地面摄影单像投影变换探讨
【摘要】为了提升地面摄影投影变换的立体摄像测量工作，论文从地面摄影单像投影变换的必要性、地面摄影单像投影变换技术操作原理以及地面摄影单像投影变换技术中的收敛性进行了探究。

【关键词】地面摄影；单像投影变换；收敛性
一、地面摄影单像投影变换技术应用的必要性研究
在进行地面影像的过程中，通常须将影像上面产生的信息投影、投置于物方坐标系内，在将影像信息从摄影单像向物方坐标系的转移过程中，则常常会利用立体的摄影测量方式方法完成转换处理过程，这种投影转换的方式方法对专业操作技能以及操作设备的要求精度较高，在进行操作的过程中，必须依靠具有专业技能的立体测量工作人员，利用具有立体摄像测量功用或数字摄像测绘体系的相关设备完成投影转换作业，在进行作业的区域对应的位置，建立起dem（数字高程类型模型）时，使用这一高程模型完成摄影像片的投影转换工作，从而降低在完成单像投影过程中，相应工程对对专业技能、专业设备的较高要求，将能够应用影像测量的领域进行有效拓展。

当前仅仅在需要完成卫星影像的高分辨率要求或者进行航摄影像的信息处理领域内实现了单像投影转换技术的应用，换句话说，当前应用单像投影变换的范围只有从空中对地面进行观察测绘的
领域，或者被部分非测绘的专业单位和部门利用该技术实现对特定
信息的修护监测，应用领域较为狭窄。

工程摄影测绘的领域中，多数情况下利用的是地面拍摄的方式进行影像的拍摄[1]。

主要利用的相机也只是常见的普通数码相机，在图像信息处理的过程中多缺乏专业的测量人员或者专业测量设备，因此，地面摄影单像投影转换技术在实际的测绘工程中难以得到有效应用，当前需要对以常见数码相机的单像投影精度为基础，以地面摄影变换算法为核心的相关技术的应用实践进行探究，以提升单像投影变换的水平，达到各个不同领域的相关要求。

二、地面摄影单像投影变换技术操作原理探析
初步建立的地面坐标系之内，首先确定影像内外的主要方位，接下来确定空间范围内影像点投射出的影像方位的具体光线。

在完全建立起测绘目标区域内的数字高程类型模型（dem）之后，确定dem和影像投影光线交点，即各个影像点所对应的物方点位置，从这一基础上确定单张影像的具体物点或者像点的空间位置，即是确定单像投影变换方位。

地面摄影实现投影变换的物点公式从中心构像相关的方程中，能得到需要的方程变形公式：{x=x/y（y-ys）+xs.z=z/y（y-ys）+zs}。

在这一变形方程中x、y、z是为影像点的平面坐标，ys、xs、zs是为影像投影中心标注的物方坐标[2]。

图一地面摄影单像坐标系
一旦确定摄影影像的内部、外部方位元素之后，可成立具有测绘对象的dem模型，摄影影像点在进行投影的过程中主要的投影变
换计算过程如下：第一步，向定点的投影点位置确定y轴的相近值；第二步，从第一步内计算确定（x，z）的投影坐标点；第三步，在dem模型上，通过已经确定的投影坐标点（x，z）确定坐标y的位置；第四步，对两次的y轴的坐标值进行确定，判定坐标差与规定的限差的大小，如果限差大于y值，确定新的坐标相近值，再次进行第二步和第三步的计算，最终保证限差大于y坐标值，最终确定（x，y，z）的物方坐标点[3]。

三、地面摄影单像投影变换技术中的收敛性探究
从实际的操作分析可以得出，综合考虑单像投影变换的收敛性尤其重要。

与物方坐标的立体面相比较，单像投影变换最为合理的条件在于实现工程作业区位置的地面坡度小于投影线的倾角，事实上在特定的地面摄影过程中，技术人员都会尽量满足这一条件，然而实际的摄影测量工程总是伴随着多种复杂情况，尤其是在进行岩石表面的挖掘过程中，地面的凹凸情况容易影响单像投影过程中的收敛性变换，在处理比例尺较大的影像处理的过程中，对收敛性的影响更为突出，所以，实际的投影变换工作中利用迭代计算方法完成收敛具有重要意义。

在物方坐标水平方向的收敛性研究中，若迭代计算未能收敛，则可通过单像投影光线与相邻的迭代位置进行计算得出交点，将这一交点位置当作接下来进行迭代计算的近似位置，在此技术上重复实现收敛。

如果投影管线与地面相关点共面，可以推出这二者在物
方坐标上的x、z轴的投影实现共线，为了获取该共线的交点坐标，可以向物方坐标投影地面直线与投影光线，在物方坐标中，该坐标中坐标y、z和坐标x、y的过点空间直线投影公式表示为：（y—y1）（z2—z1）/（y2—y1）=z—z1；（x—x1）（y2—y1）/（y2—y1）=x—x1
在物方坐标水平方向的收敛性研究中，对相应的定位进行上述计算方法实现发散后，其发散的反方向呈现收敛性质，具体的收敛方法为：对投影的坐标z确定相似值，利用上述的计算方法获得在水平面与投影光线相交的（x、y）坐标，利用内插计算方法在dem 模型上确定z坐标，对坐标z的坐标差值进行确定，判断其与规定的限差之间存在的差距。

四、结语
由于航空摄影技术同地面摄影单像投影变换技术间的差异较大，因此需要与dem模型进行结合，应用科学合理的算法获得准确数据，单像投影技术也适合于在较为复杂的、需要进行较多的监测信息收集的领域中。

当前数码相机的单像投影获取的物方坐标误差为影像纵距的1/600，适用于需要进行较大比例尺的变换投影要求中。

在未来进行工程监测过程中，地面摄影单像投影变换技术仍须进行总结、丰富和提升，从而获得更为准确的、全面的技术支持。

【参考文献】
[1]王秀美，贺跃光，曾卓乔.数字化近景摄影测量系统在滑坡
监测中的应用[j].测绘通报，2002，（2）：28-30.
[2]程新文，赖祖龙，陈性义等.基于dem的单张数字影像量测精度研究[j].矿山测量，2000，（4）：14.
[3]杨彪，李浩.基于普通数码相机的数据采集系统研究开发[j].工程勘察，2003.。