Topcon Image Master軟件在日照分析中的應用

張強,吳大鵬(1．濟南市勘察測繪研究院,山東濟南 250013; 2．山東省城市空間信息工程技術研究中心,山東濟南 250013)

Topcon Image Master軟件在日照分析中的應用

張強1,2?,吳大鵬1,2
(1．濟南市勘察測繪研究院,山東濟南 250013; 2．山東省城市空間信息工程技術研究中心,山東濟南 250013)

摘 要:針對濟南市日照分析中陽臺內的窗戶測量比較困難的情況,本文提出了一種采用Topcon Image Master軟件與數碼相機相結合的測量方法,并從其工作原理、項目應用、精度分析及存在的問題等方面進行了詳細闡述,解決了工作中的難題,為相關項目的開展提供了新思路。

關鍵詞:日照分析;Image Master;窗戶測量

1　引 言

為加強和規范生活居住類建筑的日照分析規劃管理工作,濟南市規定:凡在本市規劃區范圍內申辦建設工程項目,可能對生活居住類建筑產生日照遮擋影響的,建設申請人在申報建設工程規劃許可證時,須進行日照分析并提交日照分析報告。日照分析單位因故意或過失等原因造成日照分析結論錯誤,產生損害后果的,由日照分析單位承擔相關法律責任。由此可見,日照分析雖然項目小,但在城市建設中占有重要的作用。

隨著測繪儀器的發展,使用免棱鏡全站儀基本滿足了樓高及窗戶位置的測量。但由于各城市對日照分析的要求不盡相同,比如濟南市日照分析技術規程中規定,對于有條件獲得日照分析窗戶計算數據的生活居住類建筑須采用窗戶分析方法進行分析,有陽臺(含凸陽臺、凹陽臺)的窗戶也應以窗臺面的左右兩個端點為計算點。對陽臺頂板、陽臺分戶隔板或凹陽臺的墻體本身所產生的遮擋影響不進行分析。這就要求測量陽臺內的窗戶而不是陽臺的窗戶,增加了測量的困難度,因為有些陽臺內的窗戶是無法用免棱鏡儀器測到的,需要入戶才可以,但入戶又經常遭遇到現場不配合的情形,在這種情況下,本文提出了使用Topcon Image Master軟件和數碼相機組合的方式完成作業,極大地提高了工作效率。

2　Topcon Image Master軟件的應用原理

Topcon Image Master軟件,是拓普康實時自動化影像監測系統(由IS測量機器人、Image Master后處理軟件、網絡通信、計算機構成)的組成部分,具有拓普康Image Station遠程視頻控制(遙控、測站點設置、點測量、掃描、創建全景照片);點云、3D模型顯示;多測站模型管理;TIN創建、正射影像、距離量測等特點。將數碼相機與全站儀有機結合在一起,并且配有廣角和長焦兩種影像模式,實現了全站儀測量和數字攝影測量的結合。本文應用正是借鑒該軟件具有數字攝影測量方面的特征。

3　項目應用

3．1相機參數計算

首先,選擇畸變差較小的相機,以便減少相機變形誤差,最好是選擇單反相機,分辨率不低于800萬像素,在這里我們選擇Canon相機,通過Topcon Image Master軟件自帶的程序Topcon Image Master Calib對相機的參數進行解算。通過多角度拍攝測試圖案(最少5張照片以上,包含上、下、左、右、正中5個角度),進行解算,解算誤差在0．25個像素以內即可,這樣解算出的相機參數才能滿足應用要求,如圖1、圖2所示。

圖1　將拍攝的測試圖案導入軟件

圖2　相機參數解算

圖3　陽臺內窗戶需要測量

3．2導入測區照片及控制點

(1)導入測區照片。要求:包含需要測量窗戶的照片至少兩張以上,而且要求不同角度,能包含全部控制點。以下單張照片中的陽臺內窗戶需要測量。如圖3所示:

