基于摄影全站仪的精度分析与误差改正研究

发布时间：2017-08-05 15:36

  本文关键词：基于摄影全站仪的精度分析与误差改正研究

  更多相关文章： 普通数码相机 摄影全站仪系统 近景摄影测量 相机检校 相对位置

【摘要】：基于普通数码相机的摄影全站仪系统是一种将近景摄影测量和传统点位测量结合在一起的一种新的测量方式。随着普通数码相机制造技术的不断提高,其分辨率和稳定性也取得了长足的发展,在近景摄影测量中的应用也越来越广泛。同时,经过几十年的发展,近景摄影测量的理论与实践也逐渐变得更加完善,专业的摄影测量软件也被越来越多的开发出来,其能够实现的功能也越来越丰富。正是得益于这些软件的发展,普通数码相机可以通过检校得到其应用于测量工作之前必须已知的基本信息和内方位元素等参数。目前,近景摄影测量已经在变形监测、建筑物测量和地图测量等方面的实际测量工作中被越来越多的应用。同时,全站仪目前已经是主要的测量仪器之一,经过几十年的发展其精度也达到了非常高的水平。详细分析了全站仪在单个点位测量方面的优势和普通数码相机通过摄影测量在测量区域范围三维数据快速获取方面的优势,同时它们的不足之处恰好又是对方的优势之处。这样,我们可以想象将它们连接起来形成一个整体应用,就可以将它们的优势相互结合,又弥补了相互之间的不足,形成一种新的测量方式。其实,几十年前就有过将全站仪(当时还是经纬仪)和量测型相机连接起来在测量工作中使用的先例,不过由于其本身很多的不足而没有得到大规模的应用,而现如今,全站仪和普通数码相机的长足发展已经解决了这些不足。本研究制作出摄影全站仪系统,并实地测量后,通过对比分析得出此系统的精度结论。测量之前,先使用张正友平面靶标参数标定法原理使用专业摄影测量软件PhotoModler Scanner和专用检校靶纸对所用的数码相机进行检校,得到相机的基本信息和内方位元素等参数。同时,我们还需要预先解算出相机中心和全站仪中心之间固定相对空间位置关系的六个参数,这是使用张祖勋教授提出的理论公式和自己制作的检校块同时测量得到初始状态下的这六个参数[1]。经过上面两个步骤后,摄影全站仪系统就可以应用于测量工作了。本文将摄影全站仪用于古建筑物测量实践,实现了无控制点的摄影测量,并通过对比分析,对此摄影全站仪的测量精度做出了结论分析。通过本次实验得到的数据成果可以证明此摄影全站仪系统的测量精度能够满足古建筑物测量的精度要求,实现了无控制点的摄影测量,并且能够快速高效的获取建筑物的点云模型,提高了测量效率。根据此次研究数据成果的精度,本研究的摄影全站仪系统还能够应用于土方测量、数字测图与边坡测量等测量工作中,有较大应用前景。
【关键词】：普通数码相机 摄影全站仪系统 近景摄影测量 相机检校 相对位置
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P23
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 国内外的研究现状及其发展动态10-12
• 1.3 论文的主要研究内容和结构安排12-15
• 第二章 近景摄影测量的基础理论15-33
• 2.1 近景摄影测量的基本概念15-23
• 2.1.1 近景摄影测量中常用的坐标系15-17
• 2.1.2 像片的内方位元素和外方位元素17-19
• 2.1.3 共线条件方程式19-22
• 2.1.4 共面条件方程式22-23
• 2.2 光线束平差解法23-26
• 2.2.1 共线条件方程式像点坐标误差方程的一般式23-25
• 2.2.2 几种经典的光线束平差解法25-26
• 2.3 直接线性变换解法26-32
• 2.3.1 直接线性变换解法的基本关系式27-29
• 2.3.2 直接线性变换解法中内、外方位元素以及ds和dβ 的求解29-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 普通数码相机的检校33-44
• 3.1 普通数码相机检校的内容33
• 3.2 相机的检校方法33-35
• 3.3 张正友平面靶标参数标定法35-41
• 3.3.1 检校原理35-37
• 3.3.2 本次相机检校与结果分析37-41
• 3.4 本章小结41-44
• 第四章 基于普通数码相机的摄影全站仪测量原理与系统介绍44-59
• 4.1 摄影全站仪系统简介44-48
• 4.2 摄影全站仪的测量原理与方式48-52
• 4.2.1 全站仪中心与相机中心的相对位置关系48-51
• 4.2.2 初始外方位元素的测定51-52
• 4.3 MATLAB坐标计算52-57
• 4.3.1 MATLAB简介52-53
• 4.3.2 本文坐标计算系统简介53-54
• 4.3.3 像控点坐标获取54-57
• 4.4 本章小结57-59
• 第五章 摄影全站仪系统应用于建筑物测量59-70
• 5.1 控制点物方坐标获取59-60
• 5.2 PhotoModeler Scanner建筑物的建模60-66
• 5.2.1 测量精度的求解61-62
• 5.2.2 PhotoModeler Scanner建模流程62-66
• 5.3 实验成果对比与精度分析66-68
• 5.3.1 坐标计算结果66
• 5.3.2 成果比较与精度分析66-68
• 5.4 本章小结68-70
• 第六章 结论与展望70-74
• 6.1 主要工作总结70-71
• 6.2 展望71-74
• 致谢74-76
• 参考文献76-79
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果79

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本文编号：625650