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多基线数字近景摄影测量技术在铁路勘测中的应用研究
张大春陈以军
（中铁工程设计咨询集团有限公司，北京100055）
ResearchonApplicationofMutil-baselineDigitalClose-range
PhotogrammetryTechniqueinRailwaySurvry
ZhangDachunChenYijun
摘要：多基线数字近景摄影测量技术打破传统摄影测量单基线原理，采用多
基线巧妙地解决了交会角、匹配、精度这三者间在传统数字近景摄影测量中不可
相容的矛盾，同时将空中三角测量及平差首次引入了近景系统。本课题按照多基
线数字近景摄影测量系统的基本作业流程，研究其在太行山2号隧道出口进行1：
500工点地形图的测绘应用，并对实验成果进行了数据比对和精度分析，研究该
技术在铁路勘测中的应用范围。
关键词：多基线近景工点地形图
1概述
模拟、解析和数字摄影测量都是基于人眼双目立体视觉的基本原理，但这一
原理在处理数字近景摄影测量过程中遇到无法克服的三方矛盾：即交会角、匹配、
精度之间的矛盾。交会角小，容易匹配但精度低；交会角大，精度高但匹配差。
这个关键矛盾无法解决也是数字近景摄影测量在国内外一直没有能真正能用于
生产的原因。摄影测量专家张祖勋院士提出了以计算机视觉代替人眼双目（单基
线）立体视觉的“多基线、多影像近景摄影测量”崭新原理，采用以多搏少的策
略，把从空间一个点由两条光线交会的摄影测量基本法则变化为空间一个点由多
条光线交会而成的全新概念，彻底解决了数字近景发展的难题。从而研发出一套
全新的数字近景摄影测量系统，给数字近景摄影测量带来了新的应用前景。
多基线数字近景摄影测量系统(Lensphoto)采用普通单反数码相机获得多
基线影像，利用可靠的近景多片匹配算法获取大量同名点，然后通过近景空中三
角测量获取像片外方位元素和相机参数，最终通过多光线前方交会及区域网自由
网平差，自动生成物方区域三维坐标点的点云，从而建立高精度的数字表面模型，
进行各种比例尺的线划地形图测绘。本课题主要是研究将该系统应用于铁路勘测
中的隧道口1：500工点地形图测绘的可行性。
隧道口1：500工点地形图测绘是新线定测阶段一项重要而又艰巨的勘测工
作，隧道口往往是一些地形地貌复杂、山势陡峭的地段。目前勘测手段一般是采
用电子全站仪在设计的隧道口现场实地测绘地形图，内业进行编绘整理。这种勘
测方法得到地形图精度可靠，但需要投入大量人力和时间，测量工作也极其困难，
有些困难区域测量人员无法到达，在山势陡峭的地段还有生命危险。如果能把多
基线数字近景摄影测量系统应用于隧道口地形图的测绘，就能既保证专业设计，
又能提高勘测工作效率和安全系数。
2实验研究
多基线数字近景摄影测量系统的软硬件基本配置情况是：一台单反数码相
机（1300万像素以上）和一台笔记本电脑、Lensphoto系统测量软件和测图工作

站。Lensphoto系统的工作流程图如下：

外业摄影数据输入控制点联测

空三匹配

空三测量及区域网光束法平差

全自动化
加密匹配
输出：DXF格式

DEM---点云--等高线

输出：SCS格式
三维表面模型重建

影像畸变差纠正
建立立体模型、数字测图

图1：Lensphoto系统的工作流程
2.1外业摄影与控制点联测
这次实验摄影的区域地处河南山西两省交界的太行山脉，为该项目定测阶
段的太行山2号隧道出口，红旗渠从附近穿越，有稀疏树林和杂草覆盖，但隧道
口附近地表大部分能依稀看见，山坡陡峭，地形复杂，如下图所示。

图2：隧道出口的实景
这次实验选择的相机是CANONEOS5DMarkII单反相机，最高分辨
率:5616×3744，图像像素是2100万，感光元件:CMOS，传感器尺寸:36×24mm。
并配有如下表1所列的四个定焦镜头：表1
镜头名称焦距适用于拍摄距离
广角定焦镜头28mm2-100米
标准定焦镜头50mm100-250米
中远摄定焦镜头85mm250-450米
中远摄定焦镜头135mm450-800米
根据现场的地势情况，要选择合适的摄影方式和拍摄位置。摄影方式分平
行摄影和旋转摄影两种，测区地形为环形山体，起伏较大，有部分遮挡，适合采
用旋转摄影方式进行。选择距山体约600米处的平坦公路作为拍摄地点，拍摄仰
角小于45度；根据镜头选择标准，应该选择焦距135mm的定焦镜头较为理想。
根据相机的视场角和被摄物体成像范围、精度要求、成图比例尺等设计拍摄计划，
采取四个摄站、九条航带的旋转摄影方式。摄影基线长度为摄影距离的1/10左
右，约60米。面对测区从左到右选择
摄站，在每个摄站也按从左到右顺序拍
摄像片9张，覆盖整个测区。相邻像片
重叠度60%以上，并且保证所有摄站