圖像指引放線的方法
【專利摘要】一種圖像指引放線的方法，采用假設高程，假設空間點，采用用方位角和垂直角反推算空間實地點在像上的理論成像位置的方法，通過其能將待施放面平坐標數據的理論實地鉛垂線或鉛垂線的一部份(即樁線或獨立像點)展繪在對放線地區攝影所成像的圖像上，前視人員持標桿到放線場地，將標桿立于在該位置各攝影設備所攝成像的圖像中的標桿的影像的中心軸線均與其標桿影像所在圖像上的獨立像點重合或均與其標桿影像所在圖像上樁線有重合的實地位置，該位置即是擬放線到實地的準確位置。
【專利說明】圖像指引放線的方法
所屬【技術領域】
[0001]本發明涉及圖像指引放線的方法，屬于測繪領域，涉及攝影測繪及測繪放線(即將理論平面坐標數據施放到實地，放線和放點都是這一個意思。)。
【背景技術】
[0002]目前尚未參閱到用圖像指引放線的方法的現有【背景技術】資料。現有的放線方法，有用經緯儀或全站儀進行的定方向、定距離放線法，以及用GPS或其它衛星定位設施進行的放線方法，其共同的缺陷是，單個平面坐標數據的施放工作開始時，由于還沒用經緯儀測量后指引，或經緯儀測量后指引一個方向和一個較遠的距離，前視人員一般不能較為清楚地知道平面坐標數據對應實地點到底在哪里，一般要反復兩次以上才能到達平面坐標數據對應實地點附近，并且單臺設備只能進行一組放線，即若干坐標只能一個一個地放(只能一組前視人員操作)，工作效率不高，且其放線時的平面坐標位置(在此不提及高程)定位的最高精度不高，特別是目前的衛星定位設施，其單個平面坐標數據放線誤差約為偏差1CM,對于建筑放線而言不屬于精密放線設施。
【發明內容】
[0003]為了克服現有技術的缺陷，本發明提供圖像指引放線的方法，通過其能將待施放面平坐標數據的理論實地鉛垂線或鉛垂線的一部份展繪在對放線地區攝影所成像的圖像上，或能確定該鉛垂線或鉛垂線的一部份在該圖像上的位置，解決了該技術問題，根據圖像中的鉛垂線和鉛垂線周邊地形的影像，前視人只一開始就可知道平面坐標數據對應的地上實地點的鉛垂線的大致位置，就可以指引前視人員到圖像上鉛垂線所在位置的實地區域去放線繼以反復修正偏差、精確定位后建立平面坐標數據所對應的實地點位的點位標志(點位標志可在地上也可在埋于地下)，可以在相互不干擾成像的情況下實現多組前視人員(每組單次負責一個坐標數據的放線，每組放完一個后可接著對下一個坐標數據進行施放。)同時進行操作放線，只要他們相互之間在圖像上不相互遮擋，就可進行若干組的同時放線(可以用多組對講機、電話等語音通訊工具在放線時對每組前視人員分別進行指揮。)，目前大多攝影設備成像像素不夠細不夠密，以致不能仔細分辨物體，但如果用較好的攝影設備，以裝36mmX 24mm尺寸感光面的攝影設備為例，在放線場地區域距攝影中心30米內，像主距20mm，或用更長的焦距以至像主距超過20mm，放線場地區域距攝影中心相應適當超過30米，或在日后成像技術提高，成像像素足夠細而密時放線場地區域距攝影中心相應適當超過30米，用該圖像指引放線的的方法的放線精度可以做到優于DJl型經緯儀(該型經緯儀一測回方向觀測中誤差為I秒)，[要做到這一點還需要有一些操作上和準備工作的要求，這些要求后文中有述，];該圖像指引放線的方法包含的具體的用方位角和垂直角反推算空間實地點在像上的理論成像位置的方法，在計算上簡單、迅速而且精確，其主要采用三角函數知識，不需要共線條件等更高學歷所學知識，目前測繪行業凡是測繪技術人員都懂三角函數，三角函數是從事測繪工作必修的知識，該用方位角和垂直角反推算空間實地點在像上的理論成像位置的方法易于在現今測繪人員中推廣運用，無需大量培訓人員，具有成本和效率的推廣優勢，使所有測繪技術人員在運用中在所掌握知識的能力上有發現和分析及解決出現的錯誤或誤差的可能。
[0004]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:可以看作為已知條件或現有技術的有，用兩臺攝影設備從不同位置對同一待施放坐標的實地地區(注:即放線場地)進行連續或前一幅像與后一幅像之間間隔時間(或間隔一定時間)地連續攝影(注:在放線工作完成前需連續攝影，本文的放線是指將理論平面坐標數據施放在實地的工作，放線和放點均是這個意思，)，每臺攝影設備與包括數據連接或信號連接的組裝連接有圖像顯示器的電腦之間圖像數據傳輸連接，將所攝圖像實時逐幅傳輸給圖像顯示器以顯示所攝放線場地的最新圖像，該電腦可以安裝有從與之圖像數據傳輸連接的攝影設備調取圖像的程序或軟件，該電腦應當安裝有能操作放大顯示攝影圖像并能在該圖像上精確量距(注:指量圖上的距離，該量距可以是手動的，也可由程序控制自動量)并能在該圖像上距主縱線可以是任意值的橫偏距值的距離(注:該橫偏距值有正負之分，橫偏距值為正時在主縱線左側量距，反之橫偏距值為負時在主縱線右側量距。)且距主水平線可以是任意值的縱偏距值的距離(注:該縱偏距值有正負之分，縱偏距值為正時在主縱線上側量距，反之縱偏距值為負時在主縱線下側量距。)的位置展繪點，并能對需要連線的已展繪的兩點之間連接成線段(注:該線段是直的，可以是虛線線段，也可是連續線段，展繪點和連線可以是由人員操作手動的，也可由程序控制自動進行的。)的軟件(注:該軟件稱其為能繪制獨立像點或樁線的軟件，比如南方CASS6.0制圖軟件或南方CASS7.0成圖系統，CASS系列軟件需與AutoCAD配合使用，電腦裝CASS之前必須先裝AutoCAD軟件)，(注:上述電腦可以是能運行上述程序和軟件的計算機或微電腦，以下直接稱其為電腦，)，標桿上最好裝有圓水準器，每臺攝影設備{注:攝影設備可為數字型或數碼型，即非膠片底片型，該攝影設備用定焦鏡頭，不建議采用用變焦鏡頭，如果用變焦鏡頭，則需要用專門手段隨時測定其變化了的像主點位置和像主距長度，各攝影設備在放線工作結束前不能移動位置和變化姿態，并且在放線工作中攝影內、外方位元素發生了變化[注:內方位元素包括像主距、像主點位置等攝影設備參數，外方位元素包括攝影中心坐標和高程或其三維空間坐標、主光軸方位角或主垂面方位角、主光軸傾角或圖像傾角、圖像旋角或主縱線在像平面中位置(該位置包括角度狀態)或主水平線在像平面中位置(該位置包括角度狀態)，或用其它形式表示的圖像角度狀態]，不僅是要重新測定內、外方位元素，而且要重新計算獨立像點或樁線，并不得將原先攝影圖像中的獨立像點或樁線帶基點復制粘到已變化內、外方位元素的圖像中，非常麻煩，當然有特殊手段能及時處理這些問題除外，}的攝影中心坐標和高程已知，每幅像的主縱線位置(該位置包括其角度狀態)、主水平線位置(該位置包括其角度狀態)、像主點位置、像主距已知,主光軸方位角(或主垂面方位角已知，主垂面方位角等于主光軸方位角已知，)和主光軸傾角已知，{注:這些外方位元素可以通過專門測量設備測定或空間后方交會測量等等手段求到，關于這些內、外方位元素，申請日為2013年8月I日的題為《攝影中心到目標實物點的方位角的測量方法及運算設備》的申請號為201310344844.3的專利申請文件中有描述(可參照該申請的說明書及說明書附圖)，本申請文中的名詞(本文與申請號為201310344844.3的申請文中同名的名詞)的概念以及縱偏距、