使用一种工具完成所有工作

下面是Shawn Billings做的倾斜摄影测量案例。


下面是我进行摄影测量的测试。周六和周一的测试,我感觉自己在实际工作中迈出了关键的一步。几个星期前我们已经做了工作,在离家较近的地方找了一个很好的测试场。最初我们使用TIUMPH-LS做了80%的工作,使用全站仪做了20%的工作。目前我想尝试完全使用TRIUMPH-LS做摄影测量并且给出结果,看看是否有只够的测量精度。

这是一个占地3.707英亩的建筑工地。是一个加油站和一个便利店。主要建筑是加油站的顶棚大约180X50,后面有一个仓库,还有一个很大的标志牌。所有这些都必须进行测量。


下面进行摄影测量,把此区域分割成6个子项目(或者场景)进行测量:

使用这种分割的方法,可以控制每个子项目在摄影测量时的照片数目不超过12张。不仅仅是在实际操作中对J-Field处理器的限制,也是对使用者必须把照片保持在同一时刻的限制。我开始针对每个场景,考虑通过摄影测量先确定最远的点,先获得它们基本的几何结构。对于如何拍摄,我有一个整体的想法,每一人场景在几个不同的地方设置目标,采集到的照片在都会有一些重复的地方。然后使用正常的RTK方法测量收集控制点。控制点收集完成后,在相机里面针对照片进行补偿修正。理想中,想让每个兴趣点在5张图片中至少都有90°的分布。重要的是3D摄影测量需要有特点的控制点。我对一些建筑物角落可能不感兴趣,但却需要一个特别的,能通视此角落的点,以便正常的工作。拿到照片后,需要确定能找出照片包含建筑角落的特别点,而不仅仅是角落本身。我也试图改变场景的距离和相机的高度,以便捕捉图像。当采集标志牌(SIGN场景)的时候,找不到好的地方来确定控制点,但是我注意到,在我采集的大部分照片中都有一个立着的管子,所以我把此处作为控制点采集图片。控制点不需要人为的制造目标,但却需要解决从任何角度进行三维拍摄的问题。而且此管子是水平的圆柱体非常适合做控制点目标。

如果垂直角度太大,将很难区分开来。幸好水泥管没有这种情况。

在野外作业采集的时候,我给相机控制点(相机位置的点)起一个与场景相近的名称。例如CANOPY1, CANOPY2, CANOPY3等,和E1, E2, E3等。控制点命名CP1, CP2等,无论它们出现在哪个场景中。Tie点(相片中选出的点)的命名同样是基于场景命名的,只是在名字中加入T字母以便于相机控制点区别开来。(例如: ET1, ET2, ET3)。

测量结束后的情况:

作为摄影测量的初学都。我认识到大部分情况下,关于定位调整越少真好,因为调整可能会覆盖一些问题。迄今为止我只调整焦距,未经检测的控制点和未经检测的图像坐标。有几次在对图像进行调整时选择了错误的控制点。这让J-Field花费很长时间处理,因为错误的点会在解决方案中进行一遍又一遍的尝试。我发现在进行处理前不使用控制点进行调整是个好主意,并且要先观察控制点的残差。如果残差是合理的才能使用它们在场景中进行调整。如果场景中某个点的误差估值与其它的点不成比例,很可能会这些不确定的点在图像和建立几何结构时出现误差。这里有六个场景调整结果的案例:

Adjustment accuracy report, South End
南后方场景精度调整报告
Adjustment accuracy report, North End
北后方场景精度调整报告
Adjustment accuracy report, Canopy
带顶加油站场景精度调整报告
Adjustment accuracy report, Sign
Adjustment accuracy report, Sign
Adjustment accuracy report, West Side
西侧面场景精度调整报告

每个场景中保存很多个控制点。很方便的保存在一个便笺中。根据创建的控制点,画一个草图。我把这些点放到其它图片中,并可以根据草图观察这些点。这样可以快速的找到这此控制点的特性。


调整的结果似乎很好,超出了预期。所以几周前他们是如何比较RTK/全站仪的呢?

