视频测量可以看作是摄影测量的自然发展。那么，视频测量如何改善和加强测量专业人员的数据收集呢？本文通过案例研究、实际实例和最佳实践分析、硬件建议和摄像测量在测量行业各个领域的各种应用来探讨其复杂性。
传统上，测量严重依赖人工测量和地面技术，这些技术耗时、劳动密集，而且范围往往有限。随着摄影测量技术的出现，测量专业人员获得了强大的工具，这些工具可以简化流程，提高准确性，并在数据收集和分析中解锁新的可能性。
视频测量实际上是摄影测量的延伸;这些机制都基于类似的原理。摄影测量涉及通过分析二维图像的几何特性和空间关系，从二维图像中获取准确的三维信息。视频测量的核心是将视频片段分离成图像，以保证足够的重叠和图像质量。随后的工作流程与摄影测量几乎相同。输出质量很大程度上取决于图像分辨率、每秒帧数 （FPS） 和稳定性。
视频测量的核心是用于捕获视频片段的摄像系统以及使用的任何支持 GPS 设备。地面视频测量可以使用具有视频功能的智能手机相机或手持数码相机。
虽然许多智能手机和数码相机都具有内置的GPS功能，可以使用位置数据对照片进行地理标记，但它们的精度最多为2.5米，这对于专业测量来说并不总是最佳的。因此，在使用智能手机摄像头时，许多测量人员会选择精度为 2 厘米的外部实时运动学 （RTK） 天线。将其连接到他们的智能手机上，使他们能够从当地的NTRIP提供商那里接收校正数据。这比结合 GNSS 设备在地形上放置和测量地面控制点 （GCP） 要方便得多。当今市场上一些知名的智能手机 RTK 产品包括 REDCatch 的 SmartphoneRTK、ArduSimple 的 ZED-F9P RTK 接收器和 Pix4D 的 ViDoc RTK。
视频测量的多功能性：快速进行视频扫描或RTK地理配准3D模型
需要注意的是，虽然大多数智能手机都可以对照片进行地理标记，但并非所有智能手机都可以对视频片段进行地理标记。此外，那些可以对视频进行地理标记的智能手机只能对视频的第一帧进行地理标记。出于这个原因，用户可能需要额外的应用程序（例如PIX4Dcatch：3D扫描仪），这些应用程序可以将位置数据嵌入到视频的元数据中，以便将其用于测量和测绘目的。
虽然在各种软件解决方案中，非地理标记视频仍可用于创建 3D 模型，但建议选择 RTK 接收器作为专业应用的最低先决条件。在 3Dsurvey 上，使用谷歌的 Pixel 7a 智能手机与 REDcatch 的外部 RTK 配对是首选。今年晚些时候，3Dsurvey将发布其开发的ScanApp，用于将RTK校正数据嵌入到视频文件元数据中，从而为视频测量项目实现自动地理配准。
现场土地测量师使用配备 RTK 的智能手机
无地理标记（使用任何智能手机或相机）
这对于文化遗产项目的 3D 记录是理想的选择。然而，这种方法缺乏需要精确地理配准的室外测绘或基础设施监控等任务所需的空间精度。
使用外部 RTK（使用智能手机）进行准确地理标记
使用配备外部 RTK GNSS 接收器的智能手机进行精确地理标记可确保生成的 3D 模型保持高空间保真度。因此，这种方法适用于土地测量和小型建筑监测项目等应用，在这些应用中，精确定位至关重要。例子包括测绘沙井、管道、低层材料堆、挖掘地点和电信或电力电缆。
在更大的摄影测量/激光雷达项目中
对于需要最高精度的情况，视频测量可以填补空白或为使用其他技术获得的航空数据集添加另一个视角，例如地面视频测量与航空激光雷达（缺乏倾斜视图）相结合。在无人机测绘时，视频测量在现场也被证明是无价的，例如当树木阻挡飞行路径时，或者项目需要捕捉朝上的细节时。与无人机工作流程类似，战略性地放置和精确测量的 GCP 可以显着提高生成的 3D 模型的整体精度。由于视频测量通常涉及从低角度捕获数据，因此请考虑使用 AprilTag 目标进行出色的倾斜检测。
在 3Dsurvey 中测量地下公用设施和管道
视频测量为各种应用提供了巨大的潜力，但其实施也带来了一系列挑战。拍摄过多的素材可能会导致软件不准确，从而导致 3D 模型中出现重复的表面。因此，在拍摄时仔细考虑所采取的路径很重要。某些区域可能难以拍摄，但如果视频中未捕获这些区域，则在重建 3D 模型时无法包含这些区域。
在穿越障碍物时进行拍摄，尤其是在建筑工地上，需要用户谨慎和精确。这有时会妨碍创建完美的视频。水坑和阳光等天气条件会分别通过创建反射表面和投射阴影来影响数据准确性。被屋顶、树木或墙壁遮挡的拍摄区域会降低 RTK 信号，导致最终模型不准确。
输出的质量取决于许多因素，包括如何捕获数据。以下基本原则可以帮助用户在拍摄时获得必要的坐标，使3D模型尽可能逼真：
1.