橫偏距、縱偏距值、橫偏距值、上或下、左或右的概念及縱偏距值、橫偏距值等各類數值的取值及拍攝適用狀態[注:本方案和實施例從理論上推斷既可適用于拍攝時主光軸有任意傾斜角的俯拍，也可適用于拍攝時主光軸有任意傾斜角的仰拍(即主光軸傾斜向上拍攝)和主光軸水平時的拍攝，但拍攝時主光軸有任意傾斜角的仰拍缺乏實踐，因絕大部分情況下采取俯拍的方式和主光軸水平時的拍攝方式就能滿足使用需要，并且這樣拍，地物相互遮擋的情況少些，并視野廣些，所以只要能滿足適用于拍攝時主光軸有任意傾斜角的俯拍和主光軸水平時的拍攝就達到了目的和方案意圖，就能滿足實際需要，當然也不排除適用于拍攝時主光軸有任意傾斜角的仰拍，]，在本文中也和該專利申請文件相同，也和實施例和后文中描述的相同，判斷上或下、左或右、縱偏距值和橫偏距值取值的正負也是一樣的相同，也是參照攝影成像那一瞬間的被攝物、攝影中心、像平面、被攝物的像、主光軸、主縱線、主水平線相互之間的空間位置關系狀態(注:按照本文指的空間位置關系，上或下、左或右具體到針對看到的電腦顯示圖像或紙質圖像像片時，當電腦顯示圖像或紙質圖像像片上某像點在電腦顯示圖像或紙質圖像像片顯現的主水平線之下時，該像點相對主水平線距離的縱偏距值為正，當電腦顯示圖像或紙質圖像像片上某像點在電腦顯示圖像或紙質圖像像片顯現的主水平線之上時，該像點相對主水平線距離的縱偏距值為負，當電腦顯示圖像或紙質圖像像片上某像點在電腦顯示圖像或紙質圖像像片顯現的主縱線右邊時，該像點相對主縱線距離的橫偏距值為正，當電腦顯示圖像或紙質圖像像片上某像點在電腦顯示圖像或紙質圖像像片顯現的主縱線左邊時，該像點相對主縱線距離的橫偏距值為負，同理，求到的橫偏距值為正時在電腦顯示圖像或紙質圖像像片顯現的主縱線右側量距，反之求到的橫偏距值為負時在電腦顯示圖像或紙質圖像像片顯現的主縱線左側量距；求到的縱偏距值為正時在電腦顯示圖像或紙質圖像像片顯現的主水平線下側量距，求到的縱偏距值為負時在電腦顯示圖像或紙質圖像像片顯現的主水平線上側量距)，(注:具體到針對看到的電腦顯示圖像或紙質圖像像片時，已不是本文所指的上或下、左或右概念了，因為它們已不是攝影成像一瞬間的空間位置關系了，在這里補充說明是為了說明使用者使用時怎樣方便地用)，}，攝影設備上具有對中器，對中器對中控制點時，攝影中心在過該控制點的鉛垂線上，并可從該控制點上量取得到攝影中心高程，[注:主縱線或主水平線如果在攝影設備感光面上或圖像上已既定，則可通過整平操作使主水平線水平，那么攝影設備上可裝水準管，水準管與該主水平線保持平行，放線工作時，該水準管應保持氣泡居中，攝影設備支架上或攝影設備上的與放線場地其它固定物體固定連接的基座上可裝調節主水平線水平的腳螺旋，主光軸傾角已知或通過專門的測量設施測定，也可通過測定主光軸與鉛垂線夾角的垂直角測角系統測定，也可通過測量儀器測量攝影設備前方遠處主光軸上的一個實地點(即其的像與像主點重合的實地點)的坐標和高程，用該實地點的坐標和高程、攝影中心的坐標和高程，可以反算到它們之間的方位角、平距和高差，進而可求到主光軸傾角和主光軸方位角，也可不裝水準管和腳螺旋，而用申請日為2013年7月3日，申請號為201310293882.0的題為《攝影中心位置或像姿態的測量方法及運算設備及編程法》的專利申請文件描述的空間后方交會方法，求到主水平線、主縱線在像上位置等等外方位元素，]，前視人員和圖像觀察員之間可用(對講機、電話等)語音通迅工具聯絡，第一步驟，對需要放線到實地的每個平面坐標數據，估計一個高程或估計一個高程區間(估計一個高程區間即估計一個最高高程并估計一個最低高程)，[注:該估計的一個高程或一個高程區間應符合該待施放平面坐標數據的對應實地位置的地形條件，該估計的一個高程不能低于該平面坐標數據對應實地點(若坐標數據沒有固定高程，該實地點實際上是一個鉛垂線所示平面位置，在后文中若坐標數據沒有配以高程，則該實地點指一個鉛垂線所示平面位置，若配以高程則實地點指實地的空間點位。)位的地面高程，且該估計的一個高程與該平面坐標數據對應的實地點位的地面高程之差不能大于標桿長度，否則不能做到標桿的像與該待施放平面坐標數據對應的獨立像點重合，同理，估計的一個高程區間的最高高程不能小于該平面坐標數據對應的實地點位的地面高程，最低高程不能大于該平面坐標數據對應的實地點位的地面高程加上標桿的長度之和，否則不能做到標桿的像與該待施放平面坐標數據對應的樁線部分重合，采用估計一個高程的方式難度較大，不易估計到一個合適的高程，若非放線區域地勢較為平坦則不建議采用，當然有其它手段能測到或估計到合適的高程除外，最好采用估計高程區間，若這個區間適當估計寬一點，是能滿足需要的，因為地表起伏是有限度的，后文中有祥細描述，若當與攝影設備圖像數據傳輸連接的各電腦均安裝有能將樁線或標桿的影像的中心軸線延伸的繪圖軟件或制圖軟件，估計高程區間時，不限定最高高程和最低高程的值的大小，操作中可延伸標桿的影像的中心軸線或各樁線，為了不產生混亂描述，此處不進一步對該內容說明，參見后文祥細說明]，該待放線到實地的平面坐標數據配合上述估計的一個高程，組合成一個與待施放平面坐標數據在平面坐標上一樣的假設空間坐標(注:假設空間坐標有平面坐標、有高程，是一個能固定的點的坐標數據。)，稱其為獨立假設空間坐標，與其對應的實地點稱其為獨立假設空間實地點，或估計的高程區間的高程最大值(即最高高程)與待施放平面坐標數據組合成一個與待施放平面坐標數據在平面坐標上一樣的假設空間坐標，稱其為最高假設空間坐標，與其對應的實地點稱其為最高假設空間實地點，估計的高程區間的高程最小值(即最低高程)與待施放平面坐標數據組合成一個與待施放平面坐標數據在平面坐標上一樣的假設空間坐標，稱其為最低假設空間坐標，與其對應的實地點稱其為最低假設空間實地點；第二步驟，計算獨立假設空間實地點在各臺攝影設備所攝圖像上的理論位置并在對應的該圖像中、該理論位置分別用一個像點表示，獨立假設空間實地點在各臺攝影設備所攝圖像上的理論像點，稱為獨立像點，即展繪出了獨立像點，或計算最高假設空間實地點和最低假設空間實地點分別在各臺攝影設備所攝圖像上的理論位置并在對應的該圖像中、該理論位置分別用一個像點表示，將最高假設空間實地點和最低假設空間實地點在各幅圖像上的理論像點之間進行連線(注:該連線是直的，可以是虛線線段或間斷線段，也可是連續線段。)