Topcon Image Master软件在日照分析中的应用

张强,吴大鹏(1．济南市勘察测绘研究院,山东济南 250013; 2．山东省城市空间信息工程技术研究中心,山东济南 250013)

Topcon Image Master软件在日照分析中的应用

张强1,2∗,吴大鹏1,2
(1．济南市勘察测绘研究院,山东济南 250013; 2．山东省城市空间信息工程技术研究中心,山东济南 250013)

摘 要:针对济南市日照分析中阳台内的窗户测量比较困难的情况,本文提出了一种采用Topcon Image Master软件与数码相机相结合的测量方法,并从其工作原理、项目应用、精度分析及存在的问题等方面进行了详细阐述,解决了工作中的难题,为相关项目的开展提供了新思路。

关键词:日照分析;Image Master;窗户测量

1　引 言

为加强和规范生活居住类建筑的日照分析规划管理工作,济南市规定:凡在本市规划区范围内申办建设工程项目,可能对生活居住类建筑产生日照遮挡影响的,建设申请人在申报建设工程规划许可证时,须进行日照分析并提交日照分析报告。日照分析单位因故意或过失等原因造成日照分析结论错误,产生损害后果的,由日照分析单位承担相关法律责任。由此可见,日照分析虽然项目小,但在城市建设中占有重要的作用。

随着测绘仪器的发展,使用免棱镜全站仪基本满足了楼高及窗户位置的测量。但由于各城市对日照分析的要求不尽相同,比如济南市日照分析技术规程中规定,对于有条件获得日照分析窗户计算数据的生活居住类建筑须采用窗户分析方法进行分析,有阳台(含凸阳台、凹阳台)的窗户也应以窗台面的左右两个端点为计算点。对阳台顶板、阳台分户隔板或凹阳台的墙体本身所产生的遮挡影响不进行分析。这就要求测量阳台内的窗户而不是阳台的窗户,增加了测量的困难度,因为有些阳台内的窗户是无法用免棱镜仪器测到的,需要入户才可以,但入户又经常遭遇到现场不配合的情形,在这种情况下,本文提出了使用Topcon Image Master软件和数码相机组合的方式完成作业,极大地提高了工作效率。

2　Topcon Image Master软件的应用原理

Topcon Image Master软件,是拓普康实时自动化影像监测系统(由IS测量机器人、Image Master后处理软件、网络通信、计算机构成)的组成部分,具有拓普康Image Station远程视频控制(遥控、测站点设置、点测量、扫描、创建全景照片);点云、3D模型显示;多测站模型管理;TIN创建、正射影像、距离量测等特点。将数码相机与全站仪有机结合在一起,并且配有广角和长焦两种影像模式,实现了全站仪测量和数字摄影测量的结合。本文应用正是借鉴该软件具有数字摄影测量方面的特征。

3　项目应用

3．1相机参数计算

首先,选择畸变差较小的相机,以便减少相机变形误差,最好是选择单反相机,分辨率不低于800万像素,在这里我们选择Canon相机,通过Topcon Image Master软件自带的程序Topcon Image Master Calib对相机的参数进行解算。通过多角度拍摄测试图案(最少5张照片以上,包含上、下、左、右、正中5个角度),进行解算,解算误差在0．25个像素以内即可,这样解算出的相机参数才能满足应用要求,如图1、图2所示。

图1　将拍摄的测试图案导入软件

图2　相机参数解算

图3　阳台内窗户需要测量

3．2导入测区照片及控制点

(1)导入测区照片。要求:包含需要测量窗户的照片至少两张以上,而且要求不同角度,能包含全部控制点。以下单张照片中的阳台内窗户需要测量。如图3所示:

(2)控制点及连接点:控制点可以在测量楼高数据的时候专门进行测量,也可以根据已有地形图及楼高数据图解所得,控制点或连接点的个数至少6个以上,分布在需要测量窗户的四周,如图4所示。

图4　同名点测量

3．3同名像点匹配

根据导入的相片,在左右相片上测量同名点,为了使处理过程简单、精度高,最好选用同一个建筑南立面上的平面点。同名点的测量要求顺序一致,位置准确,计算误差在软件要求的精度范围内,这样在进行同名点匹配时,才能顺利通过。另外,在选择定向方法时,有光束法平差、独立定向法,光束法适合所有的影像功能,并且需要高精度的精确相机纠正参数。独立定向法适合只有纹理贴图及正射影像功能的图像或相机参数未知的图像。所以在该项目数据处理时,一般选择光束法平差处理。除此之外,在选择匹配方法时,匹配方法有正相关运算、最小二乘法,一般选择最小二乘法。如图5所示为匹配结果。

图5　同名点匹配

3．4生成立体像对

根据匹配好的同名像点及控制点,生成立体像对,生成时显示范围为连接点范围。这样就可以从图上直接量取窗户的大小,或在立体像对上绘图连线,再把量取的数据保存为∗．dxf格式,在AutoCAD软件下打开使用。如图6所示为生成的立体像对。

图6　立体像对

4　精度分析

通过以上处理过程解析的数据与实际测量数据进行比较发现,点位清晰处,精度优于5 cm,点位拍摄较差时,精度优于10 cm。为了验证精度,对该建筑进行日照分析测试,分析软件采用众智软件,设置时间采样间隔5 min,高度角不限制,满窗设置为左右端同时照到,采用窗户比较分析法进行测试,通过调整遮挡建筑,使测试窗户在大寒日满窗日照时间刚好为2 h,在规定的日照分析误差时间在5 min,一层建筑窗户点位误差不大于10 cm时,分析结果相同。所以,采用此解析方法在日照分析中是可以使用的。

5　结 语

(1)由于Image Master软件是影像型三维扫描全站仪IS的组成部分,其影像数据处理不仅与控制点的间隔、个数有关,也与扫描的点(连接点)有关。所以,在使用该软件应用时,选择控制点及连接点的间隔、个数,也关系到精度的高低、效率的高低。而且在处理控制点以外的范围时,其变形较大,不在同一平面上的点位变形较大。

(2)此项目的开展不仅解决了凹阳台内窗户的测量问题,也可以解决实际生产中不具备测量条件的特殊项目,如铁路、工业化工等。

参考文献

[1] GB 50096-1999．住宅设计规范[S]．

[2] CJJ/ T 8-2011．城市测量规范[S]．

[3] 济南市规划局．济南市日照分析规划管理暂行规定[R]．济南:2005．

[4] 济南市规划局．济南市规划局日照分析技术规程[R]．济南:2006．

[5] 王国峰,李利文,宋吉模．日照分析软件使用技巧与心得[J]．城市勘测,2011(6):145～148．

The Application of the Software of Topcon Image Master in the Sunshine Analysis

Zhang Qiang1,2,Wu Dapeng1,2
(1．Ji′nan Geotechnical Investigation and Surveying Institute,Ji′nan 250013,China; 2．Shandong Engineering Technology Research Center of Urban Spatial Information,Ji′nan 250013,China)

Abstract:In the development of sunshine analysis in Ji′nan,measurement of windows in balcony is a classic problem．In this article,one method to address this difficulty is to introduce a combination of the software of Topcon Image Master and digital camera．In detail,the working principle,project application,accuracy analysis and problem existing in this study are explained,which could help solve practical problems and provide new thoughts for related projects in the future．

Key words:sunshine analysis;image master;measurement of Windows

文章编号:1672-8262(2015)04-96-03中图分类号:P234．1

文献标识码:B

收稿日期:∗2015—03—16

作者简介:张强(1979—),男,工程师,注册测绘师,主要从事工程测量及GPS测量技术工作。