摄影测量方法在工程应用中的分析研究

仝海飚

（大同市勘察测绘院，山西大同037000）

摄影测量方法在工程应用中的分析研究

仝海飚

（大同市勘察测绘院，山西大同037000）

随着经济快速发展，大型工程项目逐渐增多，传统的工程测量方法测量范围小、精度低，显然不能适应当今市场的需求。我国工程测量方法日益增多，在测量范围和准确性上都有了很大程度的提升，其中摄影测量方法以其独特的优势在工程项目中被广泛应用。论文就摄影测量方法在工程项目中的应用作了简单的分析和研究。

摄影测量；工程；研究

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.10.005

1 引言

测量是工程项目建设中一个至关重要的环节，只有保证测量范围和结果的准确，才能为后续项目建设奠定可靠的基础。而随着时代的进步，在工程测量领域中，现代测量方法与过去相比有了进一步的突破，无论是测量范围，还是测量精度，都更加准确和科学，对于我国工程测量事业具有重要的现实意义。在现代测量方法中，摄影测量方法被越来越多地应用于工程测量中，并且为工程测量事业发挥了巨大的作用。

2 摄影测量方法工程应用中的空中三角测量研究

在工程测量中空中三角测量具有一定的难度，对测量方法有较高的要求，因此，传统的航空摄影测量不能满足空中三角测量的要求，目前，在空中三角测量中常用的现代摄影测量方法有SfM法和旋转多基线法。SfM摄影测量方法的基本流程是先将影像进行两两匹配，在配对成功的影像中找到初始最优的匹配对，然后再加入其他新的影像，同时将新影像与初始影像平差，最终完成所有有效影像的添加。SfM摄影测量方法的优点是可以对无序影像进行处理，使摄影测量过程不受到影像顺序的局限，增加了测量过程的灵活性。而SfM摄影测量方法也有不足，因为在摄影测量过程中需要对所有拍摄到的影像进行两两匹配，一旦遇到规模较大的测量任务时，需要消耗大量的时间，降低了测量效率；并且在影像匹配过程中容易出现误差，一旦有2个毫不相关的影像进行了匹配，就会给测量数据带来一定误差。旋转多基线摄影测量方法是由传统测量方法演变而来的，具体的操作方法为：首先将被测目标划分为多个子块，然后对这些子块进行摄影，最终通过影像构成的条带得出测量数据，在对子块摄影的过程中所有子块构成的影像都是有所差异的，尤其对高边坡测量时，测量精度可以高达万分之一，对于保证高边坡施工具有重要作用。旋转多基线摄影测量在测量过程中仍然受到传统摄影测量方法的局限性，要求对被测目标中每张影像都划分子块，增加了测量的工作量[1]。

3 摄影测量方法工程应用中的匹配优化研究

影像匹配对于摄影测量而言具有重要的意义，因为在摄影测量中需要通过同名光线的交会，获取物方的三维信息，由此可以看出同名点的测量是摄影测量中的重要环节。而现代化的摄影测量中获取影像同名点信息的方法由传统人工测量转变为自动匹配，而影像的自动匹配质量直接关系到测量数据的准确程度。在工程测量中，使用摄影测量方法影像匹配是难度较高的环节，具体表现在以下几方面：（1）被测对象缺乏足够的纹理信息。在工程测量中所要测量的对象一般都是建筑物或者人工设施，与自然地形相比，存在缺乏明显纹理信息的弊端，因而给测量中影像匹配带来一定的难度；（2）在工程测量中物方分辨率通常都能达到毫米级别，这对被测量对象细节的呈现有积极的作用，同时提高了测量的精确度，然而，物方分辨率过高也有其弊端，由于物象呈现太过于清晰和细致，导致在影像匹配过程中受到过多画面的干扰，在影像匹配环节容易出现错误；（3）在工程测量中遇到地形起伏较大、或者有遮蔽的环境时，会给摄影测量带来一定的困扰。当被测环境地形起伏较大时，摄影距离就会不固定，相对于摄影距离较短的地形而言，摄影得到的影像视差变化范围也会越大，降低了测量的准确性。被测量环境中如果存在隐蔽区域也会使测量过程受到干扰，影响测量结果。影像匹配一直以来都是摄影测量的一个难点，因此，我们要想方设法对其进行优化，不仅是为了简化匹配过程，而且对于提高摄影测量精度也有重要意义，尤其对于被测量对象纹理信息匮乏的区域依旧可以达到良好的影像匹配效果。在全局优化方法中还包括比较常见的2种特殊优化法：扫描线优化法和半全局优化法。这2种方法都是目前很多研究学者较为关注的。

