攝影測量方法在工程應用中的分析研究

仝海飚

（大同市勘察測繪院，山西大同037000）

攝影測量方法在工程應用中的分析研究

仝海飚

（大同市勘察測繪院，山西大同037000）

隨著經濟快速發展，大型工程項目逐漸增多，傳統的工程測量方法測量范圍小、精度低，顯然不能適應當今市場的需求。我國工程測量方法日益增多，在測量范圍和準確性上都有了很大程度的提升，其中攝影測量方法以其獨特的優勢在工程項目中被廣泛應用。論文就攝影測量方法在工程項目中的應用作了簡單的分析和研究。

攝影測量；工程；研究

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.10.005

1 引言

測量是工程項目建設中一個至關重要的環節，只有保證測量范圍和結果的準確，才能為后續項目建設奠定可靠的基礎。而隨著時代的進步，在工程測量領域中，現代測量方法與過去相比有了進一步的突破，無論是測量范圍，還是測量精度，都更加準確和科學，對于我國工程測量事業具有重要的現實意義。在現代測量方法中，攝影測量方法被越來越多地應用于工程測量中，并且為工程測量事業發揮了巨大的作用。

2 攝影測量方法工程應用中的空中三角測量研究

在工程測量中空中三角測量具有一定的難度，對測量方法有較高的要求，因此，傳統的航空攝影測量不能滿足空中三角測量的要求，目前，在空中三角測量中常用的現代攝影測量方法有SfM法和旋轉多基線法。SfM攝影測量方法的基本流程是先將影像進行兩兩匹配，在配對成功的影像中找到初始最優的匹配對，然后再加入其他新的影像，同時將新影像與初始影像平差，最終完成所有有效影像的添加。SfM攝影測量方法的優點是可以對無序影像進行處理，使攝影測量過程不受到影像順序的局限，增加了測量過程的靈活性。而SfM攝影測量方法也有不足，因為在攝影測量過程中需要對所有拍攝到的影像進行兩兩匹配，一旦遇到規模較大的測量任務時，需要消耗大量的時間，降低了測量效率；并且在影像匹配過程中容易出現誤差，一旦有2個毫不相關的影像進行了匹配，就會給測量數據帶來一定誤差。旋轉多基線攝影測量方法是由傳統測量方法演變而來的，具體的操作方法為：首先將被測目標劃分為多個子塊，然后對這些子塊進行攝影，最終通過影像構成的條帶得出測量數據，在對子塊攝影的過程中所有子塊構成的影像都是有所差異的，尤其對高邊坡測量時，測量精度可以高達萬分之一，對于保證高邊坡施工具有重要作用。旋轉多基線攝影測量在測量過程中仍然受到傳統攝影測量方法的局限性，要求對被測目標中每張影像都劃分子塊，增加了測量的工作量[1]。

3 攝影測量方法工程應用中的匹配優化研究

影像匹配對于攝影測量而言具有重要的意義，因為在攝影測量中需要通過同名光線的交會，獲取物方的三維信息，由此可以看出同名點的測量是攝影測量中的重要環節。而現代化的攝影測量中獲取影像同名點信息的方法由傳統人工測量轉變為自動匹配，而影像的自動匹配質量直接關系到測量數據的準確程度。在工程測量中，使用攝影測量方法影像匹配是難度較高的環節，具體表現在以下幾方面：（1）被測對象缺乏足夠的紋理信息。在工程測量中所要測量的對象一般都是建筑物或者人工設施，與自然地形相比，存在缺乏明顯紋理信息的弊端，因而給測量中影像匹配帶來一定的難度；（2）在工程測量中物方分辨率通常都能達到毫米級別，這對被測量對象細節的呈現有積極的作用，同時提高了測量的精確度，然而，物方分辨率過高也有其弊端，由于物象呈現太過于清晰和細致，導致在影像匹配過程中受到過多畫面的干擾，在影像匹配環節容易出現錯誤；（3）在工程測量中遇到地形起伏較大、或者有遮蔽的環境時，會給攝影測量帶來一定的困擾。當被測環境地形起伏較大時，攝影距離就會不固定，相對于攝影距離較短的地形而言，攝影得到的影像視差變化范圍也會越大，降低了測量的準確性。被測量環境中如果存在隱蔽區域也會使測量過程受到干擾，影響測量結果。影像匹配一直以來都是攝影測量的一個難點，因此，我們要想方設法對其進行優化，不僅是為了簡化匹配過程，而且對于提高攝影測量精度也有重要意義，尤其對于被測量對象紋理信息匱乏的區域依舊可以達到良好的影像匹配效果。在全局優化方法中還包括比較常見的2種特殊優化法：掃描線優化法和半全局優化法。這2種方法都是目前很多研究學者較為關注的。

