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城市天际轮廓线立面正射影像图的快速获取和测量方法

成果介绍本发明公开了一种城市天际轮廓线立面正射影像图的快速获取和测量方法，包括以下步骤：利用携带坐标获取装置的照相机逐段拍摄城市天际轮廓线立面的局部影像，并记录每个拍摄时刻照相机的坐标方位和镜头朝向；获取每个拍摄点与所拍摄对象之间的水平距离；建立拍摄点与拍摄图像的几何映射关系，生成城市天际轮廓线立面的正射影像图；综合城市天际轮廓线立面与其正射影像图的几何比例，输出城市天际轮廓线立面正射影像图的测量数据。本发明缩小了常规技术带来的图像畸变误差，提高了测量精度。本发明的目的是提供一种城市天际轮廓线立面正射影像图的快速获取和测量方法，缩小了常规技术带来的图像畸变误差，提高了测量精度。技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为一种城市天际轮廓线立面正射影像图的快速获取和测量方法，包括以下步骤：1）利用携带坐标获取装置的照相机逐段拍摄城市天际轮廓线立面的局部影像，并记录每个拍摄时刻照相机的坐标方位和镜头朝向；2）获取每个拍摄点与所拍摄对象之间的水平距离；3）建立拍摄点与拍摄图像的几何映射关系，生成城市天际轮廓线立面的正射影像图；4）综合城市天际轮廓线立面与其正射影像图的几何比例，输出城市天际轮廓线立面正射影像图的测量数据。技术创新点及参数1.1）利用携带坐标获取装置的照相机(800万以上像素)逐段拍摄城市天际轮廓线立面的局部影像，所述影像中城市天际轮廓线位于图幅中心；1.2）通过携带坐标获取装置的照相机(800万以上像素)，在每一次拍摄局部影像时，记录拍摄时相机坐标方位的经度、纬度以及镜头朝向。进一步的，所述步骤2）包括：2.1）分别获取步骤1）各局部影像所拍摄对象上左右两端点A1和A2的经纬度坐标，以及两点之间的距离K；2.2）由拍摄点向步骤2.1）中的两点连线做垂线，垂线与所述两点连线有一交点，记录拍摄点至所述交点的距离，该距离为拍摄点与所拍摄对象之间的水平距离S。进一步的，所述步骤3）包括：3.1）任选城市天际轮廓线立面的某一局部影像为标准，其拍摄点至所拍摄对象之间的水平距离为S0，所拍摄局部影像所拍摄对象上左右两端点之间的距离 K0，拍摄得到局部影像的宽度为A0；3.2）以所选局部影像为标准，对其他局部影像的边长进行缩放调整，，公式为：A i = S i S 0 A 0式中，Si为局部影像i其拍摄点至所拍摄对象之间的水平距离（参考步骤 2.2）的方法获得）,Ai为该局部影像缩放后的影像宽度。3.3）将经过缩放调整的局部影像依照图像序列进行拼接，得到完整的城市天际轮廓线立面正射影像图。进一步的，所述步骤4）包括：4.1）于步骤3.3）拼合得到的城市天际轮廓线立面正射影像图上进行测量，天际轮廓线的图面高度为H0，图面长度为L0；4.2）计算城市天际轮廓线的实际高度H，公式为：H = K 0 A 0 H 04.3）计算城市天际轮廓线的实际长度L，公式为：L = K 0 A 0 L 0式中，K0即为步骤3.1）所选局部影像的拍摄对象左右端点的实际距离（参考步骤2.1）的方法获得）。4.4）输出城市天际轮廓线的实际高度H和实际长度L。市场前景城市天际轮廓线，亦称城市天际线，是由城市中的高层建筑构成的整体形象，或由高层建筑群构成的局部形象。城市天际轮廓线直接取决于城市用地建设的发展布局，又是城市规划建设成果的直观反映，因此，城市天际轮廓线是城市规划建设部门进行城市建设和调整的重要内容。获得现状的城市天际轮廓线的立面正射影像图是城市规划建设部门进行天际线建设和空间调整的首要和重要技术环节。但是，构成城市天际轮廓线的城市建筑群的分布往往呈曲线形态蜿蜒绵延，实际长度往往长达数公里以上，甚至超过5公里，在采用定点单张拍摄的方式时，同样出现在影像上的被摄物体其实际距拍摄点的距离往往相差很大，造成定点单张拍摄的城市天际轮廓线图像存在很大的透视变形，当采用同样方法进行测算时，图像两端的建筑会比图像正中的建筑尺度偏小，造成城市天际轮廓线的高度、长度等数据的测算误差，这种因透视造成的测算误差，虽然可以通过摄像器材进行校正，但仍旧无法完全消除。这使城市规划建设部门在城市天际线建设和空间引导建设中，缺乏准确有效的图像信息和测量数据。1.减少传统技术做法的图像误差：本发明针对了传统城市天际轮廓线立面影像图获取方法应透视带来的图像畸变和数据测量误差，提出一种利用多点拍摄并自动校正拼合的获取方式，输出城市天际轮廓线立面的正射影像图，基本消除了透视带来的图像误差。2.自动输出测算数据，节省工期：通过附加坐标获取装置的摄像器材，将图像和坐标同步输入，可以自动进行空间解算，输出天际轮廓线立面正射影像图和测算数据，交互方式简便，提高工作效率，节省工作时间。

东南大学 2021-04-11