4 摄影测量方法工程应用中的匹配策略研究

匹配策略是指在现有匹配过程中不断发掘新的匹配方法，同时合理利用已有匹配过程，最终形成一种匹配约束，利用这种约束有效地限制后续匹配，减少匹配过程的错误率，实现最高限度的匹配效率。如上述提到的在摄影测量中，影像匹配是非常重要的一个环节，因而实施有效的匹配策略对匹配质量有着至关重要的影响。合理的匹配策略能够在影像匹配过程中缩小匹配范围，进而提高匹配的准确率，为后续匹配提供可靠的信息保障，能够得到较好的匹配初始值。经常被工作人员使用的匹配策略可以分为2种：横向匹配策略和纵向匹配策略。横向匹配策略是以原始分辨率影像为基础，在匹配传播过程中以区域生长法为主。研究人员以传统最小二乘匹配法为基础，提出一个全新的以最优最先为原则的区域生长匹配策略。该匹配策略的主要原理是：首先对初始匹配点对进行最小二乘匹配优化，然后对相邻点进行扩散，得出相邻区域点的最小二乘匹配初始值，而这个初始值即为其优化参数。在纵向匹配策略中有一个金字塔策略，该策略主要原理就是将二维影响逐次滤波，并且逐渐增加影像匹配间隔，最终得到一个逐级变小的影像序列，我们称之为金字塔影像。在金字塔影像序列中，由于高层影像画面没有过多的细节干扰，因而提高了影像匹配的正确率，在匹配过程中，不仅视差距离较小，而且像方搜索的范围也较小，从而提高了影像匹配的速度。

5 摄影测量方法在工程应用中的发展方向

5.1 测量精度的提高

工程测量一般关系到建筑安全，因此，对测量精度要求较高。提高测量精度，能让摄影测量方法应用于更多的工程测量项目中。摄影测量中镜头的畸变模型，空三匹配的精度，平差的优化，密集匹配的精度等都会影响最终的测量精度。

5.2 摄影方式的灵活性发展

与航空摄影测量不同，工程应用中摄影环境常常受到地理条件等的限制，这导致传统数字摄影测量平台很难直接处理以工程测量为应用目的的数据。灵活的摄影方式，能降低摄影测量外业操作的难度，促进摄影测量方法的推广和应用。

5.3 摄影测量处理规模、处理效率的进一步发展

摄影测量应用于工程中，一次测量常常会获得大量的影像数据。摄影测量数据处理效率不足常常会限制摄影测量方法的应用。摄影测量数据处理时间很大程度上取决于影像匹配以及平差处理时间。使用并行处理技术，专用硬件如GPU的算法加速等，提高数据处理效率，是重要的研究方向。

5.4 摄影测量处理的自动化程度进一步提高

现行的很多近景摄影测量软件，数据处理过程仍然需要人工参与。例如空中三角测量过程中匹配点的编辑，控制点的人工量测等，密集匹配后点云的编辑，粗差点的人工剔除等。进一步提高摄影测量处理的自动化程度，有利于提高生产效率。

6 结语

总而言之，摄影测量方法的应用为工程测量事业开辟了新的篇章，不仅提高了工程测量效率，而且大大提高了测量的精确度，为工程项目建设提供了可靠的测量技术支持。相信在不断的实践中，摄影测量方法还能够有进一步的优化和完善，促进我国工程测量事业的持续健康发展。

【1】马电.摄影测量方法在工程应用中的关键技术研究[D].武汉：武汉大学，2014.

Analysis and Research on Photogrammetry Method in Engineering Application

TONG Hai-biao
(DatongInstituteofSurveyingandMapping,Datong 037000,China)

With the rapid economic development,large engineering projects are increasing gradually.Traditional engineering measurement has a narrowmeasurement range and low accuracy,so it obviously can not adapt to the needs of the current market.Engineering measurement methods are also increasing in our country,and the measurement range and accuracy have greatly improved.Among them photogrammetry methodwithitsuniqueadvantagesiswidelyusedinengineeringprojects.Theapplicationofphotogrammetrymethodinengineeringprojectsis simplyanalyzedandstudied.

photogrammetry;engineering;research

P232

A

1007-9467（2016）10-0013-02

2016-09-18

仝海飚（1968～），男，山西大同人，高级工程师，从事测绘技术研究。