蒋燕飞 田辉
四川省建筑设计研究院 四川成都 610000
摘要：摄影测量可快速获取信息、具有非接触性，高精度、可靠性等众多优点，被广泛用于工业、建筑学、边坡变形监测的众多基础研究和应用研究的各个方面。文章主要分析了摄影测量在变形测量中的应用及精度控制措施，以供参考。
关键词：摄影测量在变形测量中的应用及精度
0引言
数字近景摄影测量是数字摄影测量与近景摄影测量的结合。数字近景摄影测量通过摄像设备以非接触测量的手段获取数字影像，对被测物进行识别、坐标量测，数据处理后得到其空间坐标。数字近景摄影测量方法能在瞬间记录被摄物的空间位置及状态，能及时对边坡动态的变形进行科学分析，并将其动态变形的整个过程用电子数据及数字三维模型的形式作为档案长期保存下来，便于后期对工程进行分析、模拟等相关研究。
1摄影测量技术概述
数字近景摄影测量是基于近景摄影测量与数字摄影测量的基本原理，利用计算机技术，结合数字图像处理方法，模式识别、影像匹配等多学科的理论，用数学方式将研究区域内点的信息提取出来的学科。数字近景摄影测量是摄影测量与遥感学科的一个分支。通过摄影手段以确定（地形以外）目标的外形和运动状态的学科分支称为近景摄影测量。利用近景摄影测量方法，可以实现影像信息获取、影像处理、影像加工及其表达。近景摄影测量学在航空航天技术、影像传感器技术、计算机技术发展的基础上得到不断发展。
通过摄影手段以确定目标外形的测量方法称为近景摄影测量。相机的姿态定位及数字照片的定位是近景摄影的关键技术，其定位方式直接关系到相机的成像精度。目前市场上技术成熟的非量测摄影系统有AICON公司的德通社-pro系统、德国GOM公司的TRITOP系统等。使用非量测摄影系统进行三维定位点构建时，经常使用形如图2所示的非编码点和编码点的人工标识，方便于软件在定位解算时识别，是因为非量测摄影系统不具备专业量测摄影系统的定位框标，无法进行相片的内方位元素和外方位元素的定位，二维图像重建广场空间是近景摄影测量的主要任务，这是图像形成的反过程。
近景摄影测量中常用的坐标系统有三种，对物体进行三维测量可以利用坐标变换和内、外方位定位及共线方程，能够解算出物方点坐标。由于对摄影精度要求较为苛刻，为了确保摄影精度，在近景摄影测量中，常常使用多重交向摄影技术对被测物体进行测量。通过一点多角度多次摄影，就能达到较高测量精度。多摄站式交向摄影。超过两次对同一点的摄影，有利于被测物体精度的提高和软件解算的稳定性。但是一般两次不同角度的重复摄影即可完成物方点的定位。对于TRITOP摄影系统按德国VDI/VDE2634标准方法检测精度可达0.0125mm/m。
2摄影测量在变形测量中的应用
近景摄影测量在实际应用时，通常将近景摄影仪放置在两个固定测点上，然后对边坡周围的目标点进行摄像，最后对拍摄好的影像做进一步的三维坐标处理。以下就近景摄影在边坡测量中的应用进行详细说明。
2.1控制点在应用
近景摄影技术对变形进行测量时，首要的准备工作是控制点的选择。对于控制点选取，是有标准的，通常要求清晰度高，在测量时易于辨认。
在实际测量时，应根据项目所在地的具体情况，在摄影深度之内，选取多个控制点，分别给予测量，然后对测量值进行对比，以确定最佳测距。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于控制点的材料会直接影响到控制点测量精度，所以，在测量时，应选取不同材质的物体作为控制点。如在控制点选取时，将摄影深度距离最远设置为24m，最近设置为14m，在这个距离内选取两种材质的物体如瓷砖及纸质作为控制点，然后对它们进行测量，将测量结果作测距对比。
测距对比之后，将测量误差小的材料选为控制点目标物。当控制点材料选好之后，为了在测量时便于确认，应做一定处理，如用红白漆涂抹。另外，不同的摄影深度，控制点大小也是不相同的，当摄影深度为20m时，控制点大小应在10cm左右，才能满足测量效果。此外，在选取控制点时，应将之前选好的物体均匀放置在测量范围内，不能摆放成平面或者斜面，更不能是一条直线，才能保证矩阵的最大秩大于参数个数。