缓慢而稳定地移动：要获得清晰的图像，请保持缓慢而平稳的动作。这在光线不足的条件下尤为重要，因为快门速度较低，视频帧更容易出现模糊。
2.缓慢旋转，转弯时移动：就像牵引拖车一样，需要来回移动，而不是试图在原地转弯。
3.扫描垂直表面时不要“墙漆”：站在一个地方上下倾斜设备会产生很多图像，但它们都具有相同的坐标。相反，在以不同高度录制时向横向移动。
4.连接/闭环拍摄：尽量确保拍摄准确地回到起点。
等待运输的沙堆
视频测量在测量中具有显着优势，特别是当智能手机被用作数据采集设备时。智能手机的便携性和便利性可以在各种情况下快速、高效和可访问地收集数据，从而可以记录小的、快速变化的区域，或者在难以到达的地方需要特写细节的区域。此外，与需要专业设备和专业知识的传统方法不同，智能手机视频测量使更多的专业人员能够捕获和重建 3D 数据。视频测量的突出特点是它消除了重叠问题，因为视频是以大约 30FPS 的速度连续拍摄的。这种可访问性为更广泛的测量应用铺平了道路。
将视频测量集成到数据收集工具包中有望加快项目时间表，简化工作流程，最重要的是提高响应能力，因为智能手机始终在现场。这使得视频测量成为测量任务的具有成本效益的解决方案。
这三个案例研究说明了视频测量在各种情况下的实际应用，从简单的场景到中型建筑工地。在所有情况下都使用了带有 RTK 和 3Dsurvey ScanApp 的 Pixel 智能手机。
1.桩积计算
摄影测量通常用于计算材料堆的体积，但飞行前的准备和规划可能很耗时。此外，无人机体积庞大，便携性不如智能手机。因此，视频测量（将手持式 RTK 天线连接到智能手机）可以提供更快、更简单的替代方案。在这个捕捉一小堆材料的项目中，智能手机只是被高高举起，向下倾斜并环绕着堆。在五分钟的实地考察中，录制了一段 75 秒的视频，从中提取了 152 帧。处理时间达30分钟。
2. 保护文化遗产
需要 3D 记录的考古发掘地点和雕像通常位于拥挤的城市地区，可能会受到严格的无人机法规的约束。一些具有文化意义的物品可能位于室内，例如在博物馆中，摄影测量具有挑战性。此外，使用激光扫描仪等地面测量设备需要高技术知识。这可能是一个昂贵的选择，因此不适合此类项目。在一个对龙雕像进行完整而准确的3D扫描的项目中，现场总共花费了20分钟。从 113 秒的视频中提取了 226 帧。随后的处理时间为一小时。
3、地下基础设施工程
视频测量可以成功地用于地下建筑和工程项目，例如在沟渠中铺设管道时。与使用传统设备记录网站相比，使用配备 RTK 技术的智能手机可以使记录过程非常高效。与无人机摄影测量一样，可以执行多个映射来跟踪进度。作为另一个优势，视频测量可以非常接近并记录可能隐藏在自上而下的鸟瞰图中的细节。为了支持安装地下油箱的建筑和工程项目，使用视频测量法记录和提取精确的测量值，监测宽度和深度，计算体积并提取剖面线。15 分钟的现场访问足以录制 87 秒的视频，从而提取 175 帧。处理时间为45分钟。
虽然应该指出的是，它不能替代摄影测量和激光扫描等既定测量技术，但视频测量已成为测量师工具包的宝贵补充。总体而言，这项技术为专业人员提供了便利性、效率和灵活性方面的显着提升，因为测量人员只需使用智能手机即可捕获数据。这允许在各种情况下更快、更易于访问地捕获数据，并通过与现有测量工作流程无缝集成，提供适应特定需求的经济高效的解决方案。
地下油箱安装现场
虽然目前使用智能手机拍摄有其局限性，带来了挑战，但硬件、软件和最佳实践的不断进步正在稳步提高数据收集的准确性和可靠性。这种持续的发展意味着视频测量有可能有助于做出更明智的决策，并成为现代建筑专业人士不可或缺的工具。
来源：GIM-international
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