一种ccd组合全站仪双片摄影测树技术的制作方法
【专利说明】一种CCD组合全站仪双片摄影测树技术 一、技术领域
[0001] 本发明涉及一种新的摄影测量测树技术，特别是一种利用C⑶组合全站仪进行双 片摄影完成测树的技术。 二、 技术背景
[0002] 现阶段，采用的测树技术主要有人工实地测量和目测相结合，即使是应用摄影测 量技术，也仅仅局限于单片摄影方式，在现代林业测量中，尤其是成片树林的测量，这些方 式存在的缺点和局限性越来越明显，为现代林业观测带来了很大的麻烦与不便：
[0003] ①采用传统的人工调查方式，人工劳动力需求较大，测量成本较高；
[0004] ②采用传统的人工实地测量与目测相结合的方式，测量精度较低，难以满足某些 精度要求较高的任务；
[0005] ③利用单片摄影测量方式进行立木测量时，还需要考虑随时安置定长花杆，且摄 影时也要注意花杆的影响完整性，操作较为复杂；
[0006] ④采用单片摄影测量方式，仅仅能实现单木测量，对成片林子的测量显得无能为 力。
[0007] 因此，目前采用的测树方式都存在着或多或少的不足和局限性，给现代林业调查 带来了很大的麻烦和不便，如何寻找一种新的测树方式显得尤为重要。 三、
【发明内容】
[0008] 为了克服现有测树方式的不足和局限性，实现林业调查的现代化测量，本发明的 目的就是提供一种CCD组合全站仪双片摄影测树技术。
[0009] 本发明的目的是这样实现的：
[0010] 在待测区地面选定观测点S1，以S1为坐标原点，在Si点严格整平组合仪器后照准 待测立木，以此时景深方向为水平角零方向，接着调整垂直制动使待测立木清晰地成像在 拍摄像片内；
[0011] 在观测点S1景深方向上选定一点S2，并用全站仪在S1点上准确测出S2点的相对 坐标（Xs2,Ys2,Zs2)，参照组合仪器在S1A摄影时设置的水平角和垂直角同样设置在S2A 的组合仪器，对待测立木摄影；
[0012] 以S1点为相对坐标系的坐标原点，利用数学模型①
丨分别建立待测立木同名像点的模型方程，通过两模型联立分 析，利用多于1个同名点即可确定模型参数值；
[0013] 确定出模型参数之后，建立像方-物方转化的共线方程，通过分别选取待测立木 的胸径左右端点和树高上下端点，利用数学模型
求算出待测立木的胸径和树高值。
[0014] 本项发明具有以下优点：
[0015] ①采用CCD组合全站仪摄影测量技术进行林木测量，操作简便，对人员技术要求 较低，能大大解放人力，节省成本；
[0016] ②相比传统的测树方式，采用摄影测量方式可极大地提高测量精度，能实现快速、 准确调查；
[0017] ③利用CCD组合全站仪双片摄影，不需要花杆等辅助设备，只通过解算就可确定 出模型参数值；
[0018] ④采用CCD组合全站仪双片摄影测量方式，可利用像对解算出需求的数据，可以 实现大片林木的准确、实时测量。 四、
【附图说明】：
[0019] 下面结合附图和实例对本发明进一步说明。
[0020] 图1为(XD组合全站仅双片摄影的坐标系原理不意图。 五、
【具体实施方式】：
[0021] 利用C⑶组合全站仪双片摄影进行测树，是充分应用了C⑶镜头和全站仪两者的 优点，采用立体摄影测量手段对传统测树方式的改进，无论在理论应用上还是实际测量中， 都有了较大的改进，提供了一种新的测树理论和方法，具体是：
[0022] (1)在待测区地面选定观测点S1，以S1为坐标原点，假定Si的物方坐标为（0,0， 〇)，在S1A严格整平组合仪器后照准待测立木，以此时景深方向为水平角零方向，即水平角 a= 0,接着调整垂直制动使待测立木清晰地成像在拍摄像片内，其中，(XD为定焦镜头，并 记录下此时全站仪的垂直角0 ;
[0023] (2)在观测点S1景深方向上选定一点S2，用全站仪在S1点上准确测出S2A的相对 坐标（Xs2,Ys2,Zs2)，接着在&点上安置并严格整平组合仪器，先以Si点检校定向，后按照 组合仪器在S1A摄影时设置的水平角a和垂直角P的大小，同样设置在S2点的组合仪器 的相应角度量，对待测立木完成摄影；
