[发明专利]基于数字图像技术的建筑容积率确定方法

权利要求书

1.一种基于数字图像技术的建筑容积率确定方法，其特征是设有：

(1)用于全球卫星定位的GNSS网络；

(2)外业数据采集系统：包括操作系统为Windows Mobile 5.0及以上版本且安装有外业数据采集软件的掌上电脑、数码相机、GPS设备、全站仪设备以及蓝牙模块；

(3)内业数据处理系统：设有内业数据处理软硬件，包括SQL SERVER、.Net Framework2.0、Supermap Objects2008、且安装有内业数据处理系统的计算机；

上述内业数据处理系统通过访问地图数据库获取地图数据，传输至外业数据采集系统的掌上电脑；采用GPS接收机进行坐标联测，坐标转换后获得测区坐标转换参数，将坐标转换参数输入掌上电脑外业数据采集软件中，由外业数据采集软件进行空间地理坐标投影转换；把所接收的GPS经纬度坐标转换为矢量底图的平面坐标，并且将GPS点及其信息实时显示在外业数据采集软件的人机交互界面上；进行外业测量时，布设GPS首级控制点，在首级控制点上设置全站仪获取建筑物角点，将GPS控制点及建筑物角点作为像片控制点；运行在掌上电脑上的外业数据采集软件，通过蓝牙通讯实时接收GPS或全站仪定位结果，结合已有底图进行屏幕取点，根据现场测量和底图信息构建像片控制点图层、宗地图层以及建筑物底层图层；用数码相机对建筑物进行拍照；外业工作结束后，将照片与外业采集数据上传至内业数据处理系统；基于像片控制点图层，利用单张像片解算像片信息，然后通过立体相对解算得到复杂建筑物除底层外的不同平面位置楼层的建筑物角点的三维坐标；计算建筑物的总建筑面积，对统计区域进行宗地面积统计与计算，得到容积率。

2.根据权利要求1所述基于数字图像技术的建筑容积率确定方法，其特征是按以下步骤：

(1)底图导入：内业数据处理系统通过访问地图数据库，下载地图数据，制作外业调查底图，将该数据通过数据线导入外业数据采集系统的掌上电脑中；

(2)坐标联测或参数输入：采用高精度双频GPS接收机进行坐标联测，进行坐标转换获得测区坐标转换参数，将转换参数输入掌上电脑的外业数据采集软件中；由外业数据采集软件利用坐标转换算法实时进行空间地理坐标投影转换，把所接收的GPS经纬度坐标转换为矢量底图的平面坐标，并且将GPS点及其信息实时显示在外业数据采集软件的人机交互界面上；

(3)像片控制点布设：在现场的视野开阔位置布设GPS首级控制点，基于首级控制点选择建筑物角点作为像片控制点，像片控制点应保证在任意方向上能观测到6个以上，同时在三维空间均有一定的延伸；在像片控制点不足6个的情况下，在附近的首级控制点上安置标牌，使像片控制点至少为6个；

(4)采集控制点信息生成控制点图层：在首级控制点上，用GPS RTK接收机进行观测，获得首级控制点的空间三维坐标；在首级控制点上安置全站仪，获得建筑物角点的三维坐标，GPS和全站仪测得的点共同构成像片控制点图层；

(5)采集界址点信息生成宗地图层：若底图资料为地形图，在控制点图层基础上，利用GPS或全站仪获得宗地界址点的三维坐标，实时传输至掌上电脑上的外业数据采集软件，构建宗地图斑，生成宗地图层；若底图资料为地籍图，参照步骤(6)，在掌上电脑上直接点选底图上的宗地界址点，构建宗地图层；

(6)采集建筑物信息生成建筑物底层图层：通过现场调查，以掌上电脑上底图为基础，直接点选底图上建筑物底层地物点，构建建筑物图斑、录入建筑物属性，生成建筑物底层图层；建筑物属性设计有建筑物ID、楼层结构；每栋建筑物ID是唯一的，同一建筑物不同平面形状的楼层通过该ID进行关联，楼层结构表示建筑物不同平面形状的楼层数，只有底层图斑存在楼层结构属性值，底层图斑的层数即为楼层结构属性值中的第一个数字；

(7)数码相机实地拍照：采用数码相机从能反映建筑物复杂度的方向拍摄建筑物的立体像对，组成立体像对的摄影角度应大于45°并小于135°，建筑物应处于像片的中间位置，并通过调焦摄影使比例尺尽可能最大；

(8)运行在掌上电脑上的外业数据采集软件将所有的空间和属性信息保存为shapefile格式文件，直至外业数据采集工作结束；

(9)外业数据导入内业数据处理系统：将外业采集生成的像片控制点图层、建筑物底层图层、宗地图层及数码相机拍照的数码像片通过数据线导入内业数据处理系统中；若为简单建筑物，则转至步骤(12)，若为复杂建筑物，则执行步骤(10)；

(10)单张像片解算像片信息：基于像片控制点图层，利用像片控制点的在像片上的二维平面坐标以及外业全站仪采集的三维空间坐标，利用摄影测量理论，计算数码像片的内方位元素、像片的外方位元素和畸变系数；其中，外方位元素包括摄影位置参数X_S、Y_S、Z_S和摄影姿态参数ω、κ，内方位元素包括影物镜焦距f和像片像主点的图像坐标x₀、y₀，像片像主点为物镜中心在像片上的垂足点，物镜畸变系数为k₁；

(11)立体像对解算平面坐标信息：根据复杂建筑物不同楼层平面位置不同的特点，在立体像对上获取表达除底层外的不同面积楼层平面位置的建筑物角点的像片坐标，利用立体像对的前方交会原理，计算这些角点的空间三维坐标，并与外业生成的建筑物底层图层共同组成了完整的建筑物图层；

(12)建筑物总面积计算：遍历所有建筑物图层的图斑，计算建筑物的建筑总面积；

(13)容积率计算：选择容积率计算区域，该区域可以是一处宗地或若干处宗地，对该区域进行面积统计与计算，生成统计报表，计算容积率。