[发明专利]一种基于变高单应的河流水面摄影测量方法

权利要求书

1.一种基于变高单应的河流水面摄影测量方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）布设测量系统，将用于河流水面摄影测量的数字相机1架设于测验河段水尺2断面附近的河岸上，以倾斜视角拍摄河流水面，成像分辨率应保证水尺的刻度清晰可辨；在河流两岸相机视场内的岸坡上均匀对称地布设8个非共面的地面控制点GCP3；在对岸上、下游的岸坡上布设两根垂直于水面的标志杆4，将标志杆4及水尺2和水面的交点作为水面控制点WCP；将一台免棱镜全站仪5架设于相机附近，测量所有GCP和WCP的世界坐标；

（2）提取GCP图像坐标，采用人机交互的方式从图像中提取GCP的亚像素图像坐标；

（3）求解DLT系数，采用直接线性变换法求解DLT系数；

（4）优化像差系数，采用非线性迭代法优化像差系数；

（5）求解水面高程系数，提取实时水位值并利用3个WCP的世界坐标计算比降系数和水位系数，建立水面高程模型；

（6）计算像点物方坐标，通过变高单应关系将水面像点坐标转换为物方坐标，完成河流水面摄影测量。

2.根据权利要求1所述的一种基于变高单应的河流水面摄影测量方法，其特征在于：所述的GCP采用20×20cm的方形对角标志，由4个黑白相间的角形区域组成。

3.根据权利要求1所述的一种基于变高单应的河流水面摄影测量方法，其特征在于：所述的两根标志杆的间距不大于相机视场中近岸水面边界的宽度，标志杆的长度大于河段水位的最大变幅。

4.根据权利要求1所述的一种基于变高单应的河流水面摄影测量方法，其特征在于：所述的人机交互的方式是指：首先通过点击鼠标在图像中选取人工对角标志中心附近的任意像素，然后以该像素为中心建立一个矩形搜索区域，最后采用Forstner算子检测搜索区域内的角点，极值兴趣值对应的角点坐标即为GCP的亚像素图像坐标。

5.根据权利要求1所述的一种基于变高单应的河流水面摄影测量方法，其特征在于：所述的河流水面高程模型表示为Z＝D₁X+D₂Y+D₃，其中(X,Y,Z)表示物点的世界坐标，D₁、D₂分别为河段在X和Y方向的比降系数，D₃为断面的水位系数，即D₃＝l(t)-Z₀，其中l(t)为实时水位测量值，Z₀为水位基准点在当前世界坐标系中的高程，l(t)采用图像识别的方法从水尺图像中自动判读并提取。

6.根据权利要求1所述的一种基于变高单应的河流水面摄影测量方法，其特征在于：所述的变高单应表示为：

u=(l1+l3D1)X+(l2+l3D2)Y+(l3D3+l4)(l9+l11D1)X+(l10+l11D2)Y+(l11D3+1)v=(l5+l7D1)X+(l6+l7D2)Y+(l7D3+l8)(l9+l11D1)X+(l10+l11D2)Y+(l11D3+1)]]>

其中，(u,v)表示像点的理想坐标，l_i,i＝1,2,…,11表示DLT系数。