一種新的立體測圖方法

許承權，滕明星

(1.閩江學院海洋學院測繪工程系，福建 福州 350108； 2.重慶大學土木工程學院，重慶 400045)

1 引 言

傳統的大比例尺數字地形圖成圖技術主要通過全站儀、PDA、GPS-RTK等硬件采集地物地貌的特征信息，再利用CASS、清華山維EPS等軟件繪制大比例尺線劃圖[1]。該技術外業勞動強度大、效率低，因此，如何降低外業數據采集難度和提高外業采集效率一直是國內外學者研究的熱點。

近年來，隨著小型無人機的快速發展與普及[2]，基于實景三維模型的立體測圖技術逐漸成為大比例尺數字成圖的主要方法之一，該技術首先通過無人機獲取高重疊度影像和通過航空攝影測量數據處理軟件獲取地物地貌的實景三維模型，再通過立體測圖軟件繪制大比例尺線劃圖[2]。目前市面上能建立實景三維模型的主要航空攝影測量數據處理軟件有美國Bentley公司的ContextCapture和Skyline公司的PhotoMesh、法國空客公司的Street Factory[3]以及國內的武漢天際航公司的DP Modeler[4]等，能夠實現立體測圖的軟件主要有武漢天際航公司的DP Modeler軟件系統[7]、北京清華山維的EPS軟件系統[8]等，但所有立體測圖軟件均不支持CASS直接成圖，其成果轉換到CASS環境下可能存在部分信息丟失的風險，因此，研究一種適用于CASS直接成圖的立體測圖方法具有重要的價值。

2 立體測圖新方法

2.1 Acute3D Viewer與CASS

Acute3D Viewer是一款ContextCapture[10]處理結果的三維瀏覽軟件，具有三維模型顯示、模型量測、點位信息顯示等功能，如圖1所示，在測量窗口打開狀態下，鼠標在三維模型某點處點擊選點時，測量窗口將實時顯示所選點的三維坐標信息(依次為東坐標、北坐標、高程)，此信息可通過Ctrl+A(全選)和Ctrl+C(復制)操作拷貝到剪貼板來實現提取。

CASS是一款基于AutoCAD平臺二次開發的數字化地形地籍成圖軟件[9]，通過CAD命令完成繪點、畫線等操作，如圖2所示，在命令窗口，輸入上述剪貼板提取的點位坐標信息，繪制點。

圖1 Acute3D Viewer界面示意圖

圖2 CASS界面示意圖

2.2 Acute3D-CASS立體測圖法

本方法主要思想是通過“Acute3D窗口選點”和“CASS窗口繪圖”同步來實現立體測圖，即Acute3D窗口三維模型中選點、Acute3D測量窗口顯示所選點的點位坐標信息、VBA編程提取點位坐標信息、VBA編程轉換“點位坐標文本信息”為“CASS命令字符串”、VBA編程判定CASS中“畫線、畫點”狀態、VBA編程調用CASS命令實現點線繪制。具體算法流程如下：

(1)定義F8鍵表示結束，F5鍵表示捕點，F6鍵表示畫線，F7鍵表示同屏，并判定鍵盤按鍵，若為F8，則轉步驟(11)；

(2)初始化點號PointNumber=1和線節點號LineVector=1，在CASS中新建圖層SH；

(3)判斷Acute3D Viewer“測量(measure)”窗口是否打開，若未打開，則打開該窗口；

(4)在Acute3D Viewer三維模型中選取目標點A，同時判斷需求，若畫點則點擊F5鍵，若畫線則點擊F6鍵，若同屏則點擊F7鍵；

(5)調用API函數，獲取“測量(measure)”窗口中點位信息，并將賦值給字符串變量S；

(6)將字符串變量S中的坐標信息轉換成CASS命令格式；

(7)判斷CASS狀態，若繪點，則轉步驟(8)，若繪線，則轉步驟(9)，若同屏轉步驟(10)

(8)調用CASS點繪制命令，在SH圖層繪制點A和點號PointNumber，若需結束，則點擊F8鍵，PointNumber=1，轉步驟(2)，否則PointNumber=PointNumber+1，轉步驟(4)；

(9)調用CASS線繪制命令，在SH圖層繪制點A和點號LineVector，若需結束，則點擊F8鍵，LineVector=1，轉步驟(2)，否則LineVector=LineVector+1，轉步驟(4)；

(10)調用CASS命令，將CASS中圖形以A點位中心縮放顯示，轉步驟(4)；

蓋碗茶具的出現與飲茶習俗的變化發展密不可分，是在中國古代茶具積淀之上形成的，符合中國茶事美學與實用的茶具。如今，仍以其獨特的人文屬性及靈活可變的功能形制，在現代茶事活動中成為不可或缺的一類茶具。在茶文化大發展的時代背景下進行概念厘清及發展梳理，具有非常重要的現實意義。

(11)結束。

算法流程圖如圖3所示。

2.3 立體測圖軟件

本文方法工作界面如圖4所示，Acute3D窗口與CASS窗口并排顯示，Acute3D窗口選點與CASS窗口繪點線同步，CASS命令窗口文字為本軟件功能說明(F5捕點、F6畫線、F7同屏、F8結束)，軟件相關操作如下：

(1)Acute3D窗口左鍵選目標、按F5鍵，CASS窗口自動繪制點及點號，如圖5所示；

(2)Acute3D窗口左鍵選目標、按F6鍵，CASS窗口自動繪制線及線節點號，如圖6所示；

(3)Acute3D窗口左鍵選目標、按F7鍵，CASS窗口圖以該點為中心縮放顯示，如圖7所示。

圖3 算法流程圖

圖4立體測圖工作界面

圖5 捕點示意圖

圖6 畫線示意圖

圖7 同屏示意圖

3 實驗分析

(1)將含有房屋、道路、陡坎的三維模型數據導入EPS軟件，通過EPS立體測圖法繪制其 1∶500線畫圖，其處理時間如表1所示，處理結果如圖8所示。

不同方法不同地形繪制時間比較 表1

圖8 EPS軟件測圖結果

(2)將含有房屋、道路、陡坎的三維模型數據導入Acute3D Viewer軟件，通過Acute3D-CASS法繪制其 1∶500線畫圖，其處理時間如表1所示，處理結果如圖9所示。

(3)將EPS處理結果導入CASS軟件，其結果如圖10(b)所示。

由圖8、圖9、圖10和表1中可以看出：

(1)兩種方法所繪成果精度基本一致，所需時間相差不大。

(2)EPS繪制成果導入CASS中之后，地形屬性會消失，需重新添加地形屬性信息。

圖9 本文方法測圖結果

圖10 EPS成果導入CASS對比

(3)EPS軟件三維模型部分細節顯示不如Acute3D Viewer清晰，模型操作不如Acute3D Viewer流暢，故容易造成取點誤差。

(4)對于習慣CASS軟件操作者，本文方法操作比較簡單。

4 結 語

無人機航測正以其快速準確的優勢改變著傳統的測繪作業方式，通過三維模型進行立體測圖成圖正逐漸成為行業發展趨勢，本文提出基于VBA編程的Acute3D-CASS立體測圖法，此法效率與EPS相當，可靠性高于EPS，完全能滿足實際生產中的各種精度要求。但本文方法目前僅能實現CASS窗口圖像與Acute3D窗口選點同屏，沒有實現Acute3D窗口圖像與CASS窗口選點同屏，還需進一步解決雙向同屏問題。