近景摄影测量影响精度因素分析

摘要： 近景摄影测量综合了数字图像处理、计算机技术、模式识别、影像匹配等多学科的理论和方法；是基于摄影测量与数字影像处理的基本原理；是用数学方式将所摄影对象的几何与物理信息提取出来的摄影测量学。近景摄影测量是摄影测量的一个重要分支，主要研究近景物体的三维构建，地形测量等。[1-4]

本文通过实验，研究多基线近景摄影测量时，影响其精度的因素，通过改善摄影测量方式方法，来减小测量误差。[5， 6]

关键词： 近景摄影测量；误差；精度；分辨率

中图分类号：P234.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）16-0287-02

1 外业摄影与控制点测量

将反光片均匀布置在待测物体上，如图1所示。利用全站仪对控制点测量，结果如表1。

2 精度影响因素分析

2.1 交会角不同精度影响分析 实验中以28.3m的摄距为数据，说明交会角大小对精度的影响，本组实验共设6个基站。分成三组数据，计算不同交会角时的平差精度、中误差和相对中误差。分别如表2和图2、图3、图4所示。

从图2可以看出，平面和深度中误差随着交会角的减小迅速增大；从图3中可以清楚地看出，随着交会角的减小，X、Y方向的精度越来越低，而Z方向的精度一直很高，Z方向的精度受交会角变化的影响不是那么明显；图4为不同交会角时相对中误差精度示意图，平面精度是指与像平面平行的面的精度，深度精度是指摄影方向的精度，空间三维坐标即为“点位”。根据实验结果，交会角的增大，平面、深度、点位的精度都会得到提高。根据近景摄影测量原理，当摄距一定时，交会角与摄影基线的长度成正比。即点位、深度精度随着摄影基线长度的增加而提高。基线长，则精度高；基线短，则精度降低。

2.2 摄影距离不同精度影响分析 在实验时，分别选择12.5m、21.4m、28.3m和42.6m的摄距，其中12.5m、21.4m摄距处采用18mm的镜头拍摄，28.3m处采用35mm的镜头拍摄，42.6m处采用55mm的镜头拍摄。

由表3和图5可知，摄影距离的增大，相应的平面、深度中误差也随之增加。但当采用不同焦距的镜头，图像分辨率增大时，测量精度也随之提高。如图5所示，摄影距离为28.3m时，由于采用了35mm的镜头，其精度比摄距为21.4m镜头为18mm时高。

2.3 利用不同个数的控制点对解算精度的影响 利用同一组的相片，在交会角为48.2°时，根据控制点数量不同解算T3、T6、T12三个点的空间位置坐标，计算精度误差。详见表4。

根据图6，坐标中误差随着不同控制点个数的增多不断减小。

3 总结

近景摄影测量的精度会受到许多因素的影响，通过本次实验对影响近景摄影测量精度的因素作比较分析。[4]

①控制点布置及测量。控制点应均匀布在设被摄物体上，在允许的情况下增加控制点数量（12个左右），选择高精度的控制点坐标测量方法。

②分辨率较高的相机能够明显提高测量精度，在摄影测量时尽可能采用像素较高的数码相机。在分辨率较低时，可利用图像处理软件（如photoshop），进行预处理，也可达到十分理想的效果。

③在拍摄影像时，从正面摄影，拉长摄影基线，有助于提高立体方向精度的提高。

④相机检校。普通数码相机的镜头畸变对精度影响很大。有条件的情况下，利用室内检校场对数码相机进行检校，解算出镜头畸变差。

参考文献：

[1]柯涛，张祖勋，张剑清.旋转多基线数字近景摄影测量[J].武汉大学学报：信息科学版，2009，34（1）：44～47.

[2]王之卓.摄影测量原理[J].测绘通报，1979，（4）：16.

[3]张慧鑫，李非栗，雷巨光.基于普通数码相机的近景摄影测量方法与精度的试验研究[J].北京测绘，2008，4（4）.

[4]张剑清，胡安文.多基线摄影测量前方交会方法及精度分析[J].武汉大学学报：信息科学版，2007，32（10）：847～851.

[5]周西振，尹任祥.测边后方交会精度研究及其应用[J].西南交通大学学报，2006，41（3）：344～348.

[6]Clarke， An analysis of the properties of targets used in digital close range photogrammetric measurement[J]. In ； Videometrics III： 1994； 'Vol.' 2350， p 25l～262l.

[7]张剑清，胡安文.多基线摄影测量前方交会方法及精度分析[J].武汉大学学报（信息科学版），2007（10）.

[8]张祖勋，杨生春，张剑清，柯涛.多基线-数字近景摄影测量[J].地理空间信息，2007（01）.