4 攝影測量方法工程應用中的匹配策略研究

匹配策略是指在現有匹配過程中不斷發掘新的匹配方法，同時合理利用已有匹配過程，最終形成一種匹配約束，利用這種約束有效地限制后續匹配，減少匹配過程的錯誤率，實現最高限度的匹配效率。如上述提到的在攝影測量中，影像匹配是非常重要的一個環節，因而實施有效的匹配策略對匹配質量有著至關重要的影響。合理的匹配策略能夠在影像匹配過程中縮小匹配范圍，進而提高匹配的準確率，為后續匹配提供可靠的信息保障，能夠得到較好的匹配初始值。經常被工作人員使用的匹配策略可以分為2種：橫向匹配策略和縱向匹配策略。橫向匹配策略是以原始分辨率影像為基礎，在匹配傳播過程中以區域生長法為主。研究人員以傳統最小二乘匹配法為基礎，提出一個全新的以最優最先為原則的區域生長匹配策略。該匹配策略的主要原理是：首先對初始匹配點對進行最小二乘匹配優化，然后對相鄰點進行擴散，得出相鄰區域點的最小二乘匹配初始值，而這個初始值即為其優化參數。在縱向匹配策略中有一個金字塔策略，該策略主要原理就是將二維影響逐次濾波，并且逐漸增加影像匹配間隔，最終得到一個逐級變小的影像序列，我們稱之為金字塔影像。在金字塔影像序列中，由于高層影像畫面沒有過多的細節干擾，因而提高了影像匹配的正確率，在匹配過程中，不僅視差距離較小，而且像方搜索的范圍也較小，從而提高了影像匹配的速度。

5 攝影測量方法在工程應用中的發展方向

5.1 測量精度的提高

工程測量一般關系到建筑安全，因此，對測量精度要求較高。提高測量精度，能讓攝影測量方法應用于更多的工程測量項目中。攝影測量中鏡頭的畸變模型，空三匹配的精度，平差的優化，密集匹配的精度等都會影響最終的測量精度。

5.2 攝影方式的靈活性發展

與航空攝影測量不同，工程應用中攝影環境常常受到地理條件等的限制，這導致傳統數字攝影測量平臺很難直接處理以工程測量為應用目的的數據。靈活的攝影方式，能降低攝影測量外業操作的難度，促進攝影測量方法的推廣和應用。

5.3 攝影測量處理規模、處理效率的進一步發展

攝影測量應用于工程中，一次測量常常會獲得大量的影像數據。攝影測量數據處理效率不足常常會限制攝影測量方法的應用。攝影測量數據處理時間很大程度上取決于影像匹配以及平差處理時間。使用并行處理技術，專用硬件如GPU的算法加速等，提高數據處理效率，是重要的研究方向。

5.4 攝影測量處理的自動化程度進一步提高

現行的很多近景攝影測量軟件，數據處理過程仍然需要人工參與。例如空中三角測量過程中匹配點的編輯，控制點的人工量測等，密集匹配后點云的編輯，粗差點的人工剔除等。進一步提高攝影測量處理的自動化程度，有利于提高生產效率。

6 結語

總而言之，攝影測量方法的應用為工程測量事業開辟了新的篇章，不僅提高了工程測量效率，而且大大提高了測量的精確度，為工程項目建設提供了可靠的測量技術支持。相信在不斷的實踐中，攝影測量方法還能夠有進一步的優化和完善，促進我國工程測量事業的持續健康發展。

【1】馬電.攝影測量方法在工程應用中的關鍵技術研究[D].武漢：武漢大學，2014.

Analysis and Research on Photogrammetry Method in Engineering Application

TONG Hai-biao
(DatongInstituteofSurveyingandMapping,Datong 037000,China)

With the rapid economic development,large engineering projects are increasing gradually.Traditional engineering measurement has a narrowmeasurement range and low accuracy,so it obviously can not adapt to the needs of the current market.Engineering measurement methods are also increasing in our country,and the measurement range and accuracy have greatly improved.Among them photogrammetry methodwithitsuniqueadvantagesiswidelyusedinengineeringprojects.Theapplicationofphotogrammetrymethodinengineeringprojectsis simplyanalyzedandstudied.

photogrammetry;engineering;research

P232

A

1007-9467（2016）10-0013-02

2016-09-18

仝海飚（1968～），男，山西大同人，高級工程師，從事測繪技術研究。