，該連線稱其為樁線，即展繪出了樁線，{在計算獨立假設空間實地點或最高假設空間實地點、最低假設空間實地點各自在圖像上的理論位置時，可以用本文特指的用方位角和垂直角反推算空間實地點在像上的理論成像位置的方法(注:其解釋和內容參照實施例內容)或用其它以空間實地點坐標、高程計算該空間實地點在像上的理論成像位置的方法；某攝影設備(包括其所用的定焦鏡頭)位置、姿態、沒有發生化時，任一個假設空間實地點在該臺攝影設備所攝成像的每幅像上的理論成像位置相同，此時可用一幅圖像為樣本，帶基點復制、粘貼(即相對于像邊框或主縱線或主水平線，位置不發生變化的復制、粘貼)獨立像點或樁線到另外的獨立像點或樁線位置應當相同的圖像中去；用方位角和垂直角反推算空間實地點在像上的理論成像位置的方法計算任一空間實地點在像上的理論成像位置時，得到的是該空間實地點在圖像中的理論像點相對于已知的主水平線和主縱線位置關系的縱偏距值和橫偏距值，可以依據該理論像點相對于已知的主水平線和主縱線位置關系的縱偏距值和橫偏距值[該橫偏距值有正負之分，橫偏距值為正時在主縱線左側量距，反之橫偏距值為負時在主縱線右側量距；該縱偏距值有正負之分，縱偏距值為正時在主水平線上側量距，反之縱偏距值為負時在主水平線下側量距，因為電腦顯示圖像或紙質圖像像片的顯示與攝影時的感光面成像之間在左右、上下關系上正好相反，具體針對看到的電腦顯示圖像或紙質圖像像片時，求到的橫偏距值為正時在電腦顯示圖像或紙質圖像像片顯現的主縱線右側量距，反之求到的橫偏距值為負時在電腦顯示圖像或紙質圖像像片顯現的主縱線左側量距；求到的縱偏距值為正時在電腦顯示圖像或紙質圖像像片顯現的主水平線下側量距，反之求到的縱偏距值為負時在電腦顯示圖像或紙質圖像像片顯現的主水平線上側量距，(具體到針對看到的電腦顯示圖像或紙質圖像像片時，在電腦顯示圖像或紙質圖像像片顯示的像點與主縱線的左或右關系、與主水平線的上或下關系的前述描述，已不是本文所指的上或下、左或右概念了，因為它們已不是攝影成像一瞬間的空間位置關系了，在這里補充說明是為了說明使用者使用時怎樣方便地用)]進行量距，將該理論像點展繪在對該平面坐標數據放線時相對應的攝影設備攝影所成的每幅圖像中(該理論像點即樁線的兩個端點之一或即獨立像點)，計算某假設空間實地點在各自圖像中的位置時需采用各自圖像的攝影中心坐標和高程、像主距、主光軸方位角(即主垂面方位角)、主光軸傾角等攝影內、外方位元素中的數據，求到的縱偏距值和橫偏距值也是相對于各自圖像中的分別主水平線、主縱線位置關系數值，展繪該假設空間實地點在各自圖像中的影像點時，也只能相對于自各圖像的主水平線和主縱線去量距，不能混用其它不同焦距或攝影位置或攝影姿態的攝影內、外方位元素為數據；展繪樁線或獨立像點時可根據與各攝影設備圖像數據傳輸連接的圖像顯示器的電腦所裝軟件，可以采用手動展繪或由專門程序自動展繪，(可以只展繪一幅圖像樁線或獨立像點，可帶基點復制、粘貼樁線或獨立像點到另外的相同攝影內、外方位元素的圖像中正確的位置上去，可以是相對于像邊框位置，相對位置不發生位置變化的復制粘貼)，};第三步驟，前視人員持標桿到放線場地，將標桿立于在該位置各攝影設備所攝成像的圖像中的標桿的影像的中心軸線均與其標桿影像所在圖像上的獨立像點重合或均與其標桿影像所在圖像上樁線有重合的實地位置(注:即前視人員將標桿立于該位置，標桿在該位置，任一攝影設備所攝圖像中的標桿的影像的中心軸線均與標桿的本影像所在圖像中的獨立像點重合或均與本標桿的影像所圖像中的樁線有重合，若有獨立像點時各攝影設備所攝每幅圖像均只存在獨立像點，而無樁線，若有樁線時各攝影設備所攝每幅圖像均只存在樁線，而無獨立像點，)，該實地位置即為此次放線的平面坐標數據所對應的準確實地位置，即可在該位置建立坐標標志(注:坐標標志即代表坐標標志的物體，可采取打樁并可釘釘，也可建立其它類型的坐標標志，標桿和前視人員的解釋參照實施例，)，[注:標桿在同時(該同時是指標桿位置沒有變化的同時，并不是指時間上的同時)且于不同位置的兩臺(或兩臺以上)攝影設備所攝圖像中的像(此為標桿的像)的中心軸線均與獨立像點重合時，或均與樁線重合或均與樁線有部分重合時，此時標桿所立位置是待放平面坐標數據所對應實地地面準確位置，]，[注:放線中注意標桿的像足夠清晰時，努力讓標桿達到鉛垂線狀態并符合要求時，才能對標桿是否偏離準確位置進判斷，并需要求用于放線的兩攝影設備的攝影中心分別到同一待放平面坐標數據的實地點的鉛垂線(若坐標數據沒有固定高程，該實地點實際上是一個鉛垂線所示平面位置)的相互方向夾角合理(該方向是指前述任一攝影中心到該鉛垂線的水平方向線，該兩水平方向線與該兩攝影中心共同投影到一個水平面時，該兩攝影中心的投影點之間的連線與該兩水平方向線的投影線共同組成一個三角形，處于該三角形上的兩水平方向線的投影線的夾角即該方向夾角，該方向夾角最好在80°至100°之間，越接近90°越好，根據測圖精度對其相應要求，絕對不容許該方向夾角等于是180度或近似180度，若當該方向夾角不附合測圖精度要求時，可挪動任一攝影設備，直至該方向夾角合理，并重新計算或測定挪動過的攝影設備的包括主水平線位置、主縱線位置的攝影內、外方位元素)，也要求待放線場地均在兩攝影設備的鏡頭視野內，即坐標數據對應的鉛垂線位置的地面均在兩攝影設備鏡頭覆蓋范圍內，即該地面位置的能反射光線的物體均能被兩攝影設備成像，并要求需要施放坐標點的實地施放區域分布在用于放線的兩幅不同攝影中心的圖像的中間部位區域(注:該區域成像誤差最小)]，該方案的優勢在于，前視人員出發前可觀看圖像可清楚地知道平面坐標數據所對應實地點的粗略位置，可以實行多組同時施放坐標，提高工作效率，在特定情況下其精度優于DJl型經緯儀和DJl全站儀，目前大多攝影設備成像像素不夠細不夠密，以致不能仔細分辨物體，但如果用較好的攝影設備，以裝36mmX 24mm尺寸感光面的攝影設備為例，在放線場地區域距攝影中心30米內，像主距(攝影時的像或感光面距攝影中心的距離)20mm，或用更長的焦距以至像主距超過20mm，放線場地區域距攝影中心相應適當超過30米，或在日后成像技術提高，成像像素足夠細且密時放線場地區域距攝影中心相應適當超過30米，用該圖像指引放線的的方法的放線精度可以做到優于DJl型經緯儀(該型經緯儀一測回方向觀測中誤差為
I秒)，[要做到這一點還需要有如下操作上的要求:1、將放線區域圖像在電腦或其它顯示屏上放大，以致能盡可精楚識別標桿中心軸線，以居中選取的方式確定標桿中心軸線，因標桿不一定能做到完全鉛垂狀態，因此，精確定位時盡量用標桿低處部分的像的中心軸線位置去與獨立像點位置或樁線位置相比較判斷它們是否重合或部分重合；2、用于放線的兩攝影設備的攝影中心分別到同一待放平面坐標數據的實地點的鉛垂線的相互方向夾角合理(該方向夾角最好在80°至100°之間，越接近90°越好)；3、用于放線的標桿具有白色等反光效果好的表面，且標桿粗細適當，能成像清楚的情況下，越細越好；4、需精確測定像主距、主光軸方位角、主光軸傾角和像上的像主點位置及主水平線或主縱線位置等攝影內、夕卜方位元素，包括精確測定各攝影中心含高程的位置，即基礎數據要準確；5、需要施放坐標點的實地施放區域分布在用于放線的兩幅不同攝影中心的圖像的中間部位區域(注:該區域成像誤差最小，該區域上，用圖像顯示的物像像點量算攝影中心到該物像像點的實地點的方位角與實際攝影中心到該實地點的方位角相比，誤差低于0.3秒，在0.1秒左右的居多，這是由于攝影設備的透鏡產生的光線扭曲誤差大大低于DJl型經緯儀測角系統的最小讀數或最小識別度數，這就是用該圖像指引放線的方法可以做到在上述等限定條件下，放線精度優于DJl型經緯儀的原因)，適當放寬條件可以做到DJ2型經緯儀精度水平，能滿足一般性工程建設需要以及用地界線、界址點的施放需要。]，[注:本文的解說全部是在只采用一個測繪地方獨立坐標系(即地方獨立城市測量坐標系，即xyh型坐標系，有的稱其為平面直角坐標系，其實它不僅限于在一個平面內，它表示空間點位置是由表示平面位置的坐標和表示高度的高程組合而成，由該坐標和高程該空間點既被限定了平面位置又限定了高度)的解說。]。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0005]圖1是本發明實施例原理示意圖。[0006]圖2是本發明空間位置關系部分關系的示意圖。