水平残差 (vertical in parenthesis):

0.19’ NNWC Building - NT6
0.06’ NWC Concrete (0.10’ Height) - NT5
0.08’ NEC Building (from North End scene) - NT18
0.09’ NEC Building (from East Side scene) - ET26
0.22’ NEC Concrete (0.02’ Height) - ET27
0.06’ NEC North Awning - ET25
0.10’ SEC North Awning - ET22
0.07’ NEC Center Awning - ET19
0.21’ SEC Center Awning - ET9
0.19’ NEC South Awning - ET6
0.25’ SEC South Awning - ET3
0.10’ SEC Building (from South End scene) - S1
0.25’ SEC Building (from East Side scene) - ET2
0.29’ SEC Concrete (0.05’ Height) - ET1
0.06’ SWC Concrete (0.04’ Height) - S14
0.07’ SWC Building - S13
0.11’ SWC South Building extrusion - W9
0.07’ NWC South Building extrusion - W10
0.19’ SWC Center Building extrusion - W7
0.14’ NWC Center Building extrusion - W6
0.11’ SWC North Building extrusion - NT2
0.09’ NWC North Building extrusion - NT4
0.02’ SWC South Storage Building - W1
0.00’ SEC South Storage Building - W2
0.13’ NEC South Storage Building - W3
0.05’ SEC North Storage Building - W4
0.04’ SWC Canopy - CT18
0.06’ SEC Canopy - CT20
0.04’ NWC Sign - SIT4
0.04’ NEC Sign - SIT5

(在我的报告中,命名方案被我搞乱了。例如点W1,应该WT1,S1应该是ST1)

如果我的计算是正确的,平均水平残差应该是0.106.值得注意的是,几周前使用RTK+全站仪得出的坐标与完全使用RTK摄影测量得到的坐标进行对比。RTK使用相同的控制点。在观察残差时,记住使用两种工作方式在同一个点位上的不同。因此并不是所有的残差都归于摄影测量。

快速的观察调整的结果,如果出现二次投影,说明误差估算的精度较低,甚至在线性误差估值较小的情况下,也会有一些较高的残差和较高的RE,PX误差估算。

昨晚花费了4个小时使用100个以上的控制点建立了图像。早些时候提到在野外作业时只花费了1.5个小时。随着对方法的熟练程度增加,希望能够减少数据处理时间和外业采集时间。这仅仅是我的第三个尝试。实际上这可能不是一个高效的全站仪测量方法。全站仪在不需要后处理的情况下可能需要相同的时间。但最终我使用了更多的数据与全站仪进行了对比。因为我挑选了尽可能多的精确的控制点与相对应的图像。有一些额外的信息,比如窗户与屋顶的距离,或与门的距离等。所以有一个好的场景图像是非常重要的。我保证在我的存档文件中有很不错的图像文档。

有很多开放的商业或者工业的实体环境,但是从来没地方设置全站仪。此次实地测量,我使用了TRIUMPH-LS两脚架和扩展棱镜杆,几乎可以放置在任何地方使用。我使用5HZ的更新率采集了20个不同的历元数据,所以每个点用的时间非常少。在业务量较大的时候,意味着我可以快速得到数据(图片)并转换位置,然后通过后处理对感兴趣的地方确定精确的位置。即使最快的全站仪通常也要15分钟。真正的限制是所需要的机体结构。如果你可以在场地中好好观察,并不是难以实现的。然而,如果您感兴趣的点被遮盖,只有几个方位,甚至只有一个方位,就不能使用摄影测量法。不能说我要卖掉我的全站仪,但只要我能实践更多一点,我认为我能得出几乎一样好的结果,在某些环境中甚至更安全更高效。

第三个测试得到的结果,给我留下了深刻的印象。过去我只是了解过摄影测量,并没有实践过。这种可以语音的接口也和处理算法一样很不错。是的,我认为操作软件的界面更便捷。操作过程中的每一个点都是TRIUMPH-LS自身生成的,不需要任何外部的软件和硬件。确实令人刮目相看。

对180长X50宽的建筑进行测试,确实规模太小,仅是一个测试,实际应该用可能要大的多。

Shawn Billings, PLS