一种新的立体测图方法

许承权，滕明星

(1.闽江学院海洋学院测绘工程系，福建 福州 350108； 2.重庆大学土木工程学院，重庆 400045)

1 引 言

传统的大比例尺数字地形图成图技术主要通过全站仪、PDA、GPS-RTK等硬件采集地物地貌的特征信息，再利用CASS、清华山维EPS等软件绘制大比例尺线划图[1]。该技术外业劳动强度大、效率低，因此，如何降低外业数据采集难度和提高外业采集效率一直是国内外学者研究的热点。

近年来，随着小型无人机的快速发展与普及[2]，基于实景三维模型的立体测图技术逐渐成为大比例尺数字成图的主要方法之一，该技术首先通过无人机获取高重叠度影像和通过航空摄影测量数据处理软件获取地物地貌的实景三维模型，再通过立体测图软件绘制大比例尺线划图[2]。目前市面上能建立实景三维模型的主要航空摄影测量数据处理软件有美国Bentley公司的ContextCapture和Skyline公司的PhotoMesh、法国空客公司的Street Factory[3]以及国内的武汉天际航公司的DP Modeler[4]等，能够实现立体测图的软件主要有武汉天际航公司的DP Modeler软件系统[7]、北京清华山维的EPS软件系统[8]等，但所有立体测图软件均不支持CASS直接成图，其成果转换到CASS环境下可能存在部分信息丢失的风险，因此，研究一种适用于CASS直接成图的立体测图方法具有重要的价值。

2 立体测图新方法

2.1 Acute3D Viewer与CASS

Acute3D Viewer是一款ContextCapture[10]处理结果的三维浏览软件，具有三维模型显示、模型量测、点位信息显示等功能，如图1所示，在测量窗口打开状态下，鼠标在三维模型某点处点击选点时，测量窗口将实时显示所选点的三维坐标信息(依次为东坐标、北坐标、高程)，此信息可通过Ctrl+A(全选)和Ctrl+C(复制)操作拷贝到剪贴板来实现提取。

CASS是一款基于AutoCAD平台二次开发的数字化地形地籍成图软件[9]，通过CAD命令完成绘点、画线等操作，如图2所示，在命令窗口，输入上述剪贴板提取的点位坐标信息，绘制点。

图1 Acute3D Viewer界面示意图

图2 CASS界面示意图

2.2 Acute3D-CASS立体测图法

本方法主要思想是通过“Acute3D窗口选点”和“CASS窗口绘图”同步来实现立体测图，即Acute3D窗口三维模型中选点、Acute3D测量窗口显示所选点的点位坐标信息、VBA编程提取点位坐标信息、VBA编程转换“点位坐标文本信息”为“CASS命令字符串”、VBA编程判定CASS中“画线、画点”状态、VBA编程调用CASS命令实现点线绘制。具体算法流程如下：

(1)定义F8键表示结束，F5键表示捕点，F6键表示画线，F7键表示同屏，并判定键盘按键，若为F8，则转步骤(11)；

(2)初始化点号PointNumber=1和线节点号LineVector=1，在CASS中新建图层SH；

(3)判断Acute3D Viewer“测量(measure)”窗口是否打开，若未打开，则打开该窗口；

(4)在Acute3D Viewer三维模型中选取目标点A，同时判断需求，若画点则点击F5键，若画线则点击F6键，若同屏则点击F7键；

(5)调用API函数，获取“测量(measure)”窗口中点位信息，并将赋值给字符串变量S；

(6)将字符串变量S中的坐标信息转换成CASS命令格式；

(7)判断CASS状态，若绘点，则转步骤(8)，若绘线，则转步骤(9)，若同屏转步骤(10)

(8)调用CASS点绘制命令，在SH图层绘制点A和点号PointNumber，若需结束，则点击F8键，PointNumber=1，转步骤(2)，否则PointNumber=PointNumber+1，转步骤(4)；

(9)调用CASS线绘制命令，在SH图层绘制点A和点号LineVector，若需结束，则点击F8键，LineVector=1，转步骤(2)，否则LineVector=LineVector+1，转步骤(4)；

(10)调用CASS命令，将CASS中图形以A点位中心缩放显示，转步骤(4)；

盖碗茶具的出现与饮茶习俗的变化发展密不可分，是在中国古代茶具积淀之上形成的，符合中国茶事美学与实用的茶具。如今，仍以其独特的人文属性及灵活可变的功能形制，在现代茶事活动中成为不可或缺的一类茶具。在茶文化大发展的时代背景下进行概念厘清及发展梳理，具有非常重要的现实意义。

(11)结束。

算法流程图如图3所示。

2.3 立体测图软件

本文方法工作界面如图4所示，Acute3D窗口与CASS窗口并排显示，Acute3D窗口选点与CASS窗口绘点线同步，CASS命令窗口文字为本软件功能说明(F5捕点、F6画线、F7同屏、F8结束)，软件相关操作如下：

(1)Acute3D窗口左键选目标、按F5键，CASS窗口自动绘制点及点号，如图5所示；

(2)Acute3D窗口左键选目标、按F6键，CASS窗口自动绘制线及线节点号，如图6所示；

(3)Acute3D窗口左键选目标、按F7键，CASS窗口图以该点为中心缩放显示，如图7所示。

图3 算法流程图

图4立体测图工作界面

图5 捕点示意图

图6 画线示意图

图7 同屏示意图

3 实验分析

(1)将含有房屋、道路、陡坎的三维模型数据导入EPS软件，通过EPS立体测图法绘制其 1∶500线画图，其处理时间如表1所示，处理结果如图8所示。

不同方法不同地形绘制时间比较 表1

图8 EPS软件测图结果

(2)将含有房屋、道路、陡坎的三维模型数据导入Acute3D Viewer软件，通过Acute3D-CASS法绘制其 1∶500线画图，其处理时间如表1所示，处理结果如图9所示。

(3)将EPS处理结果导入CASS软件，其结果如图10(b)所示。

由图8、图9、图10和表1中可以看出：

(1)两种方法所绘成果精度基本一致，所需时间相差不大。

(2)EPS绘制成果导入CASS中之后，地形属性会消失，需重新添加地形属性信息。

图9 本文方法测图结果

图10 EPS成果导入CASS对比

(3)EPS软件三维模型部分细节显示不如Acute3D Viewer清晰，模型操作不如Acute3D Viewer流畅，故容易造成取点误差。

(4)对于习惯CASS软件操作者，本文方法操作比较简单。

4 结 语

无人机航测正以其快速准确的优势改变着传统的测绘作业方式，通过三维模型进行立体测图成图正逐渐成为行业发展趋势，本文提出基于VBA编程的Acute3D-CASS立体测图法，此法效率与EPS相当，可靠性高于EPS，完全能满足实际生产中的各种精度要求。但本文方法目前仅能实现CASS窗口图像与Acute3D窗口选点同屏，没有实现Acute3D窗口图像与CASS窗口选点同屏，还需进一步解决双向同屏问题。