一种基于平行摄影的勘探洞地质编录底图生成方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及摄影测量技术领域，具体设及一种基于平行摄影的勘探桐地质编录底 图生成方法。
【背景技术】
[0002] 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W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。运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。
[0003] 摄影地质编录，是近年发展起来的地质编录新兴技术，可W较好地解决了对桐室、 隧道、边坡、基坑等地质工程的编录问题。然而，相比于大型隧桐，勘探桐是特殊的一类，其 桐径十分狭窄。现有的摄影地质编录技术主要适用于大型桐室，若直接用于勘探桐的地质 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】
[0004] 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桐地 质编录底图生成方法，实现对勘探桐地质信息快速、高效、准确的采集和分析处理。
[0005] 为了解决现有技术的上述技术问题，本发明采用W下技术方案。
[0006] -种基于平行摄影的勘探桐地质编录底图生成方法，其特征在于:该方法包括如 下步骤：
[0007] 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 行于桐轴线的摄影方式，沿勘探桐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；
[000引步骤2、影像预处理:包括影像崎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桐影像数据；
[0009] 步骤3、影像投影纠正:将消除构像崎变差影响的勘探桐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，得到勘探桐单张展示影像;其中，所述的物方抽 象为目标柱面；
[0010] 步骤4、展示影像生成:将某一段勘探桐内各单张展示影像拼接起来而生成影像地 质编录底图。
[0011] 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桐轴线 的摄影方式是指：
[0012] 将活动控制架设置在勘探桐轴线上，并使其横轴与桐轴线垂直;记录活动控审蝶 基点在勘探桐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根据粧号来 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桐工 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，从起点粧号开始，沿勘探桐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桐的左右壁和顶板的局部区域W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桐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桐的若干张影像所共用;然后，沿勘探桐前进并 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 像的桐壁顶板部分有重叠区域。
[001引在所述步骤2中：
[0014] (2-1)所述的影像崎变校正，是指:采用顾及径、切向变形的崎变校正模型，对原始 影像进行崎变差改正，其模型公式为：
[0015]
U)
[0016] 式中，Ax、Ay为像点坐标x、y的构像崎变差改正值;xo、yo为相机内方位元素;r为 像点的向径，旨[
;kl、k2、k3、pi、P2为崎变差校正系数；
[0017] (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。
[0018] 在所述步骤3中，所述的影像投影纠正，是指将消除构像崎变差影响的勘探桐原始 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，得到勘探桐单张展示影像； 其具体过程包括：
[0019] (3-1)计算像点的像空间工程辅助坐标：
[0020] 设勘探桐为矩形桐，桐宽W，桐高H，勘探桐柱面方程表示为下式(2):
[0021]
(2)
[0022] 其中，X，Y，Z为勘探桐工程坐标；
[0023] 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W，从而得到像空间工程辅助坐标系坐标U、V、W:
[0024]
[0025]
[0026] 其中，旋转矩阵R为把像空间坐标系转换为像空间辅助坐标系的旋转变换矩阵，由 像片外方位元素中的=个角元素确定，外方位元素由单像空间后方交会得到;xo、yo、f为已 知的像片内方位元素；
[0027] (3-2)计算投影系数及物方坐标：
[002引设桐壁上一点A，在勘探桐工程坐标系中的坐标为(乂4，￥4,24)，其对应的像点曰的坐 标为(Xa，ya)，像空间工程辅助坐标为(化，乂3，巧3);5为投影中屯、，在勘探桐工程坐标系中的坐 标为(Xs，Ys，Zs)，由单像空间后方交会计算得到;投影光线SaA存在W下的关系：
[0029]
[0030] 由投影光线及勘探桐目标柱面方程计算出投影系数A;首先根据影像的投影关系 判别与投影光线相交的目标面，然后由式(2)与式(5)联立解得像点的投影系数、最后按式 (7)即可解出物点A在勘探桐工程坐标系下的物方坐标(Xa，Ya，Za):
[0031]
[0032]
[0033] (3-3)原始影像投影纠正：
[0034] 建立勘探桐展示影像的坐标系0-CXCY，其中，CX轴与桐轴方向平行，CY轴指向勘探 桐横截面的展开方向；
[0035] 根据勘探桐工程坐标AUa,Ya,Za),由式(8)得到A点在展示影像坐标系中的坐标 CXa、CYa:
[0036]
[0037] 包括点A在内，按式(3)、（4)、（7)、（8)的数学关系对原始影像逐像元地投影纠正至 展示影像坐标平面，并经重采样后，即可取得新的单张展示影像。
[0038] 在纠正制作展示影像时，对每张原始影像仅使用其构像比例尺最大、细节展示最 清晰的部分，即距离拍摄位置最近的一部分图像，其具体过程是:先计算出原始影像上各像 点对应物点的勘探桐工程坐标(X，Y，Z)，找出X的最大值Xmax;然后依据相邻两张影像的外方 位元素 Xs的差值推算出拍摄间距A X，得出Xmax+A X，从而确定每张影像的物方纠正区域为 从Xmax到Xmax+ A X的一段勘探桐。
[0039] 在所述步骤4中，所述的展示影像生成是指，将某一段勘探桐内各单张展