【具體實施方式】
[0007]圖1中，本圖是不依比例的示意圖，為了視圖清楚，像感光面和像主距有所放大，d、k分別為某待施放平面坐標數據對應實地點的鉛垂線上的高程不同的兩個空間實地點，d為最高假設空間實地點，k為最低假設空間實地點，預設這兩個空間實地點時，他們的高程估計合理，以至標桿能放置到該平面坐標數據對應實地點地表時能與d、k的連線有重合(有重合即可以是重合或部分重合)，d、k在以SpS2為攝影中心的兩攝影設備所攝成像的像平面上的影像分別為d'、k'與d〃、k〃，連接d'、k'，d'、k'之間線段即為平面坐標數據在以S1為攝影中心的像平面上的樁線，連接d〃、k〃，d〃、k〃之間線段即為平面坐標數據在以S2為攝影中心的像平面上的樁線，前視人員持標桿到放線場地，將標桿立于d、k所在鉛垂線上時，即前視人員持標桿到放線場地，將標桿立于在該位置各攝影設備所攝成像的圖像中的標桿的影像的中心軸線均與其標桿影像所在圖像上的獨立像點重合或均與其標桿影像所在圖像上樁線有重合的實地位置(即標桿立于該實地位置時，在S1為攝影中心的像平面上，標桿的影像的中心軸線與d'、k'之間的線段有重合，并且在S2為攝影中心的像平面上，標桿的影像的中心軸線與d"、k"之間的線段也有重合)，該實地位置即為此次放線的平面坐標數據所對應的準確實地位置，即可在該位置建立坐標標志(注:坐標標志即代表坐標標志的物體，可采取打樁并可釘釘，也可建立其它類型的坐標標志)，分別以SpS2為攝影中心的每臺攝影設備分別與電腦之間圖像數據傳輸連接，該電腦是指包括數據連接或信號連接的組裝連接有圖像顯示器的電腦，該電腦裝有從每臺攝影設備下傳所攝圖像的軟件和比如南方CASS7.0成圖系統的繪圖軟件，每臺攝影設備將所攝圖像實時逐幅傳輸給圖像顯示器以顯示所攝放線場地的最新圖像，前視人員出發前可在圖像顯示器中觀看任一臺攝影設備所攝圖像中的地形的成像，觀看獨立像點或樁線、及其周邊的地形的成像，可以知道待放平面坐標數據所對應實地地面大概位置，再觀看另一臺攝影設備所成像同樣內容，觀看從另一個攝影方向或角度攝影所成圖，可更進一步掌握情況(此后可用全站儀或經緯儀繼續施放，前視人員能直接到達準確位置附近，與全部由全站儀作為工具相比，能節省不少工序和時間，此后也可不輔以全站儀而繼續按后面所述其余部分圖像指引放線的方法完成放線。)，也可以出發前不觀看，可由專門的圖像觀察員觀看圖像顯示器中各臺攝影設備所攝圖像中標桿的像的中心軸線與樁線或獨立像點及其與周圍地形的像的關系，通過對講機、電話等語音通迅工具通知或指示前視人員標桿偏離方向或距離(方向可以以東南西北為參照，也可以前視人員站立的方向為參照，也可以標桿與任一臺攝影設備的方向線為參照，或以其它雙方能明白的方向為參照；距離可以以人的身高或標桿的長度及其像的長度為參照，也可以標桿周圍的能知道尺寸的地形物的尺寸及其像的長度為參照，也可用其它手段精確測定。)，經過反復修正，在前視人員將標桿立于準確位置時，告知前視人員該處是平面坐標數據對應的準確位置，也可不由專門圖像觀察員指揮，可不需用對講機等語音通迅工具，而也可由前視人員攜帶組裝連接有圖像無線接收設備并與各臺攝影設備保持圖像數據無線傳輸的圖像顯示器(該圖像顯示器和圖像無線接收設備的組合體稱為圖像無線傳輸系統的接收顯示部分)前往施放場地施放，相對應地，與各臺攝影設備保持圖像數據傳輸連接的電腦組裝連接有圖像無線發送設備(該攝影設備、電腦、圖像無線發送設備的組裝組合體稱為圖像無線傳輸系統的發送部分)，該電腦(即與圖像無線發送設備、攝影設備組裝連接的電腦，即圖像無線傳輸系統的發送部分的電腦)裝有能繪制獨立像點或樁線的軟件并可以安裝有從與之圖像數據傳輸連接的攝影設備調取圖像的程序或軟件，該電腦或圖像無線發送設備還安裝有支持將從攝影設備獲取的并已繪上獨立像點或樁線的圖像無線發送的軟件，圖像無線接收設備含有支持將無線接收的圖像在圖像顯示器中顯示的模塊或含有安裝有支持將無線接收的圖像在圖像顯示器中顯示的軟件的電腦，該圖像無線發送設備(或圖像無線傳輸系統的發送部分)與圖像無線接收設備(或圖像無線傳輸系統的接收顯示部分)之間是發送與接收的對應關系[但不一定一一對應關系，可以由圖像無線發送設備(或圖像無線傳輸系統的發送部分)分別向多個圖像無線接收設備(或圖像無線傳輸系統的接收顯示部分)發送圖像]，圖像無線傳輸系統的發送部分和圖像無線傳輸系統的接收顯示部分合稱圖像無線傳輸系統，與由專門圖像觀察員觀察、判斷原理一樣，可由前視人員自行觀看圖像顯示器中靠圖像無線傳輸系統傳來的各臺攝影設備所攝圖像中標桿的像的中心軸線與樁線或獨立像點或其與周圍地形的像的關系，自行判斷標桿偏離方向或距離，經反復修正最終將標桿立于在該位置標桿在各攝影設備所攝成像的圖像中的標桿的影像的中心軸線均與獨立像點重合或均與樁線有重合的實地位置，即可在該位置建立坐標標志，在標桿位直有偏尚時或精確定位時，標桿的像的中心軸線偏尚哪臺攝影設備所攝成圖像的樁線或獨立像點，則可以標桿和該臺攝影設備相互之間作為前后方向，作左或右移動，直至標桿的像的中心軸線在每臺攝影設備所攝成的圖像中均與獨立像點重合，或均與樁線重合，或均與樁線有部分重合，此時標桿位置是待放平面坐標數據正確實地位置，在最終確認平面坐標數據所對應實地地面準確位置時標桿應盡量做到鉛垂線狀態(此時標桿上圓水準器氣泡居中)，圖像觀察員或前視人員可選擇地對獨立像點或樁線所在區域的圖像進行放大，以觀看清楚，只要有足夠的人員、語音通迅工具或與各臺攝影設備保持圖像數據無線傳輸連接的圖像顯示器(即圖像無線傳輸系統的接收顯示部分)且具有相對應的圖像無線傳輸系統的發送部分，就可以實現多組前視人員[每組前視人員單次負責一個坐標數據的施放，圖像觀察員能兼指揮多組前視人員則兼指揮多組，不能兼指揮則另安排足夠圖像觀察員，如果有多臺每臺分別與各臺攝影設備保持圖像數據無線傳輸連接的圖像顯示器(即圖像無線傳輸系統的接收顯示部分)，則由一組前視人員掌握一臺與各臺攝影設備保持圖像數據無線傳輸連接的圖像顯示器]同時進場操作坐標施放，[圖像無線傳輸系統，可以是這樣一個系統:圖像無線傳輸系統的接收顯示部分的電腦與圖像無線傳輸系統的發送部分的電腦均可通過無線路由器、無線網卡等連接Internet網絡即上互聯網，如果無線傳輸距離長，可通網橋或其它網絡信號中繼站加以輔助，該兩電腦均用騰訊QQ號登陸騰訊QQ,該兩電腦登陸的該兩騰訊QQ號之間互加為好友，并在該兩電腦上均點擊與對方騰訊QQ號處于聊天狀態并打開聊天窗口，圖像無線傳輸系統的發送部分的電腦可通過聊天窗口向圖像無線傳輸系統的接收顯示部分的電腦發送圖像或圖像文件，也可將圖像文件發至前視人員能在圖像無線傳輸系統的接收顯示部分的電腦接收、打開的騰訊QQ郵箱或其它郵箱，前視人員可在聊天窗口和郵箱中接收，圖像無線傳輸系統種類多，還可是其它類系統，可以是由人員操作手動的，也可是由程序控制自動工作的，最好能做到，圖像無線傳輸系統的接收顯示部分能將接收到的各臺攝影設備所攝最新圖像在圖像顯示器中自動打開，圖像顯示器顯示屏的各部位(即不同部位)分別同時呈現各攝影設備所攝并帶有相應正確獨立像點或樁線的最新圖像，]，在圖像無線傳輸系統支持下，前視人員可自行在圖像顯示器中看圖無需專門圖像觀察員指揮，而多組同時施放可成倍提高工作效率。