航空数字摄影测量对林分立木测高及精度分析

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1、第36卷第6期测绘科学Vo1．36No．62011年11月ScienceofSurveyingandMappingNOV．航空数字摄影测量对林分立木测高及精度分析王佳，冯仲科(北京林业大学测绘与3s技术中心，北京100083)【摘要】为了解决以往森林调查手段需要在野外工作，并且比较耗费人力、物力与时间的问题，本文提出用航空摄影立体像对数字摄影测量的方法来估测林分立木高度。本研究利用两张廊坊市自然公园拍摄比例尺为1：2500的航空像对，构建数字立体模型，在此模型上测量50株样木的高度，并结合实地用全站仪实测得出

2、的数据进行精度的分析评价。结果表明：利用航空立体像对数字摄影测量立木高度，与全站仪实测数据相比差异不显著，两组数据呈线性正相关关系，精度达到93．96％，与林业调查上95％的精度要求较为接近。【关键词】林木高度；VirtuoZo；立体像对【中图分类号】P231【文献标识码】Af文章编号】1009-2307(2011)06-0077-03对中2张像片的内、外方位元1引言素和像点坐标来确定相应地面林分立木高度的测量工作是林业生产、科研教学和森点的地面坐标的方法，称为空林调查的一项重要工作，是评价立地质量和林木生长

3、状况间前方交会J。的重要依据。目前，测量树高的工具和方法很多，最常用用各自像片的角元素，计的有测高器、森林罗盘仪等。目前这些工具和方法主要都算出左、右像片的方向余弦运用了三角高程的原理，对树木高度进行测定，一般精度值，组成旋转矩阵与。可达到95％左右。然而以上这些测树高工具及手段需要在根据左、右像片的外方位元素野外使用，工作比较耗费人力、物力与时间，特别是一些计算摄影基线分量日，林区地形条件复杂，测量人员难以到达立木附近架设仪器，日，B，：也没有办法进行距离测量，使得立木测高难以实现，更谈fBx=xn—Xn图

4、1三角高程法测量树不上精度，一般均以目估为主。但随着立体视觉测量、航{=一高图示空摄影测量等技术的发展，使得用立体航空像对估计和测LBz=Z＆一Zs1量林分立木高度成为可能。在经济发达国家，例如美国和Et本”。J，地面调查Et益被航片调查所取代。我国森林面积辽阔，因此也应该加大此方面的研究力度，缩小与发达国家在这一邻域的差距，进一步提高我国森林资源调查手段。[参]=曰[蒌厂]，[茎]=[茎I厂]2技术原理BZ2一Bz2．1传统三角高程立木测高原理X1Z2一X2Z1如图1所示，将棱镜立于单木旁高度h=1．3m的

5、地BZ1一BzX1方，用望远镜瞄准该处观测所得天顶距为b，则我们计算所X1Z2一需要的角度O／=b一90。，用望远镜瞄准树尖观测所得天顶距为a，则我们计算所需要的角度o／：=90。一g。可以用全站最后得到计算未知点的地面摄影测量坐标公式为：仪测得距离1．3m树高的距离三。例如下面公式计算得到树rX=Xs1+ⅣlX1=Xs2+Ⅳ2高距离：{Y=1+NlYl=l，+N2y2H=Dtanal+Dtana2+h=Lsina1+Lcosaltana2+hZ=Zs1+N1Z1=Z+Ⅳ22．2立体像对摄影测量原理3数字摄影

6、测量及软件系统立体像对与所摄地面存在一定的几何关系，这种关系可以用数学表达式来描述。设在空中S和S2个摄影点1)数字摄影测量对地面摄影，获得一个立体像对。任一地面点A在该像对本研究采用数字摄影测量方法。摄影测量经历了3个的左右像片上构象为a和a：。已知2张像片的内、外方位发展阶段j：模拟法摄影测量、解释法摄影测量和数字摄元素，设想将像片暗内外方位元素置于摄影时的位置，显影测量。模拟法摄影测量需要用光学或机械方法模拟摄影然同名射线S，a于S：a：必然交于地面点A。这种由立体像过程，形成一个比实地缩小了的几何模型

7、，在此模型上的量测即相当于对原物体的量测。解释法摄影测量则需要应作者简介：王佳(1984一)，男，博士，用解释测图仪和电子计算机配合作业。解释摄影测量的进讲师，主要从事3s技术应用与开发一步发展是数字摄影测量。数字摄影测量指从摄影测量和研究。遥感所获得的数据中，采集数字化图形或数字／数字化影E—mail：wangjia2002—0@163．com像，在计算机中进行各种数值、图形和影像处理，研究目标的几何和物理特性。收稿日期：2011—3—252)数据处理软件基金项目：国家自然科学基金项目本研究采用Virtuo

8、Zo全数字化摄影测量系统进行立体(30872038)；北京市自然基金重点项目模型的建立与像方坐标的获取。VirtuoZo是一个全软件化设(09D0279)计、功能齐全和高度智能化的全数字摄影测量系统。该78测绘科学第36卷软件具有以下特点：高度自动化——影像的内定向、相对1)内定向：利用相机参数建立像片坐标系与扫描坐标定向等操作基本上不需要人工干预，可以批处理地自动进系之间的数学关系。图5为内定向界