非量测相机近景摄影测量在桥梁线形监测上的研究与应用

摘要

桥梁的建设与维护是我国基础设施建设的重要组成部分。桥梁的维护管理对桥梁安全以及人民生命财产安全都具有十分重要的意义。
　　我国已经越来越重视桥梁变形危害所带来的严重后果。桥梁在运营期变形病害的一般监测方法是水准仪测沉降变形，全站仪测倾斜变形。这些常规的技术方法，效率低，外业劳动强度高，与交通运输相互干扰，对监测结果影响大，监测成本较高。针对不同类型的桥梁，应该采用经济有效的监测方法，确定科学的治理方案，准确快速地测定桥梁的健康现状，确保桥梁的安全运营。基于桥梁变形监测的现状，本论文利用近景摄影测量的基本原理，研究数码相机的性能和监测精度，使其用于桥梁的线形监测，以实现外业采集快、低成本、连续监测的作业模式。
　　为了改进桥梁线形监测方法，本文采用近景摄影测量的方法，应用非量测相机进行桥梁线形监测应用研究，建立一套基于近景摄影测量理论及非量测相机的桥梁线形监测系统，实现从影像获取，数据提取，相机检校，数据处理，到成果输出与分析等功能。
　　本文分别用了两种控制方法，控制点与相对控制。在相机检校时，通过多余的控制点参与运算提高相机检测的精度和可靠性。桥梁实验时，采用相对控制，使控制手段多样化，简化和减少外业控制工作量。
　　数码相机的检校采用直接线性变换算法，通过实验证明该方法解算的内、外方位元素及相关参数的精确性和可靠性。建立了比较完善的相机检校系统，从高精度的室内三维试验场，到高精度的像素采集软件，到相机检校程序。可以满足定焦、变焦等多种非量测相机的检校。
　　利用室内检校场进行模拟实验，实验表明在高精度控制场内，通过近景摄影测量的方法可以达到桥梁线形监测的精度要求。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文研究思路

1．3．1 论文研究目标

1．3．2 论文研究内容

1．3．3 论文研究方法

1．4 论文结构安排

第2章 近景摄影测量理论基础

2．1 常用坐标系统

2．2 像片的内、外方位元素

2．2．1 内方位元素

2．2．2 外方位元素

2．3 共线及共面条件方程

2．4 近景摄影测量解析处理方法

2．4．1 单像空间后方交会

2．4．2 前方交会

2．4．3 光线束平差解法

2．4．4 直接线性变换解法

2．5 近景摄影测量的控制

2．5．1 控制点与相对控制

2．5．2 控制点的精度要求

2．5．3 相对控制的应用

第3章 非量测相机的检校

3．1 检校内容和检校方法

3．1．1 非量测相机检校内容

3．1．2 非量测相机的检校方法

3．1．3 相机检校的技术要点

3．1．4 数码相机内方位元素的稳定性

3．2 室内控制场

3．2．1 建立室内控制场目的

3．2．2 室内控制场的布设

3．2．3 室内试验场概述

3．2．4 室内控制场控制量测

3．3 相机检校实验与结果分析

3．4 小结

第4章 室内桥梁模型实验研究

4．1 实验简介

4．2 摄影方案的制定

4．3 摄影方式的选取与影像获取方法

4．4 桥梁模型线形量测

4．4．1 距离相对控制法

4．4．2 DLT法

4．5 小结

第5章 桥梁线形监测野外实验研究

5．1 工程概况

5．2 实验设备

5．3 试验方法

5．4 试验结果与分析

总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间参加的科研项目