當與攝影設備圖像數據傳輸連接的各電腦均安裝有能將樁線或標桿的影像的中心軸線延伸的繪圖軟件或制圖軟件(比如南方CASS6.0繪圖軟件或CASS7.0繪圖軟件，其能在圖像上將任意線段延伸)時，可以擴大最高假設空間實地點的高程和最低假設空間實地點的高程的估值或取值范圍，此時最高假設空間實地點的高程和最低假設空間實地點的高程的估值范圍，以能在像平面或攝影所成圖像上展繪樁線為限，即最高假設空間實地點的高程和最低假設空間實地點的高程它們可以為任意值，只需做到它們之間高程不同，[注:即可按如下方式來確定最高假設空間實地點的高程和最低假設空間實地點的高程的估值的大小:1、通常情況下可以以最高假設空間實地點和最低假設空間實地點在各攝影設備所攝像中的理論成像位置在各攝影設備的感光面尺寸范圍內為限，也就是理論上各鏡頭或圖像能拍攝及的待放坐標數據對應實地點的鉛垂線上的范圍(最高假設空間實地點和最低假設空間實地點在該范圍的鉛垂線上)，即以理論成像范圍為限，2、如果最高假設空間實地點和最低假設空間實地點的理論成像位置超過該成像范圍，仍能通過計算最高假設空間實地點和最低假設空間實地點在各像平面上的位置，并能在圖像上繪出樁線，則只需做到最基本的一點就是最高假設空間實地點和最低假設空間實地點之間兩高程不同就行了，而它們的高程大小不再限制，實際上這也是能做到的，在用CASS6.0或CASS7.0打開圖像后，可以根據計算的最高假設空間實地點和最低假設空間實地點在像平面上的理論位置即可以根據縱偏距值和橫偏距值，和根據圖像中的主水平線、主縱線位置，展繪出最高假設空間實地點的理論像點和最低假設空間實地點的理論像點，將該兩像點之間連直線(該兩像點之一或全部可在圖像像幅外)，該連線經過圖像像幅內的部分就是樁線]，這樣，估計最高假設空間實地點高程和最低假設空間實地點的高程時無需考慮標桿是否能與d、k之間的連線有重合，無需考慮標桿的像的中心軸線是否能與d'、k'之間的連線有重合(只要它們共直線就視為有重合)，無需考慮標桿的像的中心軸線是否能與d"、k"之間的連線有重合(只要它們共直線就視為有重合，即同在一條直線上)，因為標桿的像的中心軸線和d'、k'之間的連線和d〃、k〃之間的連線它們中任一都可以延長，可將它們延長后再判斷是否有重合，前視人員將標桿立于在該位置，各攝影設備所攝成的圖像中標桿的像的中心軸線的延長線均與(其標桿影像所在圖像中的)樁線(比如d'、k'之間的連線的樁線和比如d〃、k〃之間的連線的樁線)有重合的位置時，則此時標桿所立位置是待放坐標數據對應實地點的準確位置，即可在該位置建立坐標標志；標桿的表面可有編碼圖形，當該編碼圖形的像與獨立像點或樁線重合或部分重合時，由電腦在編碼圖像識別軟件支持下自動識別并提醒，放線過程中，可以根據標桿上的任意一個確定的部位分別在兩臺攝影設備所攝圖像中的像的縱偏距值、橫偏距值(可采用2013年8月I日提出的申請號為201310344844.3題為《攝影中心到目標實物點的方位角的測量方法及運算設備》的發明專利中所述的方法)，求到兩臺攝影設備的攝影中心分別到此時位于實地的標桿的該確定的部位的方位角，用該兩個方位角和兩攝影中心坐標依前方交會原理求到此時位于實地的標桿的坐標，再用此時標桿的坐標和待放平面坐標數據坐標，反算此時標桿偏離待放坐標理論準確位置的精確距離各精確方向，該距離和方向可供提示給前視人員，以修正距離和方向，或在沒有偏離時確認標桿位置是擬放線準確位置。如果標桿離待放坐標準確位置還較遠時，圖像觀察員可只認清標桿的像而不認清標桿的像的中心軸線，精確定位時需盡可認清標桿的像的中心軸線；為了適應大場地的放線，設計攝影設備可以圍繞攝影中心轉動，攝影設備可安裝:水平角測角系統、垂直角測角系統，以及豎軸、橫軸、圓水準器、水準管、控制攝影設備水平轉動的水平制動部件(其包括水平制動螺旋)、控制攝影設備豎向轉動的豎向制動部件(其包括豎向制動螺旋)，其結構可和經緯儀相類同，僅將攝影設備的用于光學成像的部件的組合體替代經緯儀的望遠鏡，并做到攝影中心位于豎軸中心軸線與橫軸中心軸線的交點，攝影設備主光軸與橫軸中心軸線正交(即相交并相互垂直)，感光面或像平面上已確定的主水平線與橫軸中心軸線保持平行，或主縱線、主光軸、豎軸中心軸線保持共處一個平面即可，這樣可以轉動攝影設備，并可用水平角測角系統測量主光軸變化了的水平角、可用垂直角測角系統測量主光軸變化了的垂直角，計算到變化后的主光軸方位角和主光軸傾角，但要注意，當焦距、攝影設備位置、姿態發生變化，會導致攝影中心位置、主光軸方位角、主光軸傾角等攝影內、外方位元素發生變化，此時需重新計算獨立像點或樁線在像上的位置并重新展繪其，不能隨便帶基點復制、粘貼，能繪制獨立像點或樁線的軟件，比如南方CASS6.0制圖軟件或CASS7.0成圖系統(成圖系統即繪圖軟件或稱為制圖軟件)就有上述打開JPG格式圖像，在圖像上精確量距，偏移、捕捉交點，繪點，以各種線型繪直線或線段等等的功能，以下南方CASS7.0制圖軟件的功能，是一般測繪制圖人員應該熟知的:南方CASS7.0制圖軟件的工具欄一光柵圖像欄一插入圖像一附著，具有在JPG格式的攝影圖像上精確量取尺寸的功能和繪圖功能，可以根據縱偏距值、橫偏距值、主縱線位置、主水平線位置精確量出獨立像點或樁線的兩個端點，并可展繪出獨立像點或樁線，也有帶基點復制、粘貼功能；在安裝了與CASS配合使用的AutoCAD制圖軟件后，在打開南方CASS7.0制圖軟件后，可依比例插入JPG圖像，也可在CASS7.0的一個空白窗口(該窗口即用該制圖軟件在電腦上打開的一個制圖板面，能在一個板面打開一幅圖，也可在一個板面繪圖，其板面形同窗口)間隔超過圖像尺寸的距離復制超過圖像數量的長寬比例與圖像一樣的線型矩形框(線型矩形框即邊框為線的距形，中間空白)，然后先后點擊如下內容操作:工具欄一光柵圖像欄一插入圖像一附著一選JPG文件一打開，可參照此前復制準備的固定大小和長寬的線型矩形框大小尺寸在每一個線型矩形框位置插入一幅圖像(圖像大小與線型矩形框一樣，圖像填在該線型矩形框內)，先后所攝圖像可依次插入到準備的線型矩形框內；在第一幅圖展出樁線或獨立像點后，就可將樁線或獨立像點帶基點復制，粘貼到估計所需數量的空格線型矩形框，帶基點復制時選取一個線型矩形框的某部位作為(可以以線型矩形框的一個角點作為基準點)基準點，粘貼時在被粘線型矩形框上選相對應位置(可以以與復制時的線型矩形框位置相同的角點為基準點)為基準點粘貼到被粘線型矩形框內，可重復粘貼滿足所需數量(可繼續粘到另外的線型矩形框)，每一個空格線型矩形框已預先粘貼好樁線或獨立像點后，先后插入圖像，在插入圖像時該圖像就已有了樁線或獨立像點；如果南方測繪公司的軟件專業人員或其它從事專業軟件設計的人員能夠在CASS制圖軟件已具備的上述功能基礎上，再配套增加自動計算各空間實地點或各假設空間實地點分別在各臺攝影設備所攝圖像上的理論位置，并在各圖像中自動展繪獨立像點或樁線，并能自動迅速打開或自動彈出帶有樁線或獨立像點的各相應攝影設備最新所攝圖像等的諸軟件工具或功能，則更為完美和便利，一個好的新產品剛出現時，由于尚缺配套的功能，往往不是十分完美，但是實現這些配套的功能又并不是難事，軟件設計要能和新產品或新專利結合才能發揮最大功效，另既要精通該行專業又要精通機械設計、電子產品設計、應用軟件設計是不太可能的情況，所以往往并不能將方方面面完全描述清楚。