[发明专利]一种基于平行摄影的勘探洞地质编录底图生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及摄影测量技术领域，具体涉及一种基于平行摄影的勘探洞地质编录底图生成方法。

背景技术

地质编录是在地质勘查、勘探中对各种地质现象进行描绘、量测和记录的技术过程，它可为研究区域的地质和矿产的分析、评价及其工程设计、开发，提供必不可少的资料。传统的地质编录都是以地质素描为主，依靠人工现场勘测，画出地质构造线，量测并标注结构面产状。这种作业方式工作量大、劳动强度高、受施工干扰大，且编录的几何精度低、信息反馈慢，同时编录成果不易于统计分析和应用共享，已不适应于现实生产力的发展和现代工程对地质信息快速响应的需要。

摄影地质编录，是近年发展起来的地质编录新兴技术，可以较好地解决了对洞室、隧道、边坡、基坑等地质工程的编录问题。然而，相比于大型隧洞，勘探洞是特殊的一类，其洞径十分狭窄。现有的摄影地质编录技术主要适用于大型洞室，若直接用于勘探洞的地质编录，会因摄像场地覆盖面积狭小而引起作业效率骤降，使得该技术无法实用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种基于平行摄影的勘探洞地质编录底图生成方法，实现对勘探洞地质信息快速、高效、准确的采集和分析处理。

为了解决现有技术的上述技术问题，本发明采用以下技术方案。

一种基于平行摄影的勘探洞地质编录底图生成方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

步骤1、平行摄影得到影像序列：采用基于活动控制架的控制方式和摄影主光轴平行于洞轴线的摄影方式，沿勘探洞中轴线每隔一定的距离正对着活动控制架方向拍摄影像序列；

步骤2、影像预处理：包括影像畸变差校正和影像的单像空间后方交会计算，从而获得已知内、外方位元素的构像质量良好的勘探洞影像数据；

步骤3、影像投影纠正：将消除构像畸变差影响的勘探洞原始影像投影到物方，形成物方目标影像，并按照要求展开为平面，得到勘探洞单张展示影像；其中，所述的物方抽象为目标柱面；

步骤4、展示影像生成：将某一段勘探洞内各单张展示影像拼接起来而生成影像地质编录底图。

在所述步骤1中，所述的基于活动控制架的控制方式和摄影主光轴平行于洞轴线的摄影方式是指：

将活动控制架设置在勘探洞轴线上，并使其横轴与洞轴线垂直；记录活动控制架基点在勘探洞工程坐标系中的坐标：Y为0、Z是地面至活动控制架基点的距离、X根据桩号来确定；由于活动控制架主杆、横向标杆及活动控制架基点的相对位置固定，通过活动控制架基点的坐标和活动控制架六个控制点与基点间的参数值，计算得到每个控制点在勘探洞工程坐标系中的坐标，控制点与基点之间的位置参数通过高精度测量进行测定；作业员手持数码相机，从起点桩号开始，沿勘探洞中轴线每隔一定距离正对着活动控制架方向拍摄影像，每张影像内均包含勘探洞的左右壁和顶板的局部区域以及正前方活动控制架上的六个控制点；所述的一定的距离并不固定，前提是保证前后相邻影像的洞壁顶板部分有重叠区域；一个活动控制架设置站为覆盖一段勘探洞的若干张影像所共用；然后，沿勘探洞前进并重新设置活动控制架，并重复上述拍摄步骤；在所述的重复拍摄中，始终要保证前后相邻影像的洞壁顶板部分有重叠区域。

在所述步骤2中：

(2-1)所述的影像畸变校正，是指：采用顾及径、切向变形的畸变校正模型，对原始影像进行畸变差改正，其模型公式为：

式中，Δx、Δy为像点坐标x、y的构像畸变差改正值；x₀、y₀为相机内方位元素；r为像点的向径，即k₁、k₂、k₃、p₁、p₂为畸变差校正系数；

(2-2)所述的单像空间后方交会，是指：先利用角锥体法解算外方位线元素的近似值，并据此估计出外方位角元素的初始值，然后再利用共线方程解法整体平差，解算出像片外方位元素精确值。

在所述步骤3中，所述的影像投影纠正，是指将消除构像畸变差影响的勘探洞原始影像投影到物方，形成物方目标影像，并按照要求展开为平面，得到勘探洞单张展示影像；其具体过程包括：

(3-1)计算像点的像空间工程辅助坐标：

设勘探洞为矩形洞，洞宽W，洞高H，勘探洞柱面方程表示为下式(2)：

其中，X,Y,Z为勘探洞工程坐标；

根据摄影测量共线方程，由像平面坐标x、y解算出每个像元对应的像空间辅助坐标系坐标从而得到像空间工程辅助坐标系坐标u、v、w：