近景攝影測量在1：500地形圖測繪中的應(yīng)用

目前國內(nèi)各大、中、小型工程建設(shè)項目中，施工前的設(shè)計土石方工程量的復核及施工過程中土石方工程量的中間計量，均需要完成1：500地形圖的測繪。結(jié)合筆者的親身實踐，利用張祖勛院士的最新成就Lensphoto 的技術(shù)可以很好的解決1：500地形圖的測繪及工程量的計算，Lensphoto 的技術(shù)的使用不僅大大提高了1：500地形圖測繪及工程量計算的效率，而且通過與傳統(tǒng)地形圖測量的方法對比，經(jīng)濟效益明顯。

1 Lensphoto技術(shù)的工作原理

通過Lensphoto最新的多基線立體匹配算法快速獲取大量同名點，生成被測物體表面精確相對位置關(guān)系的自由網(wǎng)點云，其精度達到像素級。然后通過對控制點坐標多光線前方交會及區(qū)域網(wǎng)自由網(wǎng)平差，自動生成物方區(qū)域所有三維坐標點，完成自由網(wǎng)的絕對定向，相對精度為萬分之一，從而建立高精度的數(shù)字表面模型及測繪產(chǎn)品，整個過程高度自動化。

2 Lensphoto技術(shù)的進步突破與進步

目前地形數(shù)據(jù)的采集主要有以下幾種手段：全站儀采集、GPS采集、三維激光雷達掃描采集、航空攝影測量采集。其中全站儀、GPS兩種對數(shù)據(jù)的采集手段，均需要依靠人力到所測區(qū)域的各個特征地形點進行逐點采集，我們定義為接觸性數(shù)據(jù)采集；三維激光雷達掃描、航空攝影測量兩種對數(shù)據(jù)的采集手段，無需依靠人力到所測區(qū)域進行逐個特征點的采取，我們定義為非接觸性數(shù)據(jù)采集。接觸性地形數(shù)據(jù)采集的特點決定了受所測區(qū)域地形、地貌的影響較大，而一旦碰到人力無法到達的區(qū)域，工作任務(wù)就更加無法完成；非接觸性手段對地形數(shù)據(jù)的采集受所測區(qū)地形、地貌的影響較小，尤其碰到人力無法到達的區(qū)域，優(yōu)勢更加突出和明顯。

Lensphoto技術(shù)與常規(guī)的航空攝影技術(shù)突破與進步主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）解決了目前近景攝影測量中大交會角影像難以實現(xiàn)匹配自動化和小交會角影像交會精度低的矛盾。

（2）利用觀測值獨立性的立體匹配新理論和逐級核線約束的金字塔匹配策略，實現(xiàn)了基于區(qū)域灰度的近景影像快速、精確匹配。

（3）針對近景影像的特點，很好地解決了 SIFT 特征匹配在高維特征空間中快速尋找最鄰近點的問題，實現(xiàn)了近景目標的全自動、快速 DSM 匹配。

（4）利用影像匹配技術(shù)和光束法區(qū)域網(wǎng)空中三角測量原理，實現(xiàn)了對“旋轉(zhuǎn)多 基線交向攝影”數(shù)據(jù)的全自動空三解算 ，不僅減少了外業(yè)控制點，提高了作業(yè)效 率，而且提高了測量的精度。

（5）克服了非量測相機視場角小、畸變差大、內(nèi)方位元素未知且不穩(wěn)定的缺點，

（6）實現(xiàn)了利用少量控制點對非量測相機進行在線檢校，提高了非量測相機在工程應(yīng) 用中的精度。

3、Lensphoto技術(shù)地形圖測繪應(yīng)用案例

某項目邊坡1：500地形圖測繪，具體作業(yè)流程與步驟如下。

（1）外業(yè)數(shù)據(jù)采集

拍攝相機型號：尼康D810

鏡頭：定焦85mm

攝影距離：約264米

（2）外業(yè)數(shù)據(jù)采集成果（拍攝工程影像）

依次從左往右拍攝 4 張影像，正對拍攝，相鄰兩張影像之間重疊度達到 80%。

（3）控制點布設(shè)

在邊坡現(xiàn)場共選取了8特征點做為控制點，并利用全站儀測量了8個特征點的坐標。

（4）匹配得到點云

（5）通過點云生成地形圖

4、Lensphoto技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟效益對比

4.1 傳統(tǒng)接觸性測量手段

通過筆者2016年∽2018年近兩年半以來實施的臨滄市臨翔區(qū)金子潭水庫項目、景洪傜房河水庫項目、云南省云龍縣大雞茨坪水庫項目、云南省滄源佤族自治縣永懂水庫項目、黃岡團風縣烈士陵園水庫項目、巴萬高速項目、延黃高速項目、科威特房建項目、廣州地籍圖測量項目等國內(nèi)外10幾個大中型1：500地形圖測量業(yè)務(wù)實際實施情況分析，勞動生產(chǎn)率如下：外業(yè)：1幅圖，3個人，1天；內(nèi)業(yè)：1平方公里1人（16幅）、1天。1平方公里1：500地形圖約49人工日。

4.2 Lensphoto技術(shù)

通過筆者利用Lensphoto技術(shù)在烏東德項目部、兩河口項目部進行1：500地形圖測量，勞動生產(chǎn)率分析如下：外業(yè)：1平方公里，2人，5天；內(nèi)業(yè)：1天。完成1平方公里1：500地形圖測量約11人工日。

4.3資源投入對比表

通過以上對比分析，1平方公里1：500地形圖測量，利用Lensphoto法不僅勞動生產(chǎn)率較傳統(tǒng)測量方法提高了近4.46倍，而且通過成本測算，成本降低近60%。

5、總結(jié)

隨著Lensphoto技術(shù)在1：500地形圖測繪中的廣泛應(yīng)用，不僅降低了測繪作業(yè)人員的外業(yè)勞動強度，而且提高了測繪作業(yè)人員的人身安全；不僅打破了對外業(yè)數(shù)據(jù)采集人員的專業(yè)技術(shù)水平要求的瓶頸，而且大幅降低了測繪企業(yè)的生產(chǎn)成本。由此可以預見，在不久的將來，傳統(tǒng)的接觸性地形圖測量方法將逐步被市場所淘汰，最新的Lensphoto技術(shù)將得到全面的應(yīng)用。

作者簡介：郭海倫，男，湖北人，1979年3月生，畢業(yè)于東華理工大學，大學本科，現(xiàn)就職于葛洲壩測繪地理信息技術(shù)有限公司，工程師，研究方向：攝影測量與遙感。