[发明专利]一种便携式超站仪测量目标物高度及宽度的技术方法

说明书

本发明是一种便携式超站仪测量目标物高度及宽度的技术方法。首先，利用摄影超站仪进行外业工作，获取竖直目标物的照片，并获得以下数据：倾角ω、镜头距离竖直目标物的水平距离△Y；然后，利用摄影测量系统进行内业处理，获取竖直目标物在相片中像点坐标；虑到摄影时绕X轴存在倾角ω，因此，需要相片纠正，进行X轴不变在此方向上的坐标值变化；将以上公式和已知量进行推导和计算得到目标物任意处的宽度方向和高度方向坐标；最后，将外业获得的数据代入内业推导的公式中，可以获得目标物任意处的宽度di和任意处的高度hi。

一、技术领域

该方法属于摄影测量中利用便携式超站仪单相片测定竖直目标物任意处高度及宽度方法。

二、技术背景

目标物任意处的高度及宽度是摄影测量观测中两个重要的测量因子。宽度目前主要测量方式采用刻度尺手工测量，属于接触式测量，由于地形、林下灌木的影响，量测样地内的目标物费时费力，需要一人量测，一人记录，人力成本较高。高度测量采用测高仪量测，存在目标物顶点难以准确判断等问题，导致测量误差较大，且需要二人配合，测量效率较低。

因此，在测量过程中采用传统仪器测量不可避免地带来了很多麻烦与误差。本项目在任意地形条件下，利用便携式超站仪通过单片正直摄影测量方法实现样地内目标物任意处高度及宽度的量测，量测速度快，只需一人即可完成，在获得样地相片和倾角后，可以通过自主研发的摄影测量系统进行内业判读、处理即可获得样地样木胸径和树高，且测量值可以永久保存。全面提升了内业数据处理的速度，智能化程度。

三、发明内容

本研究应用便携式超站仪，测定不可接触且难以近测的竖直目标物，例如，灯塔、旗杆、树木等。将检校好的摄影超站仪安置在云台上，并与三脚架连接，通过气泡水平仪调节仪器保持水平，然后，利用单片正直摄影测量方法，获取相片和倾角，通过建立物方坐标与像方坐标之间的数学模型转换获取竖直目标物任意处高度及宽度。

首先，利用摄影超站仪进行外业工作，获取竖直目标物的照片，并获得以下数据：倾角ω、镜头距离竖直目标物的水平距离△Y；

然后，利用摄影测量系统进行内业处理。竖直目标物在空间中物方空间坐标为：(Xs,Ys,Zs)；竖直目标物在相片中像点坐标为：(u，f，v)；在摄影测量系统中，物方空间坐标与像点坐标比例公式为：考虑到摄影时绕X轴存在倾角ω，因此，需要相片纠正，进行X轴不变在此方向上的坐标值变化所用的公式和旋转矩阵为：和将以上公式和已知量进行推导和计算得到目标物任意处的宽度方向和高度方向坐标为：

最后，将外业获得的数据代入内业推导的公式中，可以获得目标物任意处的宽度di＝△X和任意处的高度hi＝△Z。

四、附图说明：

下面结合附图和实例对本发明进一步说明。

图1为竖直目标物在空间中物方空间坐标。图2为竖直目标物相片中像点坐标。图3和图4均为利用摄影超站仪获取竖直目标物照片及数据的工作示意图。

五、具体实施方式：

1、利用摄影超站仪进行外业工作，获取竖直目标物的照片及数据。

2、利用摄影测量系统进行内业处理，获取照片中竖直目标物任意处的像点坐标。考虑到摄影时绕X轴存在倾角，因此，对获取的相片利用公式和旋转矩阵进行纠正。然后，推导和计算得到目标物任意处的宽度方向和高度方向坐标。最后，将外业获取的数据代入推导的公式中，获得目标物任意处的宽度和高度。