[0024] (3)WS1点为相对坐标系的坐标原点，利用数学模型①
I分别建立待测立木同名像点的模型方程，其中，（X1,Y1, Z1)为空间任意一点的相对物方坐标，V为模型缩放系数，RpR1'为外方位角量 元素确定的旋转矩阵，f为C⑶镜头焦距，（Ul，V1)、（U1'，V1')为纠正后同名像点的像 方坐标，（AX，AY，AZ)为坐标增量，通过两模型联立，建立求解模型参数的数学模型
其中，kpk/为缩放系数Qci=Ayf，k/ =1/ y A1' )，Rufv是关于ui、f、V1'的矩阵 （中，《，O为镜头外方位
<, 角量元素；
[0025] (4)通过分析模型参数，仅利用多于1个同名点即可确定模型参数值；
[0026] (5)确定出模型参数之后，建立像方-物方转化的共线方程，分析像 片上的图像特点，首先要明确待测立木的胸径左右两端点和树高上下两端点 的像片位置，通过选取像方坐标点换算为相对物方坐标量之后，利用数学模型
其中，AL为像片上任意两点的物方长度值，（X1,Y1,Z1)、（X2,Y2,Z2)分别为对应像点的物方坐标，求算出待测立木的胸径Cl1.3和树高H。
【主权项】
1.一种CCD组合全站仪双片摄影测树技术，其特征是：（1)在待测区地面选定观测 点S1，以S1为坐标原点，假定Si的物方坐标为（0,0,0)，在Si点严格整平组合仪器后照 准待测立木，以此时景深方向为水平角零方向，接着调整垂直制动使待测立木清晰地成 像在拍摄像片内，其中CCD为定焦镜头；（2)在观测点S1景深方向上选定一点S2，并用 全站仪在S1点上准确测出S2点的相对坐标（Xs2,Ys2,Zs2)，接着在S2A上安置并严格 整平组合仪器，先以S1点检校定向，后按照组合仪器在Si点摄影时设置的水平角和垂 直角同样设置在S2点的组合仪器，对待测立木摄影；（3)以S 为相对坐标系的坐标立待测立木同名像点的模型方程，其中，（X1,Y1,Z1)为空间任意一点的相对物方坐标， 入i、V为模型缩放系数，Rp R1'为外方位角量元素确定的旋转矩阵，f为CCD镜头焦 距，（U1,Vl)、（U1'，V1')为纠正后同名像点的像方坐标，（AX，AY，AZ)为坐标增量， 通过两模型联立，建立求解模型参数的数学模型③其中，为缩放系数（ki=A￡/V，V=l/V)，Rufv是关于Ul'、f、Vl'的矩阵I为镜头外方位角量元素；(4)通过分析模型参数， 利用多于1个同名点即可确定模型参数值；(5)确定出模型参数之后，建立像方-物方转 化的共线方程，通过分别选取待测立木的胸径左右端点和树高上下端点，利用数学模型,其中，AL为像片上任意两点的物方长度值，（X1,Y1,Z1)、（X2,Y2,Z2)分别为对应像点的物方坐标，求算出待测立木的胸径和树高值。
【专利摘要】本发明公开了一种CCD组合全站仪双片摄影测树技术。该发明是针对现有的测树方式存在的不足和局限性，充分利用CCD镜头和全站仪各自的优点，将摄影测量技术应用在林业测量中；首先通过设定相对坐标系，选定合适观测点，分别利用CCD组合全站仪对待测树木进行双片摄影，获取立体像对，然后利用通过全站仪确定的外方位元素值，结合多于1个同名像点的坐标信息，确定出像方-物方转换的共线方程，进而可确定树木位置以及树木任意处坐标值；应用此组合摄影测量原理，可准确求得树木任意点的实际坐标值，从而可直接确定出待测树木的胸径和树高值。将本技术应用在林业测量上，可以大大提高林业测量的效率和精度，降低劳动强度，实现林业调查的现代化。
【IPC分类】G01C5/00, G01C15/00, G01C11/00
【公开号】CN105222756
【申请号】CN201510602394
【发明人】冯仲科, 刘金成, 杨立岩
【申请人】北京林业大学
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年9月18日