南方CASS系列制圖軟件需與CAD (CAD即AutoCAD的簡稱)制圖軟件配合使用，裝CASS之前必須先裝CAD,它還有其它工具或功能:具有包括捕捉點、捕捉端點、捕捉垂足等的對像捕捉工具及其它工具和包括繪點、繪直線、繪矩形、繪垂線等的繪圖功能、偏移等編輯功能、精確量距功能、及其它制圖功能，標桿是指前視人員操縱的用于指示標桿到達位置的醒目或成像醒目的判斷標志，以判斷標桿偏離待放實地準確位置的方向和距離，反復修正，最終將標桿放置到待放平面坐標數據所對應實地地面準確位置并確認的工具，前視人員是指和標桿一起接近或到達待放平面坐標數據所對應實地地面準確位置，其用標桿作為醒目或成像醒目的判斷標志，以判斷標桿偏離待放實地準確位置的方向和距離，反復修正，最終將標桿放置到待放平面坐標數據所對應實地地面準確位置，并確認和指揮標志建立人員在準確位置建立坐標標志的人員，放線工作結束前不能移動和轉動攝影設備，如果有移動則需重新計算內、夕卜方位元素，主縱線或主水平線如果在攝影設備感光面上或圖像(成像圖像簡稱圖像)上已既定，則可通過整平操作使主水平線水平，(主縱線是像平面與主垂面的交線，主垂面是含攝影中心鉛垂線和主光軸的平面，在像平面上的過像主點與主縱線垂直的直線命名為主水平線，可過像主點在像平面上作主縱線的垂線得到主水平線，也可過像主點在像平面上作主水平線的垂線得到主縱線。)，樁線是平面坐標數據對應的實地平面位置的鉛垂線的一部分在圖像中的理論影像(放線中，通常在放到實地的點位地面上打樁建立標志，所以形象地稱最高假設空間實地點和最低假設空間實地點在圖像上的理論像點間所連直線為圖像中的樁線)。
[0008]每幅像的攝影中心坐標和高程、主縱線位置、主水平線位置、像主點位置、像主距已知，主光軸方位角(或主垂面方位角)和主光軸傾角已知，這些外方位元素可以通過專門測量設備測定或空間后方交會測量等等手段求到，關于這些內、外方位元素，申請日為2013年8月I日、申請號為201310344844.3的題為《攝影中心到目標實物點的方位角的測量方法及運算設備》的專利申請說明書等文件中有描述，本文計算數值采取也是參照攝影成像那一瞬間的狀態，本申請中的名詞概念(指與該此前申請同名的名詞)以及縱偏距、橫偏距、縱偏距值、橫偏距值、上或下、左或右的含義或概念，上或下和左或右的判斷、及上或下、左或右時像點橫偏距值和像點縱偏距值數值的正負等各類數值的取值是參照一幅像片攝影成像那一瞬間時的被攝物、攝影中心、像平面、被攝物的像、主光軸、主縱線、主水平線相互之間的空間位置關系狀態，攝影適用傾角，以上內容本文中也和該申請號為201310344844.3的專利申請說明書等文件的說明相同，也可參照該申請號為201310344844.3的申請文說明書及附圖，本文中敘述求空間實地點在像上位置時，本文未祥盡述及的狀態和關系可參照該申請的說明書等申請文的解釋和說明(因為該申請中求攝影中心到像點所對應實地點方位角和垂直角，與本申請中用攝影中心到實地空間點的方位角和垂直角求測該實地空間點在攝影所成像的像上的位置是一個逆過程，)，(必要時申請號為201310344844.3的專利申請的說明書附圖及附圖標記及標記注解可作為本申請文空間位置關系說明的補充，其說明書中與本申請相同的概念、相同概念數值的取值、攝影成像狀態、空間位置關系可作為本申請的補充說明，實際上它們是相關聯的系列產業方法或工藝分開從兩個不同保護范圍或保護目的專利申請，為了節約篇幅，不便將此前的該申請的相關內容摘錄到本申請文中，也不可能將此前申請細節全部復述，本申請盡量做到節省篇幅下的單獨清楚說明)，以下是以空間實地點坐標、高程計算該空間實地點在像上的理論成像位置的方法，它包括本文特指的用方位角和垂直角反推算空間實地點在像上的理論成像位置的方法，[除了采用方位角和垂直角反推算空間實地點在像上的理論成像位置的方法，還可以用含空間實地點坐標、高程和攝影中心坐標、高程的直線與像平面的交點的計算方法、和計算作為空間點的該交點在像平面上平面坐標(該平面坐標指像平面上單獨建立的平面坐標系的坐標)的方法(用方位角和垂直角反推算空間實地點在像上的理論成像位置的方法即是該類方法的一種具體表現形式)，求到該空間實地點在像平面上的理論成像位置，但該法需用到高學歷所學知識，現況大量測繪技術人員掌握該方法非常困難，]，本文特指的用方位角和垂直角反推算空間實地點在像上的理論成像位置的方法是:分別用各個假設空間實地點的坐標、高程和各個攝影中心的坐標、高程，分別計算各攝影中心分別到各假設空間實地點的方位角、平距(用兩已知平面坐標反算該兩坐標點間的方位角和平距)和各攝影中心分別與各假設空間實地點的高差(-1X攝影中心與某假設空間實地點高差=該某假設空間實地點與該攝影中心高差)，進一步計算各攝影中心分別到各假設空間實地點的垂直角，可分別得到各攝影中心各自分別到任一假設空間實地點的方位角和垂直角，后文的計算中，計算某空間實地點在哪幅像上的理論位置時，即用采該幅像的攝影中心到該空間實地點的方位角和垂直角，和采用該幅像的攝影中心坐標、高程、像主距、主光軸方位角(即主垂面方位角)、主光軸傾角等該幅像的攝影內、外方位元素中的數據，計算得到的M、N也是相對于本該幅像的主縱線、主水平線位置關系的橫偏距值和縱偏距值，而不可混用其它不同位置或姿態或焦距的攝影設備所攝的像的內、外方位元素為數據和其的空間點、攝影中心、空間點的像相互位置關系來判斷上或下、左或右，后文的計算中主垂面方位角只能采用主垂面標準方位角，計算某空間實地點在某幅像上的理論位置時，當該幅像的攝影中心與像點源實地點(像點源實地點即需求在像上理論位置的空間實地點，即獨立假設空間實地點或最高假設空間實地點或最低假設空間實地點，即該某空間實地點)兩者坐標(注:該坐標指限定平面位置的平面坐標數據其不含高程)完全相同時或者方位角差比較判斷數等于90度時或者方位角差比較判斷數等于270度時，不能運算式(3)，則可由式⑷解算出N的值，再將N的值代入后面式(5)或式(6)，求出M的值[當方位角差比較判斷數等于90度時，M取正值，當方位角差比較判斷數等于270度時，M取負值，當該幅像的攝影中心與像點源實地點兩者坐標(注:該坐標指限定平面位置的平面坐標數據其不含高程)完全相同時，可由式(4)解算出N的值，而M = O]，當像點源實地點高程等于攝影中心高程時(即以攝影中心為原點的像點的源的實物點的垂直角等于90度時)，不能運算式(5)和式(6)，則可直接用式(7)求出N，再將N的值代入式(3)，求出M，當方位角差比較判斷數等于O度或180度時，不能運算后面的式(9)或式(10)以及用式(14)求式(14)的根，此時M值為零，則可將M = O代入后面的式(5)或式(6)，[若同時像點源實地點高程等于攝影中心高程，則按前述用式(7)和式(3)來運算]，當方位角差比較判斷數等于O度時，可用式(15)求N，或用式(17)求N，當方位角差比較判斷數等于180度時，可用式(16)求N，或用式(20)求N，即能求出M、N的值(M = O)，當像點源實地點高程不等于攝影中心高程，且當攝影中心與像點源實地點兩者坐標不相同，且方位角差比較判斷數不等于O度，也不等于90度，也不等于180度，也不等于270度時，用式(5)(或式(6))與式(3)相互代入求M和N的值，可直接用式(9)或式(10)求解，也可用二次方程式(13)或式(14)按如下方式來求解:當0° <方位角差比較判斷數<90°時，可用式(17)和式(18)作為根求解，當90° <方位角差比較判斷數< 180°時，可用式(17)和式(19)作為根求解，當180° <方位角差比較判斷數< 270°時，可用式(20)和式(19)作為根求解，當270°<方位角差比較判斷數< 360°時，可用式(20)和式(18)作為根求解，本圖是不依比例的示意圖，為了視圖清楚，像感光面和像主距有所放大，當方位角差比較判斷數為某值導致以上比如式(9)、式(10)和用式(14)求式(14)求根計算超限時，可細微改動I或V的值，這樣它們不再計算超限，可用它們求到近似值，同理垂直角導致計算超限時也可細微改動垂直角，也可用式(9)、式(10)和用式(14)求式(14)求根，求到近似值，實物與其像點是關于攝影中心的中心對稱圖形，可以從看到的像點于像片中的具體位置來判斷像點的大體實際空間位置和其與主縱線及主水平線間的關系，本現申請的用實地空間點實地坐標、高程數據求該實地空間點影像像點位置的方法與此前的申請號為201310344844.3的申請的求方位角和垂直角的過程基本上是一個逆過程，雖同屬測繪領域但應用用途卻完全不同，有的內容還不同屬一個分支科目，不是從此前專利申請中公式本身能想到它的逆過程能有這樣用途(幾乎沒有可能想到)，而是在構想現申請功能、用途時極為努力構想其實現方式才得以借鑒，這中間還有一個不太容易想到的假定高程或假定坐標的過程，換句話說這個實地空間點是比較虛的抽象概念，其部份空間位置數據是靠假定得出；本方案及實施例適用環境:在拍攝時主光軸有傾斜角或主光軸水平時[注:本方案和實施例從理論上推斷既可適用于拍攝時主光軸有任意傾斜角的俯拍，也可適用于拍攝時主光軸有任意傾斜角的仰拍(即主光軸傾斜向上拍攝)和主光軸水平時的拍攝,但拍攝時主光軸有任意傾斜角的仰拍缺乏實踐，因絕大部分情況下采取俯拍的方式和主光軸水平時的拍攝方式就能滿足使用需要，并且這樣拍，地物相互遮擋的情況少些，并視野廣些，所以只要能滿足適用于拍攝時主光軸有任意傾斜角的俯拍和主光軸水平時的拍攝就達到了目的和方案意圖，就能滿足實際需要，當然也不排除適用于拍攝時主光軸有任意傾斜角的仰拍，]，不適用于主光軸沿鉛垂方向的向上或向下拍攝，像主點已知，主縱線已知、主水平線已知，攝影中心坐標和高程已知,主光軸傾角α (即主光軸傾斜角α)已知，主垂面方位角等于主光軸方位角已知，主垂面即是包含主光軸和攝影中心鉛垂線的平面，主光軸傾角即攝影中心鉛垂線的攝影中心以下的線段與以攝影中心為界靠近被攝景物一端的主光軸之間的夾角，在像平面上過像主點作主縱線的垂線，該垂線稱為主水平線，主縱線與主水平線正交，像平面中某像點到主縱線的距離名命為像點橫偏距，像點到主水平線的距離名命為像點縱偏距，像點縱偏距值為N(有正負之分)，像點橫偏距值為Μ(有正負之分)，設像主距(像主距即攝影中心距像平面或感光面的距離)為Ζ，乘號為X或?，像點在主水平線上方時像點縱偏距值采用正數，像點在主水平線下方時像點縱偏距值采用絕對值等于縱偏距的負數，像點在主縱線右側時像點橫偏距值采用絕對值等于像點橫偏距的負數，像點在主縱線左側時像點橫偏距值采用絕對值等于像點橫偏距的正數，判斷左、右時，以主光軸前進到景物的方向為:判斷像點是在主縱線左側還是在主縱線右側時的視圖視線前進方向，即從像平面的遠離所攝景物的一側去視像平面的背面(此時像平面、主光軸、所攝景物位置關系是攝影成像那一瞬間)，至于上與下的判斷標準以高程為準，高程值大的點在高程值小的點之上，設主垂面的以攝影中心鉛垂線(或攝影中心本身)為參照起點或原點的朝向所攝景區的方向為主垂面標準方位角，主光軸以攝影中心為原點從鉛垂線上方從上旋轉到下的角度為測量學上的主光軸的垂直角，以攝影中心為原點從北方零方位順時針旋轉角為測量上的方位角，主光軸的垂直角等于180度減主光軸的傾斜角，(注:F與E的高差=F的高程-E的高程。)，兩點的平距即該兩點同時投影到同一水平面時，兩投影點間的水平距離即該兩點間的平距，以下是求實地空間點(即空間實地點)在像上理論成像位置的方法(即用方位角和垂直角反推算空間實地點在像上的理論成像位置的方法，其同樣適用于圖像匹配和其它用途，可以用其它方法來替代本用方位角和垂直角反推算空間實地點在像上的理論成像位置的方法，但是本方法更為簡單，無需較高學歷所學知識，適用于現今大量測繪單位的技術條件和人員知識結構條件。)的詳細說明:待求其影像像點在像平面上位置的實地空間點也可簡稱為像點源實地點，可用像點源實地點坐標和攝影中心坐標反算出攝影中心到像點源實地點的方位角，由申請號為201310344844.3的發明專利申請文的公式(I):從攝影中心到像點的實物源點的方位角=主垂面方位角值+arctan{像點橫偏距值+ [ZX cos (90° -α )-像點縱偏距值XSin(90° -α)]}，本文中該式也編為式(I)，攝影中心到像點源實地點的方位角即是從攝影中心到像點的實物源點的方位角，那么，由式⑴移項后得:攝影中心到像點源實地點的方位角-主垂面方位角值=arctan{像點橫偏距值+ [ZXcos(90° -α )-像點縱偏距值Xsin(90° -α)]}，[注:每一個三角函數可以有很多種方式或方法轉換成其它與其等值的三角函數或分數，同樣每一個反三角函數可以有很多種方式或方法轉換成其它與其等值的反三角函數，比如:若直角三角形中銳角W對邊為U，另一直角邊為 P,則 W=arctan(U + P)= arcsin (U-l.Vp2+t/2 )= arccos (P-!- Vp2 + U2),等等，又如
【權利要求】
