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科学技术论文

近景摄影测量在桥梁变形监测中的应用

时间:2019年02月27日 所属分类:科学技术论文 点击次数:

【摘要】近景摄像测量技术已经成为桥梁变形监测的重要手段。论文采用直接线性变化法,处理数码相机采集的数据,探究实时监测数据的精度及可靠性,主要对该方法进行了简要介绍,阐述了某桥梁变形监测的实验原理和方法。希望通过本次分析,可以为近景摄影测量

  【摘要】近景摄像测量技术已经成为桥梁变形监测的重要手段。论文采用直接线性变化法,处理数码相机采集的数据,探究实时监测数据的精度及可靠性,主要对该方法进行了简要介绍,阐述了某桥梁变形监测的实验原理和方法。希望通过本次分析,可以为近景摄影测量在桥梁变形监测中的应用提供可行性建议。

  【关键?#30465;?#36817;景摄影测量,变形监测,桥梁变形

山东大学学报

  1引言

  随着工?#25506;?#35774;和测绘技术的不断发展,桥梁变形监测已经成为测绘工程的重要课题。桥梁建筑结构容易受到风力、车辆以及地震等诸多因素的影响,水?#23478;恰?#20840;站仪以及位移传感器等测量方式虽然可以?#33539;?#26725;梁变形,但是缺乏实时监测功能。本次研究采用近景摄影测量方式,探?#31185;?#22312;桥梁变形监测中的应用,并?#21307;?#21512;实例,探究近景摄影测量技术在桥梁等建筑物变形监测中的可行性。

  2近景摄像测量的应用发展

  2.1桥梁监测的意义

  随着人们对交通出行的需求越来越高,各类交通工具的应用频率呈现不断增加的趋势,同时其对桥梁的运行提出了更高的需求。桥梁在使用过程中,如果出?#21046;?#21171;或者损害的问题,其主要是由于雨水冲刷以及空气氧化所致,导致桥梁的强度和刚度受到影响。对桥梁进行监测,可以指?#35745;?#23433;全运营,加强对阈值的监测,最终保证桥梁的运行安全。

  2.2近景摄影测量技术的发展

  随着测绘技术的不断发展,在传统测绘的基础?#24076;?#36234;来越多的新技术正在飞速发展,近景摄影测量就是其中之一,作为摄影测量技术的一个重要分支,已经在很多领域取得了成功的案例,其逐渐朝着数字化以及计算机视觉领域的方向发展。

  3近景摄影测量的原理和方法

  近景摄影测量技术主要是通过专业的可量测摄影机或者非量测摄影机,对近距离的被摄物体进行拍摄,通过相关软件进行图像处理,获得有一定重叠度的立体影像,依据共线方程,经过误差改正之后得到目标点的物方实际坐标。近景摄影测量应用于桥梁等建筑物的变形监测,就是采取定期或者不定期的拍摄影像,以拍摄影像作为数据源,通过解算获得不同时间点的各监测点位的坐标变化情况,以此作为变形监测分析的数据依据。

  桥梁的变形监测属于高精度的测量,如果要采用近景摄影测量方法进行桥梁的变形监测,就必须尽量削弱外部因素对精度的影响,否则无法达到变形监测的目的,所以必须进行摄影机检校工作,主要有:(1)主点与主距的测定;(2)光学畸变系数的测定;(3)相框坐标系的设定;(4)摄影机畸变差变化的测定;(5)摄影机内外方位元素的测定?#21462;?#35797;验方法主要包括选择摄影机、选取标志点、布设标志点、获取控制点坐标、采集数码影像、重建三维模型以及点线测量等步骤。

  (1)对于摄影机的选择,其主要包括量测摄影机以及非量测摄影机;(2)对于标志的选取,多为平面型和球形的标志;(3)对于标志点的布设,通常选择能反映变形的特征?#35838;唬?#20363;如,在桥墩侧面或者中心布设标志点;(4)传统测量方法获取特征点三维坐标;(5)采集数码影像,重建桥梁的三维模型,通过解算获得同名像点的物方三维坐标;(6)精度分析,通过与传统测量点坐标对比,分析精度。

  4近景摄影测量对桥梁变形监测实例分析

  4.1变形监测

  根据变形监测实际要求来布设观测点,对于沉降的监测,需要建立在变形特征的位置?#24076;?#36873;择立柱基础以及四角等位置;对于?#38408;?#30417;测,需要在中心线位置处,在垂直方向进行观测。对于近景摄影测量,需要根据桥梁的自身特点,布设控制网和基线,同时为了避免出现粗差,还需要在桥梁上布设检测点。

  4.2桥梁变形数据分析

  对桥梁变形的监测过程中,将数码相机安装在三脚架?#24076;?#26681;据经纬仪的定向,采用正直等倾摄像模式。观测前,在桥梁立面及边角处选择十?#30452;?#24535;点,共90多个,通过全站仪测量坐标,将其?#30452;?#20316;为控制点和检核点,通过佳能5DMarkⅣ数码相机进行拍照,像素为4096x2160,采用偏中心平均测距模式,拍摄点距离桥梁35m,检测点是随机选择的特征点。经过相对定向、绝对定向、误差改正等内业处理,得到观测点位的物方三维坐标,再用传统测量仪器(全站仪、水?#23478;?获得检测点的三维坐标。

  坐标的最大差值为8.3mm,其点位?#24418;?#24046;约为4.5mm,其满足基本测量的精度需求,但是对于桥梁的变形监测要求还有一定的差距,本试验发现在控制点多于20个以后对提高精度影响不大。通过数据结果分析,发现近景摄影测量与传统测量结果存在一定的差异,其可能是由于相机不稳定或传统测量误差所致,所以,当控制点数量满足一定要求时,近景摄影测量具有较高的精度,可以满足于桥梁的变形监测要求。总体而言,其具有速度陕以及精度高的特点,另外,该方法摄影?#35745;?#21487;以长期保存,提升了检测的可靠性。

  5结语

  本文主要是通过近景摄影测量与传统测量在桥梁变形监测中的应用对比,来分析?#36152;?#32467;论,即近景摄影测量镜头在进行畸变模型改正之后,当控制点满足一定数量要求时,其精度是能够满足桥梁的变形监测要求的,是未来测量领域的重要发展方向,而?#21307;洗?#32479;测量有着如下优势:1)可以瞬间获取多点位的几何信息及物理特征,具有精度高、信息丰富的特点;2)非接触眭量测,不会破?#24403;?#27979;物体,尤其是在考古等领域意义重大;3)摄影测量过程简单、操作便捷、效率高;4)成果便于长期保存,利于以后查阅、复核;5)可以便于衍生多?#21046;?#20182;的测绘成果。

  【参考文献】

  【1?#31354;?#22269;建,于?#34892;攏?#37101;广礼.数字近景摄影测量在监测节制闸动态变形中的应用研究.山东大学学报(工学版),2017(6):1—6.

  【2?#31354;?#26494;雷.近景摄影测量方法在桥梁线形监测上的应用[JJ启动化与仪器仪表,2016(12):53—54.

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