[发明专利]空间数字化大地测量方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于大地测量的技术领域，具体涉及一种空间数字化大地测量方法及装 置。

背景技术

现有的大地测量中常用的测量仪器如水平仪、经纬仪、激光测距仪、全站仪等， 其设备方法都是一种基于测量远处空间目标的距离和角度的大地测量原理。该测量 方法和仪器的优点是测量精度高，缺点是测量效率低、空间各站点测量的数据不具 同时性，且不能实现实施无人监测。

近期的一些能自动测量距离角度变化的大地测量方法和仪器，如激光扫描三维 建模信息处理测量系统及激光光纤自动测量位移装置和方法等。这类测量设备的测 量精度较低，真正实现高精度的自动测量还存在很大困难。如利用上述仪器和方法 在地铁、隧道，石油输油管线，铁路等大型建筑物的形变实现无人实时自动监测是 难以做到的。更不能同时满足多目标点同步检测近代大规模建筑工程建设中，建筑 物的沉降和水平位移等形变测量的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有大地测量装置和方法存在的缺点，提供一种空间数 字化大地测量方法及装置。从而不需要通过测量远处目标角度及距离的方法，就能 实现多目标点同步、实时无人监测的空间数字化大地测量方法。

本发明是把日益完善的数字CCD、CMOS等数码摄象摄影技术，成熟的望远镜， 照相物镜技术及计算机图像信息处理技术和激光以及大功率高亮度LED近代光源 技术有机结合在一起，构建或提供一种实现空间至少一个目标点同步实时，高精度、 无人监测的大地测量装置及其测量方法。

为便于理解和实施，简述本发明的测量基本原理、方法和装置结构是必要的。

空间数字化大地测量原理是一种基于建立物象空间数字化坐标系中的目标空间 位置的坐标数字值相等的关系，把空间数字化测量标准——即空间频率，设置在被 测空间目标处的象方空间数字坐标系上，在数字空间坐标系中进行空间A/D、D/A 数字变换计算，直接在象方空间数字坐标系上对空间目标位置的空间坐标进行数字 化测量。

本发明包括在被测空间目标处设置的作为确定空间频率、有固定间隔标准长度 的测量标尺AB和测量时用的点光源合作目标，以及在测量处设有的固定在测量转 台上的遥感图像探测装置和与数字CCD用USB接口电缆相连的计算机三部分，其 中遥感图象探测装置包括由望远物镜L₁，耦合物镜L₂和固定在座架上的数码相机 变焦摄影物镜L₃组成复合的遥感物镜组，该数码相机变焦摄影物镜L₃与相匹配接 口的数码相机机身相连，并且分别设置在前机壳和后机壳中，同轴相连接的前机壳 和后机壳均密封固定在中间有通孔的座架上，并凭借座架把遥感图象探测装置安装 在转台上，且遥感图像探测装置中的望远物镜L₁、数码相机变焦摄影物镜L₃及耦合 物镜L₂组成复合的遥感物镜组，该遥感物镜组的合成焦距且必须满足 f_合≥f_定的条件，其中，δ为CCD象元尺寸，Δ为目标测量精度要求 的位移最小值，Lmax为最大测量距离。

其方法如图1、3所示，首先利用一个处于数码相机机身内且与计算机相连的数 字CCD靶面上的象元阵网格建立一个以象元为数字单位，且能在计算机中进行运 算、处理，显示的物方空间数字坐标系xoy，根据几何光学共轭成像原理，把上述 物方空间数字坐标系xoy安置在遥感图像探测处理装置中的遥感物镜组的一侧物距 L处；则相应在遥感物镜组的另一侧象距L’的被测空间目标处建立一象方数字空间 坐标系x’o’y，然后把有固定间隔的标准长度AB的标尺安装在象方空间数字坐标系 x’o’y’内，凭借象方空间数字坐标系x’o’y’中的目标座标数字值和物方空间目标坐标 系xoy中的目标座标数字值相等的关系，便将在物方空间数字坐标系xoy测量到的标 尺AB的标准长度的投影象A’B’数字值M，作为象方空间数字坐标系x’o’y’标尺AB 的数字值，且AB在物方空间数字坐标系xoy上的投影像A’B’，与X轴或Y轴是重合 的，进行A/D数字变换计算，就可确定在被测空间目标点处空间数字坐标系x’o’y’ 的空间频率