近景摄影测量在桥梁变形监测中的应用

　　【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。

　　【关键词】近景摄影测量,变形监测,桥梁变形

　　1引言

　　随着工程建设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，水准仪、全站仪以及位移传感器等测量方式虽然可以确定桥梁变形，但是缺乏实时监测功能。本次研究采用近景摄影测量方式，探究其在桥梁变形监测中的应用，并且结合实例，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，如果出现疲劳或者损害的问题，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，可以指导其安全运营，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，在传统测绘的基础上，越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等。试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部位，例如，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上，选择立柱基础以及四角等位置;对于倾斜监测，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上，根据经纬仪的定向，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字标志点，共90多个，通过全站仪测量坐标，将其分别作为控制点和检核点，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、水准仪)获得检测点的三维坐标。

　　坐标的最大差值为8.3mm，其点位中误差约为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，该方法摄影图片可以长期保存，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，来分析得出结论，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，而且较传统测量有着如下优势：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，不会破坏被测物体，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)可以便于衍生多种其他的测绘成果。

　　【参考文献】

　　【1】张国建，于承新，郭广礼.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】张松雷.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.

　　相关期刊推荐：《山东大学学报(工学版)》(双月刊)曾用刊名：山东工业大学学报;山东工学院学报;山东大学学报(工业版)，1956年创刊，是面向国内外公开发行的工程科学类学术期刊，主要刊登材料科学与工程、机械工程、控制科学与工程、土木工程、水利工程、能源与动力工程、电气工程、信息科学与工程、计算机科学与技术、环境保护、化工等工程专业以及应用性基础学科的学术论文、研究报告、专题评述等。