大型工程目标的扫描近景摄影测量方法研究

Multi-baseline convergent photogrammetry is widely used in close-range photogrammetry to resolve the contradiction that large intersection angle makes image matching difficult due to large distortion of stereo images while small intersection angle results in low intersection precision. However, the view angle of multi-baseline convergent photography is small, which limits its applications. Though, dividing the target into different blocks to photograph is used to solve this problem, it leads to another problem that an amount of field operation has to be done to measure the additional ground control points for bridging the blocks. Professor ZhangZuxun presented the Panning and Multi-Baseline Digital Close-Range Photogrammetry method in 2007,but this method only applies to the LOW objects.The research will study the Scanning Photogrammetry method and its automatic aerial triangulation theory,and study the scheme for distribution of control points in the Scanning Photogrammetry.The research will develop the Panning and Multi-Baseline Digital Close-Range Photogrammetry in methods of image data acquiring and processing,and the research achievements will extend the Close-Range Photogrammetry application domain in high accuracy measurement and deformation monitoring of large enginering targets.

目前很多近景摄影测量系统采用多基线交向摄影的方法来解决交会角大不易于自动匹配和交会角小交会精度低二者之间的矛盾，但这种方法存在较多局限性，难以实现工程应用：一次多基线交向摄影所能拍摄的物体范围有限，如果采用多次交向摄影，很难将被摄物体作为一个"整体"进行摄影测量处理，并且需要采集大量的外业控制点以保证区域间的拼接精度，增加了外业工作量，限制了数据处理的效率。本课题针对目前数字近景摄影测量所遇到的问题，在张祖勋院士提出的旋转多基线摄影测量基础上，克服已有的旋转多基线摄影只限于"矮"目标的局限性，研究适用于大型工程目标的"扫描近景摄影测量"方法和全自动空中三角测量理论，并对扫描摄影控制网的设计与优化进行研究，进一步扩充旋转多基线摄影测量的理论，扩大近景摄影测量在大型工程目标高精度测量和变形监测等领域的应用，提高近景摄影测量的效率。

本项目设计了一种全新的近景摄影测量方法－扫描摄影测量，该方法有效地增加了摄影视场角和摄影交会角，可满足大型工程目标的高精度和高效率测量要求；自主研制了扫描摄影仪，实现了扫描摄影数据的自动获取，同时保证了影像获取的几何质量；在张祖勋院士提出的旋转多基线摄影测量理论基础上，对扫描摄影数据的空中三角测量理论进行了细致研究，通过对扫描摄影影像的高可靠性匹配方法、大倾角立体像对相对定向稳健解法、扫描摄影数据的条带拼接稳健解法等关键技术攻关，实现了对扫描摄影数据的全自动空中三角测量处理；基于扫描摄影测量理论研究成果，形成了自主知识产权的商用扫描摄影测量软、硬件系统Lensphoto 3.0,并已应用于文物保护、变形监测、水利工程测量等测绘部门；结合实际工程应用对扫描摄影测量系统进行了全面实验与精度分析，结果证明，扫描近景摄影测量方法，在250米摄影距离范围内，点位测量相对精度(测量误差/摄影距离)可达到1/43,000，摄影方向的深度精度可达到1/64,000，能够满足大型工程目标的测量需求。.项目组忠实执行研究计划，经过3年的理论研究与实验，完成了任务书规定的研究内容，形成软件系统1套，发表学术论文3篇，参加国际学术会议1人次，培养硕士、博士共5人。