建築攝影測量

攝影測量技術是使用專用的測繪相機(或經過標定的普通數碼相機)，在現場對待測目標按照攝影測量的要求拍攝成組照片，然後用計算機對照片進行解析(內業)，從而獲得目標空間三維尺度信息的一種測量方法。這一技術應用到建築測繪領域有諸多優勢，例如硬件購置成本低、設備便攜、作業速度快，建築測繪不再需要人員攀爬，主要工作內容就是“拍照片”，勞動強度大為降低。但阻礙這一技術應用的“瓶頸”是：在地面無法拍攝到建築頂部及立面上半部分的很多細部，對於高大建築和造型複雜、細節較多的古建築，測繪成果不完整。

為了解決這一問題，人們嘗試將相機與微型無人直升機空中平台結合，進行空中拍攝，並進行實地測繪實驗，結果證明這是解決“拍攝角度受限”問題的好方法。

建築低空攝影測量是在傳統航測技術基礎上發展出來的。大地航測要求相機在飛行過程中豎直對地，有順序地拍攝多張照片，照片之間一定要有一定程度的重益，形成立體像對，再結合地面已有的座標控制點，即可進行測圖。建築低空攝影測量的目標不再是平面，而是有很多細節的立體物件，所以拍攝的方式從平移拍攝轉為空間中多點圍繞建築拍攝，目的是將各個立面上的細部獲取完整。建築上的同一個點在不同角度的多張照片中的對應位置成像，測量軟件就像解多項式方程一樣解析出其空間尺寸數據。

建築攝影測量與大地航測的區別主要是目標不同，拍攝角度變得多樣；相同點在於都是靠兩張以上、有重盛內容的照片獲得目標的三維信息，且都需要佈置控制點，即在建築上標設帶有水平、豎直、距離等信息的控制點，一起拍進照片中。

從測量角度，文物、建築測量可歸為三類：

1．快速簡易測量

主要用於歷史文物修復和改建的初步研究，以及文物清查和藝術史的研究。這類測繪

注重外觀，精度要求可以放寬。在攝影中主要用立體量測攝影機和小像幅攝影機，像片處

理主要用正直攝影立體測圖儀，測圖比例尺為1：100或更小。

2．精密完整測量

主要用於編制歷史文物的系統文件，包括編制文物建築結構線和編制其保護及複製的檔案文件，另外建築物立面圖及局部大樣圖的測繪也是這方面的一個特殊內容。測圖比例尺一般為1：50，細部測繪為1：20或1：10。野外攝影則根據精度要求和目標大小宜用長焦距大像幅量測攝影機，如焦距在65mm和150mm之間的寬角攝影機。內業測繪宜用一級立體測圖儀。

3．高精度測量

主要用於高度精細的研究工作，精度要求一般為1mm，有時甚至0．1mm，例如文物中雕塑像的研究。這類工作的主要困難是攝影數據的獲取，可縮短物距的量測攝影機(如具有可變主距或附加物鏡的攝影機)比較適合這類目標的攝影。歷史建築物測量中主要的測繪內容常常是建築物立面圖，但為了保持古建築物的檔案完整，平面圖和剖面圖也常是重要的內容。此外有時還需要大比例尺碎部圖、原始像片和有關技術報告等。在像片處理過程中，生產立面圖的同時還可測繪剖面圖，建築物內部也可用攝影方法測定，例如天花板，拱形圓屋頂以及複雜的雕刻和壁畫等，採用攝影記錄方法就十分方便。另外攝影測量的成果除線劃圖外，還可應用數字輸出方式，按不同的比例尺自動測繪各種立面圖、平面圖和剖面圖，併產生透視圖和三維立體圖等等。 ^[2] 

要對一個建築目標進行完整的測繪作業，包括了空中拍攝、地面拍攝、室內拍攝以及內業照片處理四個方面，因此在直升機空中拍攝平台之外.完整的建築攝影測量系統還包括一些必要的地面設備、內業數據處理計算機軟、硬件等。

需要説明的是，購買不同性能指標的器材，成本可以上下浮動，相應的設備可靠性、環境適應性、最大作業範圍、測t精度都是不同的。基本建設的成本不會超過30萬元，而最高級的系統僅硬件設備的造價就逾百萬。

關於系統中部分設備的進一步解釋：

（1）照明燈具。對於過於昏暗的建築室內需要額外提供人工照明才能獲得高質量的測繪用照片，燈具功率中等，但數量多(一般需要4、5個)，這樣才能保證亮度均勻、陰影淺，對拍攝有利。

（2）長搖臂。對於某些細部，例如室內柱子的柱頭頂部，不論地面拍攝、三維激光掃描儀都存在測量盲區，當然也無法使用直升機，所以如果要測量柱頂內部這樣的高位細部，使用搖臂舉起相機進行拍攝是最佳的辦法。

（3）信號傳輸設備。用於傳回相機取景圖像和監控飛機的飛行數據。

建立完整的建築攝影測量系統，除了以上可見的部分，還包括“隱含”的工作內容，現作簡要闡述：

（1）對專業操控人員的培養。經驗豐富的操作人員是系統不可或缺的一部分。

（2）嚴謹作業制度的建立。各種航空系統都有一套經過多年總結形成的、十分嚴格的工作制度來保證安全.使用建築攝影測量系統也需要一套特殊的作業制度、嚴格的紀律，保證在城市人口密集環境中進行低空安全作業。

（3）成熟作業流程、操作方法的總結。實行符合建築攝影測量要求的拍攝作業，獲得建築內外空間有效的、全面的照片是進行成功應用的關鍵。各類建築在體量大小、形態特點、測繪要求

建築攝影測量作業的基本特點包括:

（1）對拍攝角度、距離無精確要求，儘可能攝入整個建築或最多的建築部分即可;但對拍攝機位的空間移動有要求，即不同照片之間的角度差別越大越好，這樣不僅各個立面都可以兼顧，而且測得的數據更準確。要在空間中圍繞建築多角度拍攝，除了在地面選點之外，最好附加空中照片，這是引入直升機平台的主要原因。

（2）需要設定標誌/控制點。“設定控制點(或水平線、豎直線等)”是幾乎所有測量工作共通的內容，但對於建築攝影測量系統來説更為重要，多個標誌點有助於提高相機自身與建築之間的相對定位精度;測t結果只有相對尺度和方向，需要控制點提供座標系;室內外是分別測量的，要想準確地將多塊數據合為一體，更需要依靠控制點。所以，攝影測最需要兩種控制點:一是普通標誌點。數量多，可以散佈於建築上；二是關鍵控制點，數量少，用於提供座標軸和比例尺。

(3)室內外不可能一次拍攝，實際作業過程中是分別進行攝影測量，然後進行數據合成。受到拍攝站立點的限制，甚至不同朝向的外立面也可能分別講行測繪。