已能实现工业经纬仪项目资助：课题受北京市教委科技发展计划基金资助，编号KM200410016011。系统和激光干涉跟踪测量系统类似的测量精度，而测量自动化水平大大提高，呈现良好的应用前景。近年来，数字成像器件和以计算机为基础的图像处理系统性能迅速提高，成本下降，使数字近景摄影视觉测量更具发展潜力。同时，数字摄影测量技术通过与GPS/INS等进行多传感器集成，快速采集目标表面三维信息，并自动或半自动生成DOM、等值线图等

5、，在道路测量等领域初步实现了数字摄影测量的实时化。2.2.2三维激光扫描技术三维激光影像扫描技术是上世纪九十年代中期开始出现的一项高新技术，是继GPS空间定位系统之后又一项测绘技术新突破。它通过高速激光扫描测量的方法，以被测对象的采样点（离散点）集合—称之为“点云”的形式获取物体或地形表面的阵列式几何图像数据。可以快速、大量的采集空间点位信息，为快速建立物体的三维影像模型提供了一种全新的技术手段。三维激光影像扫描技术又称“实景复制技术”，它可以深入到任何复杂的现场环境中进行扫描操作，并直接将各种实体的三维数据完整的采集到电脑中，进而快速重构出目标的三维模型及线、面、体、空间等各种制图数据。

6、同时，它所采集的三维激光点云数据还可进行各种后处理工作（如：测绘、计量、分析、仿真、模拟、展示、监测、虚拟现实等）。所有采集的三维点云数据及三维建模数据都可以通过标准接口格式转换给各种工程软件直接使用。三维激光影像扫描仪小型便捷、精确高效、安全稳定、可操作性强，能在几分钟内对所感兴趣的区域建立详尽准确的三维立体影像，提供准确的定量分析。可以广泛应用于各行各业，如：快速建立城市模型、古建测量与文物保护、逆向工程应用、复杂建筑物施工、地质研究、建筑物形变监测以及在安全方面的应用等。2.3现代技术的应用特点在进行三维建模数据的采集工作中，数字近景摄影测量技术数据量小，能够真实表达物体表面的纹理信

7、息，在特征点的选取上相对较灵活，但其数据采集效率低，在控制点稀疏区域影像模型精度较差；三维激光影像扫描仪以空间点云数据的形式快速获得物体表面的精确几何信息，但是在物体复杂部位表面采集到的点云数据存在着较多的空洞现象（尤其在古建筑表面），仅采用三维激光影像扫描仪采集的数据信息将不可避免的存在工程中称为死角的地方[尚涛2006]，同时激光点云数据缺乏符合人体视觉习惯的纹理信息。因此，在物体三维数据采集过程中将数字摄影测量技术