基于近景摄影测量的Monte-Carlo实验仿真法在水域面积量算中的应用-论文.pdf

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1、2014年第4期·北京测绘·9基于近景摄影测量的Monte-Carlo实验仿真法在水域面积量算中的应用李天烁胡春梅(北京建筑大学测绘与城市空间信息学院，北京100O44)[摘要]由于水域面积的边缘是不规则的曲线，因此对于静止的水域边缘的提取是非常有研究价值的。本文是以某段水岸线为例，运用近景摄影测量进行外业数据采集，利用单像后方空间交会的方法获取外方位元素，运用共线方程的反演形式进行坐标的计算，并结合Monte-Carlo随机点法进行精确的水域面积量算。本文旨在尝试利用摄影测量的方式解决静态水面面积量算问

2、题。[关键词]点云双目立体OpenGL透视投影精度[中图分类号]P232[文献标识码]A[文章编号]1007—3000(2014)04—5水域面积量算的应用范围较广，可以是对水要少很多，较少受外界天气情况、仪器设备等条体的流向趋势、扩大或缩小的范围的面积量算；件的制约；(2)费用较低廉。一台定焦的数码相也可以对水表的浮游植物的覆盖面积进行量算、机，固定的控制点和水岸线边缘点标志，若干程对其发展进行分析和预测。序便可解决量算面积的问题。(3)精度较高。利用共线条件方程严密解算获得的坐标进行多次l水域面积量算

3、现有的测量方法迭代计算保证精度较高。一般情况下，传统的水域面积测量方法主要3利用近景摄影测量试验的基本原分为以下两种：一是通过全站仪、经纬仪、GPS／RTK等实地测量获得水域边界各界址点的坐标理阐述及实现及其相对位置关系，然后利用坐标解析法计算得3．1近景摄影测量基本原理简述到该水域面积；二是在现有的地形图上采用求积3．1．1在地面选取特征点、控制点仪法、网格法等方法进行水域面积的量算。本实验中的特征点是指水岸线变化的特征目前，测量水域面积的方法还有：利用遥感点，其是解算水岸线函数以及计算水面面积的关影像

4、，对于水域范围通过特定的波段区间进行提键。特征点的位置要依据水岸线的变化来进行取，利用计算机处理得到该水域的面积。选取，控制点是可用来在进行单像后方交会时求得在物方空间坐标系下摄影中心点的坐标。2近景摄影测量学之于水域面积的量算3．1．2像空间辅助坐标系坐标，像点的像利用近景摄影测量的手段，不仅可以减少实空间辅助坐标通过物方点物方空间坐标乘常数入地外业测量的复杂程度和危险性，同时也可以为计算得到。精确地量算水域面积提供了便利。如图1所示，S为摄影中心，在某一规定的物利用摄影测量的方法获取水域面积的优势方空

5、间坐标系中其坐标为(x，ys，Zs)，A为任一在于：(1)外业中控制点和水岸线边界点较为精物方空间点，它的物方空间坐标为(，，)。确确定。利用普通测量的方法进行一次量测并a为A在影像上的构像，相应的像空间坐标和像加以固定便可继续利用，对于要对水域的面积变空间辅助坐标分别为(，Y，-f)和(X，y，Z)。摄化进行周期性的测量工作较普通测量的工作量影时s、A、a三点位于一条直线上，那么像点的像[收稿日期]2013—05—02[基金项目]北京建筑工程学院科学研究基金项目(331613015)；北京高等学校青年英

6、才计划(21271413106)。[作者简介]李天烁(199O一)，男，满族，北京人，在读硕士研究生，主要研究摄影测量与三维激光扫描方向。10·北京测绘·2014年第4期，a(XA—X)+b2(y^一)+fz(ZA—Z)Y-Yo一一=Z(2．5)由式(2．2)和式(2．3)可以推出共线条件方程的另一种形式(反演公式)_X]]s]1yAl—·R·1}+1y1(2．6)LZjL一LZj3．1．4外业工作主要包括如下：(1)在地面上的特征点贴标志纸(可作为控制点)；(2)利用全站仪建立一个独立的坐标系，测得控制

7、点的物方坐标、特征点的高程以及摄影中心的假定位置(为后面检验时所用)；(3)相机检校，计算出内方位元素和一些改正数；(4)沿水岸线量取水岸线距离水面的距离，XA—Xs一熹YA～ys一ZA—Zs一1⋯并计算平均值。3．2试验步骤与结果X—I(XA—Xs)，y一_1(yAys)，Z一_1(Z^—一Zs)3．2．1相机检校AA^本次实验采用的机身是尼康D50数码相机，镜头是35ram定焦镜头。在实验开始前利用iwitness软件以及6张像片先进行相机的检校工作，其目的是确定相机的内方位元素z。，Y。和_厂以及镜

8、头畸变参数。通过iwitness软件可得内方位元素为：f-36．309mm；一，)，而在像空间辅助坐标系中的坐标为(X，Y，o一一0．062ram；Yo一0．O03mm。因径向畸变是影响像片质量的关键因素，通过s检校可知位于像片边缘处的变形量较大，因此控制点应尽量布置在像片的中心位置以保证其精度。3．2．2外业测量首先，沿水岸线边向岸边方向的一定距离上(2．4)设定了六个控制点(以k至k表示)各点贴标志纸，并利用全站仪以自由设