[发明专利]一种可定位定姿的近景摄影测量系统和测量方法

权利要求书

1.一种可定位定姿的近景摄影测量系统，包括棱镜(1)、相机(2)、垂直度盘(3)、云台(5)、水平度盘(6)，其特征在于：棱镜(1)安装于相机(2)的上方，垂直度盘(3)安装于相机(2)的左侧或者右侧，相机(2)下方连接云台(5)，云台(5)下方连接水平度盘(6)，并且垂直度盘(3)通过垂直度盘支架(4)与云台(5)连接；所述可定位定姿的近景摄影测量系统还包括三脚架(7)，所述水平度盘(6)通过连接件连接至三脚架(7)，所述三脚架(7)带有螺纹锁紧件；所述水平度盘(6)用于连接三脚架(7)的一侧中心设置与水平度盘(6)高度紧密结合的外螺纹连接头，外螺纹连接头长度为12-20mm，直径为15-30mm，螺纹深度2-3mm；所述连接件整体呈圆柱状，包含大头端和小头端，大头端具有容纳所述外螺纹连接头的空间，具有内螺纹，内螺纹与外螺纹连接头的外螺纹相匹配；小头端具有外螺纹；所述的连接件，大头端用于连接外螺纹连接头，小头端与所述三脚架(7)上的螺纹锁紧件连接；所述棱镜(1)中心与相机(2)中心、水平度盘(6)中心、连接件中心在竖直方向上共轴；所述可定位定姿的近景摄影测量系统还包括配套使用的全站仪，以及用于数据的接收、存储、处理和分析的计算机，全站仪架设于棱镜(1)的通视范围内，计算机与全站仪、相机(2)通过有线或无线方式连接；所述相机为非量测数码相机。

2.一种使用权利要求1所述的可定位定姿的近景摄影测量系统的方法，其特征在于：定位定姿方法步骤如下：

步骤(1)：可定位定姿近景摄影测量系统搭建；包括棱镜(1)的安置、水平度盘(6)和垂直度盘(3)的安装，三脚架(7)的安置，以及配套的全站仪、计算机之间的连接；其中，定位装置为安放于相机(2)顶端的棱镜(1)，定姿装置为安装于相机(2)底部云台(5)下方的水平度盘(6)和相机左侧或右侧的垂直度盘(3)；

步骤(2)：建立装置模型；具体的为定位定姿平台模型的建立；通过建立棱镜、水平度盘、垂直度盘和相机的关系模型，将定位定姿数据转换到相机中心，从而在利用摄影测量技术拍摄影像的同时，获取相机的位置和姿态信息，即外方位元素；

步骤(3)：装置模型检校和相机检校；其中，装置模型检校包括位置关系检校和姿态角检校，相机检校包括像主点坐标提取、主距提取、像片畸变差校正；

步骤(4)：外业影像信息、控制点坐标的获取；具体的为两部分，一部分为大倾角、多基线摄影测量影像获取，另一部分为外业控制点测量；

步骤(5)：影像信息提取；具体的包含三部分：像点信息提取、控制点信息提取、检查点信息提取；

步骤(6)：多基线影像匹配；

步骤(7)：外方位元素、待定点坐标初值获取；具体的包含定位信息输入、定姿信息输入；

步骤(8)：自检校光束法平差；

步骤(9)：待定点结果输出、立体模型创建；所述的立体模型创建为目标物三维模型的创建；

步骤(10)：精度分析、成果检查。

3.根据权利要求2所述的定位定姿方法，其特征在于：步骤(2)中线元素(X_S，Y_S，Z_S)坐标为：

其中，R为外方位角元素组成的旋转矩阵：

式中，κ为相机的航向角，ω为相机的俯仰角，为旋偏角，(u，v，w)为棱镜中心在相机坐标系的坐标，(X_L，Y_L，Z_L)为棱镜中心在物方坐标系下的坐标。

4.根据权利要求2所述的定位定姿方法，其特征在于：步骤(4)中大倾角、多基线摄影测量方法为：首先将目标物进行分区，根据摄站上的拍摄条件，分别摄取每个分区的多张重叠影像，每个摄站对被摄物拍若干张一定重叠度的像片，构成大倾角、多基线多影像组序列。