1.一種圖像指引放線的方法，操作步驟如下:可以看作為已知條件或現有技術的有，用兩臺攝影設備從不同位置對同一待施放坐標的實地地區進行連續或前一幅像與后一幅像之間間隔時間地連續攝影，每臺攝影設備與包括數據連接或信號連接的組裝連接有圖像顯示器的電腦之間圖像數據傳輸連接，將所攝圖像實時逐幅傳輸給圖像顯示器以顯示所攝放線場地的最新圖像，該電腦可以安裝有從與之圖像數據傳輸連接的攝影設備調取圖像的程序或軟件，該電腦安裝有能操作放大顯示攝影圖像并能在該圖像上精確量距并能在該圖像上距主縱線可以是任意值的橫偏距值的距離且距主水平線可以是任意值的縱偏距值的距離的位置展繪點，并能對需要連線的已展繪的兩點之間連接成線段的軟件，標桿上裝有圓水準器，每臺攝影設備的攝影中心坐標和高程已知，每幅像的主縱線位置、主水平線位置、像主點位置、像主距已知，主光軸方位角和主光軸傾角已知，攝影設備上具有對中器，對中器對中控制點時，攝影中心在過該控制點的鉛垂線上，并可從該控制點上量取得到攝影中心高程，前視人員和圖像觀察員之間可用語音通迅工具聯絡，其特征在于:第一步驟，對需要放線到實地的每個平面坐標數據，估計一個高程或估計一個高程區間，該待放線到實地的平面坐標數據配合上述估計的一個高程，組合成一個與待施放平面坐標數據在平面坐標上一樣的獨立假設空間坐標，與其對應的實地點為獨立假設空間實地點，或估計的高程區間的高程最大值與待施放平面坐標數據組合成一個與待施放平面坐標數據在平面坐標上一樣的最高假設空間坐標，與其對應的實地點為最高假設空間實地點，估計的高程區間的高程最小值與待施放平面坐標數據組合成一個與待施放平面坐標數據在平面坐標上一樣的最低假設空間坐標，與其對應的實地點為最低假設空間實地點；第二步驟，計算獨立假設空間實地點在各臺攝影設備所攝圖像上的理論位置并在對應的該圖像中、該理論位置分別用一個像點表示，展繪出獨立像點，或計算最高假設空間實地點和最低假設空間實地點分別在各臺攝影設備所攝圖像上的理論位置并在對應的該圖像中、該理論位置分別用一個像點表示，將最高假設空間實地點和最低假設空間實地點在各幅圖像上的理論像點之間進行連線，展繪出樁線；第三步驟，前視人員持標桿到放線場地，將標桿立于在該位置各攝影設備所攝成像的圖像中的標桿的影像的中心軸線均與其標桿影像所在圖像上的獨立像點重合或均與其標桿影像所在圖像上樁線有重合的實地位置，該實地位置即為此次放線的平面坐標數據所對應的準確實地位置，即可在該位置建立坐標標志。
2.根據權 利要求1所述的圖像指引放線的方法，其特征是:在計算獨立假設空間實地點或最高假設空間實地點、最低假設空間實地點各自在圖像上的理論位置時，可以采用用方位角和垂直角反推算空間實地點在像上的理論成像位置的方法:分別用各個假設空間實地點的坐標、高程和各個攝影中心的坐標、高程，分別計算各攝影中心分別到各假設空間實地點的方位角、平距和各攝影中心分別與各假設空間實地點的高差，進一步計算各攝影中心分別到各假設空間實地點的垂直角，可分別得到各攝影中心各自分別到任一假設空間實地點的方位角和垂直角，計算某空間實地點在某幅像上的理論位置時，當該幅像的攝影中心與像點源實地點兩者坐標完全相同時或者方位角差比較判斷數等于90度時或者方位角差比較判斷數等于270度時，不能運算式(3)，則可由式(4)解算出N的值，再將N的值代入后面式(5)或式(6)，求出M的值[當方位角差比較判斷數等于90度時，M取正值，當方位角差比較判斷數等于270度時，M取負值，當該幅像的攝影中心與像點源實地點兩者坐標完全相同時，可由式⑷解算出N的值，而M = 0]，當像點源實地點高程等于攝影中心高程時，不能運算式(5)和式(6)，則可直接用式(7)求出N，再將N的值代入式(3)，求出M，當方位角差比較判斷數等于O度或180度時，不能運算后面的式(9)或式(10)以及用式(14)求式(14)的根，此時M值為零，則可將M = O代入后面的式(5)或式(6)，[若同時像點源實地點高程等于攝影中心高程，則按前述用式(7)和式(3)來運算]，當方位角差比較判斷數等于O度時，可用式(15)求N，或用式(17)求N，當方位角差比較判斷數等于180度時，可用式(16)求N，或用式(20)求N，即能求出M、N的值(M = O)，當像點源實地點高程不等于攝影中心高程，且當攝影中心與像點源實地點兩者坐標不相同，且方位角差比較判斷數不等于O度，也不等于90度，也不等于180度，也不等于270度時，用式(5)(或式(6))與式(3)相互代入求M和N的值，可直接用式(9)或式(10)求解，也可用二次方程式(13)或式(14)按如下方式來求解:當0° <方位角差比較判斷數<90°時，可用式(17)和式(18)作為根求解，當90° <方位角差比較判斷數< 180°時，可用式(17)和式(19)作為根求解，當180° <方位角差比較判斷數< 270°時，可用式(20)和式(19)作為根求解，當270°<方位角差比較判斷數< 360°時，可用式(20)和式(18)作為根求解。
3.根據權利要求2所述的圖像指引放線的方法，其特征是:當與攝影設備圖像數據傳輸連接的各電腦均安裝有能將樁線或標桿的影像的中心軸線延伸的繪圖軟件或制圖軟件時，此時最高假設空間實地點的高程和最低假設空間實地點的高程它們可以為任意值，只需做到它們之間高程不同。
4.根據權利要求2所述的圖像指引放線的方法，其特征是:可以根據標桿上的任意一個確定的部位分別在兩臺攝影設備所攝圖像中的像的縱偏距值、橫偏距值，求到兩臺攝影設備的攝影中心分別到此時位于實地的標桿的該確定的部位的方位角，用該兩個方位角和兩攝影中心坐標依前方交會原理求到此時位于實地的標桿的坐標，再用此時標桿的坐標和待放平面坐標數據坐標，反算此時標桿偏離待放坐標理論準確位置的精確距離各精確方向，該距離和方向可供提示給前視人員，以修正距離和方向，或在沒有偏離時確認標桿位置是擬放線準確位置。
5.根據權利要 求2所述的圖像指引放線的方法，其特征是:可由專門的圖像觀察員觀看圖像顯示器中各臺攝影設備所攝圖像中標桿的像的中心軸線與樁線或獨立像點及其與周圍地形的像的關系，通過語音通迅工具通知或指示前視人員標桿偏離方向或距離經過反復修正，在前視人員將標桿立于準確位置時，告知前視人員該處是平面坐標數據對應的準確位置，也可由前視人員攜帶組裝連接有圖像無線接收設備并與各臺攝影設備保持圖像數據無線傳輸的圖像顯示器前往施放場地施放，相對應地，與各臺攝影設備保持圖像數據傳輸連接的電腦組裝連接有圖像無線發送設備，與圖像無線發送設備、攝影設備組裝連接的電腦，裝有能繪制獨立像點或樁線的軟件并可以安裝有從與之圖像數據傳輸連接的攝影設備調取圖像的程序或軟件，該電腦或圖像無線發送設備還安裝有支持將從攝影設備獲取的并已繪上獨立像點或樁線的圖像無線發送的軟件，圖像無線接收設備含有支持將無線接收的圖像在圖像顯示器中顯示的模塊或含有安裝有支持將無線接收的圖像在圖像顯示器中顯示的軟件的電腦，該圖像無線發送設備與圖像無線接收設備之間是發送與接收的對應關系，可由前視人員自行觀看圖像顯示器中靠圖像無線傳輸系統傳來的各臺攝影設備所攝圖像中標桿的像的中心軸線與樁線或獨立像點或其與周圍地形的像的關系，自行判斷標桿偏離方向或距離，經反復修正最終將標桿立于在該位置標桿在各攝影設備所攝成像的圖像中的標桿的影像的中心軸線均與獨立像點重合或均與樁線有重合的實地位置，即可在該位置建立坐標標志。
6.根據權利要求2所述的圖像指引放線的方法，其特征是:當方位角差比較判斷數為某值導致計算超限時，可細微改動I或V的值，可用它們求到近似值，垂直角導致計算超限時也可細微改動垂直角，求到近似值。
【文檔編號】G01C15/00GK103591943SQ201310604039
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月17日 優先權日:2013年11月17日
【發明者】羅建剛 申請人:羅建剛