攝影測量是利用光學(xué)攝影機獲取的像片，經(jīng)過處理以獲取被攝物體的形狀、大小、位置、特性及其相互關(guān)系。其主要是用于測繪各種比例尺的地形圖，建立地形數(shù)據(jù)庫，為各種地理信息系統(tǒng)、土地信息系統(tǒng)以及各種工程應(yīng)提供空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時服務(wù)于如工業(yè)、建筑、生物、醫(yī)學(xué)、考古等非地形領(lǐng)域。

隨著科技發(fā)展，水下攝影測量正在嶄露頭角，它是攝影測量學(xué)的一個專門應(yīng)用。水下攝影測量學(xué)是利用在水中拍攝的一系列照片生成三維模型或水下地形的技術(shù)。生成的模型具有高度精確性、可擴展性和豐富的細(xì)節(jié)，使其在分析、文檔記錄和可視化方面具有重要價值。

水下攝影測量學(xué)是如何工作的？

• 圖像采集：使用水下相機拍攝高分辨率照片，通常安裝在遙控?zé)o人潛水器（ROV）上或由潛水員攜帶。這些圖像必須有過高重疊——通常為60%-80%——以確保多個照片中可以識別共同特征。
• 特征檢測與匹配：使用專業(yè)的攝影測量軟件，分析圖像以檢測和匹配重疊照片中的共同特征，例如邊緣、紋理或圖案。
• 三維重建：利用匹配的特征，軟件計算這些點在三維空間中的空間位置。這一步依賴于復(fù)雜的算法，這些算法考慮了相機的位置、方向以及水的光學(xué)特性，如折射。
• 模型優(yōu)化：點云數(shù)據(jù)被處理成 3D 網(wǎng)格，可以使用原始照片進行紋理化，以創(chuàng)建逼真的模型。然后可以對模型進行縮放、測量或分析，用于各種目的。

用于水下攝影測量的設(shè)備因應(yīng)用而異。簡單的設(shè)備可能有水下攝像機，而高級的設(shè)備則使用全局快門立體相機或配備高分辨率成像系統(tǒng)的 ROV。

圖1 生成的三維模型

圖2 水下拍攝照片

水下攝影測量的應(yīng)用

水下攝影測量具有廣泛的應(yīng)用，每個應(yīng)用都利用其創(chuàng)建精確和詳細(xì) 3D 模型的能力。以下表格總結(jié)了關(guān)鍵應(yīng)用及其優(yōu)勢：

水下攝影測量是一項突破性技術(shù)，它為研究和保護水下世界開辟了新的可能性。通過將照片轉(zhuǎn)化為詳細(xì)的 3D 模型，它使研究人員、工程師和環(huán)保主義者能夠以前所未有的精度和細(xì)節(jié)探索水下環(huán)境。從記錄古代沉船到監(jiān)測海洋生態(tài)系統(tǒng)和檢查關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，其應(yīng)用范圍廣泛且影響深遠(yuǎn)。

隨著成像、軟件和定位技術(shù)的進步，水下攝影測量無疑讓我們對海洋及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的理解方面發(fā)揮更大的作用。