(2)控制點及連接點:控制點可以在測量樓高數據的時候專門進行測量,也可以根據已有地形圖及樓高數據圖解所得,控制點或連接點的個數至少6個以上,分布在需要測量窗戶的四周,如圖4所示。

圖4　同名點測量

3．3同名像點匹配

根據導入的相片,在左右相片上測量同名點,為了使處理過程簡單、精度高,最好選用同一個建筑南立面上的平面點。同名點的測量要求順序一致,位置準確,計算誤差在軟件要求的精度范圍內,這樣在進行同名點匹配時,才能順利通過。另外,在選擇定向方法時,有光束法平差、獨立定向法,光束法適合所有的影像功能,并且需要高精度的精確相機糾正參數。獨立定向法適合只有紋理貼圖及正射影像功能的圖像或相機參數未知的圖像。所以在該項目數據處理時,一般選擇光束法平差處理。除此之外,在選擇匹配方法時,匹配方法有正相關運算、最小二乘法,一般選擇最小二乘法。如圖5所示為匹配結果。

圖5　同名點匹配

3．4生成立體像對

根據匹配好的同名像點及控制點,生成立體像對,生成時顯示范圍為連接點范圍。這樣就可以從圖上直接量取窗戶的大小,或在立體像對上繪圖連線,再把量取的數據保存為?．dxf格式,在AutoCAD軟件下打開使用。如圖6所示為生成的立體像對。

圖6　立體像對

4　精度分析

通過以上處理過程解析的數據與實際測量數據進行比較發現,點位清晰處,精度優于5 cm,點位拍攝較差時,精度優于10 cm。為了驗證精度,對該建筑進行日照分析測試,分析軟件采用眾智軟件,設置時間采樣間隔5 min,高度角不限制,滿窗設置為左右端同時照到,采用窗戶比較分析法進行測試,通過調整遮擋建筑,使測試窗戶在大寒日滿窗日照時間剛好為2 h,在規定的日照分析誤差時間在5 min,一層建筑窗戶點位誤差不大于10 cm時,分析結果相同。所以,采用此解析方法在日照分析中是可以使用的。

5　結 語

(1)由于Image Master軟件是影像型三維掃描全站儀IS的組成部分,其影像數據處理不僅與控制點的間隔、個數有關,也與掃描的點(連接點)有關。所以,在使用該軟件應用時,選擇控制點及連接點的間隔、個數,也關系到精度的高低、效率的高低。而且在處理控制點以外的范圍時,其變形較大,不在同一平面上的點位變形較大。

(2)此項目的開展不僅解決了凹陽臺內窗戶的測量問題,也可以解決實際生產中不具備測量條件的特殊項目,如鐵路、工業化工等。

參考文獻

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[5] 王國峰,李利文,宋吉模．日照分析軟件使用技巧與心得[J]．城市勘測,2011(6):145～148．

The Application of the Software of Topcon Image Master in the Sunshine Analysis

Zhang Qiang1,2,Wu Dapeng1,2
(1．Ji′nan Geotechnical Investigation and Surveying Institute,Ji′nan 250013,China; 2．Shandong Engineering Technology Research Center of Urban Spatial Information,Ji′nan 250013,China)

Abstract:In the development of sunshine analysis in Ji′nan,measurement of windows in balcony is a classic problem．In this article,one method to address this difficulty is to introduce a combination of the software of Topcon Image Master and digital camera．In detail,the working principle,project application,accuracy analysis and problem existing in this study are explained,which could help solve practical problems and provide new thoughts for related projects in the future．

Key words:sunshine analysis;image master;measurement of Windows

文章編號:1672-8262(2015)04-96-03中圖分類號:P234．1

文獻標識碼:B

收稿日期:?2015—03—16

作者簡介:張強(1979—),男,工程師,注冊測繪師,主要從事工程測量及GPS測量技術工作。