2.2 外业摄影
为了保证测量质量，测量方式应选为交向摄影方式，同时将右片和左片固定，才能保证每次测量时外界条件一致，也提高了拍摄精度。所以，在测量时，拍摄位置应尽量简单、变化幅度小等特点。这样做，才能保证拍摄的相片对称性好、旋转角小，并且拍摄比例尺基本一致。根据周围实际情况尽量多架设几个摄站，摄站间距大致为摄距的1/12；还要尽量减少树木的遮挡，提高匹配效率。
2.3 拍摄结果处理
首先，内业处理。当近景摄影测量完成之后，利用VirtuoZo软件对测量数据进行处理，可以得到不同基高比坐标中误差图形，也能计算出在同一基高下，不同摄像的精度对比，以及不同基高下的摄像对比结果等。其次，精度分析。分析指标主要有基高比、重叠度、自动定向个数及方向误差等。
3摄影测量在变形测量中的精度分析
变形观测要求的精度较高，绝对精度为1mm或相对精度为10-6。变形体的大小、变形速率、使用的仪器和方法所能达到的实际精度，以及观测目的等，这些因素决定了变形观测的精度。一般来讲，变形观测如果是为了确保建筑物的安全，则其观测的误差应小于允许变形值的1/10－1/20。测量精度要求比较高的，如地壳变形测量是用于预报地震、研究地震发生的机理及地震和地面变形的关系，多数情况下相对精度在10-6以上。变形观测在精度要求上也有许多不同，对于不同类型的建筑物，变形观测的精度要求也是不同的，而对于同类工程的建筑，因为其结构、形状的不同，要求的精度也不同，即使是同一建筑物，不同位置的精度要求往往也是不同的。对于普通的工业和民用建筑，变形观测的主要内容是垂直位移和水平位移。一般来讲，对于大型的流水作业车间（如带有钢结构、钢混结构的建筑物），要求变形观测的成果能反映出2mm的沉陷量。
影响摄影测量精度的基本因素包括：像片倾斜所引起的像点位移和地面起伏引起的投影差；像点坐标的量测，包括影像的内定向、相对定向与绝对定向；影像的分辨率，分为数字影像的分辨率、胶片影像的分辨率和扫描影像的分辨率；像控点的实测精度和数量及分布；变形测量中观测点和变形点的布设；摄影机和观测仪器的选用。
因此需要采取措施提高摄影精度的措施。一是，可以利用数字空中三角测量辅助摄影测量，主要目的是为了影像的纠正、数字高程模型的建立和立体采集提供定向成果，需要注意的是空三测量的加密精度会直接影像前方交会的精度，同名像点的切准精度也会影像最终的成图精度。二是，优化像点坐标。物镜畸变差分两种，一种是径向畸变差，另一种是切向畸变差，因为切向畸变差要比径向畸变差小，所以一般情况下只测定径向畸变差并进行改正。三是，利用严密的共线方程光束法平差结算，所谓共线方程就是指中心投影的构像方程，是解析空三测量光束法平差中的基本数学模型和构成数字投影的基础，在数字摄影测量中起着重要的作用。四是，控制点的数量及其分布，取决于变形体的预期精度、目标复杂度和数据处理的方法，一般情况下要求均匀分布在全部测区内，控制点越多，验测的精度越准确。
结束语
综上所述，在变形测量中，有效应用摄影测量方法获取变形信息，并分析、解释变形信息，做好施工中的变形预报，从而确保地表项目的施工安全，提升灾害防治水平。
参考文献：
[1]吴超超.数字近景摄影测量在建筑物变形监测中的应用研究[D].河南：河南理工大学，2009.
[2]刘昌华，王成龙，李峰等.数字近景摄影测量在山地矿区变形监测中的应用[J].测绘科学，2009，34（4）.
论文作者:蒋燕飞,田辉
论文发表刊物:《基层建设》2015年28期供稿
论文发表时间:2016/4/7
标签：测量论文; 精度论文; 近景论文; 数字论文; 影像论文; 畸变论文; 坐标论文; 《基层建设》2015年28期供稿论文;