Lensphoto多基线数字近景摄影测量系统用于困难地形无接触高精度大比例尺测图

无接触测量---甘肃省国家级森林公园园区云崖寺项目实测
项目概况：云崖寺位于甘肃省庄浪县国家级森林公园园区，内有著名的北魏、北周石窟寺群落。为促进景区的进一步发展以及景区的保护，需要进行相关的测量勘测，但因地势陡险，常规办法完全无法精确测量。

云崖寺大致情况如图：


Lensphoto应用技术优势：
简单：一部普通单反数码相机拍照完成一个区域的快速高精度测量和模型重建；
高效：无需布摄标志牌。外业制约少；内业高度自动化；拍摄后外业现场30分钟生成空三数据；
快速获取精确数地模型：高精度(可达1 /10000以上)，可靠，简便；
快速精确的三维重建：自动生成点云，纹理自动映射，多处功能堪比激光扫描仪。
Lensphoto应用于云崖寺勘测项目的意义：
多基线数字近景摄影测量系统Lensphoto。通过获取被摄物体清晰的影像信息及用免棱镜测出几个地物特征点做为控制点，完成其各种测量工作。以无接触测量快捷地获取高精度的测量结果。
应用Lensphoto测量软件两周完成了云崖寺，陈家洞，古城墙 三大困难区域的1：200成图和验收。点位中误差达到6.7毫米！
测量过程：
云崖寺测区面积宽300米，高90米，整个测区全部使用表面特征点来作控制点，拍摄距离约为110M。
相机型号：Nikon D300,像幅4288*2848像素，像素大小0.0055MM，50MM镜头。
测量过程分为影像采集和控制点采集，拍摄摄站和和控制点采集完全无关。
(1) 影像采集过程（共用 20 分钟）

• 根据被测区域陡峭地形及周围的环境，选择合适的拍摄距离和拍摄地点。按基线为摄距十分之一，总基线为摄影距离二分之一左右的原则，确定摄站数和基线长度。根据测区宽度和焦距决定每站拍摄照片数。(4个摄站，每个摄站旋转摄影7张影像)
• 保证清晰度和每两张影像之间60%重叠度，拍摄被测区域的影像。共拍摄了28张照片。

(2) 控制点采集：（共用 40 分钟）

• 将采集的影像由软件拼接成全景图，在图上寻找特征的地物点作为控制点并在图上标出点号（要确保全站仪同样可以看到此细部特征）。如下图：

图2 (特征点应选择颜色分界明显，平坦的位置)
2.采用无棱镜全站仪，获取每个特征点的三维信息，完成控制点量测。注意要将测量员瞄准点确切地在全景图上标出，以保证内业作业员量测像控点时的同一性，从而保证测量精度。这是非常重要的。
3.控制点应分布在被测区域四角，一般四个点即可满足1：1000成图精度；云崖寺要求成1：200大比例尺图，因此均匀增加几个控制点，一共找了14个特征点（其中4个不参加运算，仅作检查点）作控制以保证精度。控制点图示如下：

图3 控制点分布图（白色方块为计算机在照片上作的特征点标号）
拍摄质量判断 ：现场处理生成自由网：（ 此过程只需 20 分钟）
将拍摄的影像信息导入软件内进行相应处理，，可在20分钟内快速生成被测区域自由网（相对模型）。从输出有关数值比对相机像素大小，立即可以判断拍摄影像是否满足精度要求。
测量成果
输入控制点坐标，经过自动化很高的系统简单操作，40分钟左右生成三维点云，三角网，空三数据，三维纹理,DEM，正射影像等成果。
点云：

图4
DEM( 等值线 ):

图5
1：200等值线图
该图是用Lensphoto所生成的空三数据，由测图员在Lensphoto立体测图模块中绘制出。

图6
正射影像 ( 套合等值线 ):

图7
断面图：
Lensphoto中有测断面功能
图8

项目总结：
Lensphoto 的旋转多基线摄影（或说多基线摄影）表面上看是改变了一种摄影方式，增加了照片数量而已。但技术实质上是根本改变了原有的摄影测量基本原则——从两张照片一个模型变为了多张（序列）照片一个模型。
从表面上看这似乎只是一小步，其实质上是技术上的巨大一步：从两张影像间的匹配到序列影像间的多片立体匹配；空间一个点由两条光线相交获得到由多条光线相交获得。它引发了整个近景技术过程的改变。这一步近景技术整整等待了不止五十年！（张祖勋院士和朗视公司为之也几乎花去了整整五年的精力用于研发）（01年10月—06年10月！）
技术上这巨大的一步，不仅使Lensphoto的精度发生了成数量级的飞跃，还将航空摄影测量技术中的空中三角测量首次引入了近景摄影测量之中，使得近景原来繁琐的单模型操作，手工连接的复杂工序变为多模型全自动化的简单快捷方法，它不仅使近景可以用于远距离，大片区域测量，而且使这一近景技术在现代测量中有了极大的优势！
本项目实例只是它已做的多个项目中之一，而且只是在地形测量中的优势。它在三维重建方面的优势也已经开始广为人知。目前国家文物局所批的吉林高句丽古墓群的三维重建，就是点名采用Lensphot进行。因为除了比激光扫描仪效率高，它对古墓中的壁画是不会有损害的。去年底高句丽5号古墓采用Lensphot在两周内完成了数字化三维重建试做，其成果被文物局专家誉为文物保护技术上的革命。