CN108844478A - 基于近景摄影测量的盾构地铁施工地表变形监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于近景摄影测量的盾构地铁施工地表变形监测方法，目的为了寻找更为有效的盾构地铁施工监测的实现方案，其包括如下步骤，获取拍摄相机的内方位元素；在待监测区域内的每个边缘拐角处各布设一个控制点，中心处则布设两个或者三个控制点；使用全站仪采集控制点的坐标信息，通过预置有拍摄参数的拍摄相机获取待监测区域的影像信息；根据内方位元素、坐标信息和影像信息生成待监测区域的点云图；获取待监测区域的新的点云图，对比点云图和所述新的点云图即得到地表变形信息。本发明通过近景摄影测量技术实现了多点式监测，解决了现有单点式监测难以发现无监测点区域的变形情况，而且节省了人力。

Description

基于近景摄影测量的盾构地铁施工地表变形监测方法

技术领域

本发明涉及建筑领域，具体而言，本发明涉及一种基于近景摄影测量的盾构地铁施工地表变形监测方法。

背景技术

随着近几年经济建设的不断发展，城市规模不断扩大，城市人口不断增加，城市交通压力越来越大，地铁隧道建设成了城市缓解交通压力的重要选择。与此同时，我国的隧道及地下工程施工技术也在不断提高，但隧道施工中安全事故仍然存在。为了确保施工过程中的安全性，近年来信息化施工的方法和原则在隧道施工过程中得到了广泛的推广和应用。

目前，传统的检测手段仍然在工程实践中普遍应用，传统监测手段多采用全站仪、水准仪的测量手段，其特点是单点式监测，其监测点少，难以发现无监测点区域的变形情况，而且需要投入许多人力。

发明内容

为了寻找更为有效的盾构地铁施工监测的实现方案，本发明提供了一种基于近景摄影测量的盾构地铁施工地表变形监测方法。

为实现上述目的，本发明一种基于近景摄影测量的盾构地铁施工地表变形监测方法，包括如下步骤：

步骤S1：利用平面标定法获取预置有拍摄参数的拍摄相机的内方位元素；

步骤S2：在待监测区域内的每个边缘拐角处各布设一个控制点，中心处则布设两个或者三个控制点；

步骤S3：使用全站仪采集所述控制点的坐标信息，通过所述拍摄相机获取待监测区域的影像信息，其中相邻的影像信息的重叠度至少为60％；

步骤S4：根据所述内方位元素、所述坐标信息和所述影像信息生成所述待监测区域的点云图；

步骤S5：按照预设周期重复步骤S1-S4，得到所述待监测区域的新的点云图，对比所述点云图和所述新的点云图即得到地表变形信息。

优选地，所述预置有拍摄参数包括拍摄高度、拍摄角度、拍摄距离的一种或者多种，在所述步骤S1之前，包括如下步骤：

在待监测区域中选取试验区域，基于所述试验区域确认拍摄参数并预置。

优选地，所述拍摄距离为0.3米；所述拍摄角度为30度，所述拍摄高度为1.55米。

优选地，所述步骤S4，包括：

基于空三匹配和光束法平差方法并根据所述内方位元素、所述坐标信息和所述影像信息生成所述待监测区域的点云图。

与现有技术相比，本发明一种基于近景摄影测量的盾构地铁施工地表变形监测方法具有如下有益效果：

本发明一种基于近景摄影测量的盾构地铁施工地表变形监测方法通过近景摄影测量技术实现了多点式监测，解决了现有单点式监测难以发现无监测点区域的变形情况，而且节省了人力。

本发明一种基于近景摄影测量的盾构地铁施工地表变形监测方法通过近景摄影测量可实现非接触测量，对于特殊施工现场条件下的量测是非常有利的，对施工干扰小，避免了在施工现场测量作业不安全等不足。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例一种基于近景摄影测量的盾构地铁施工地表变形监测方法的流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

请参阅图1，本发明实施例一种基于近景摄影测量的盾构地铁施工地表变形监测方法，包括如下步骤：

步骤S1：利用平面标定法获取预置有拍摄参数的拍摄相机的内方位元素。其中预置有拍摄参数包括拍摄高度、拍摄角度、拍摄距离的一种或者多种。

在一些实施方式中，步骤S1之前，包括如下步骤：在待监测区域中选取试验区域，基于试验区域确认拍摄参数。

优选地，拍摄距离为0.3米，拍摄角度为30度，拍摄高度为1.55米。

在一些实施方式中，利用平面标定法获取拍摄相机的内方位元素包括如下步骤：

设定拍摄相机为手动变焦并将拍摄相机焦距调至无穷远；

按固定距离平行移动拍摄相机拍摄平面模板得到不同方位上的多张图像，其中平面模板优选为Lensphoto软件中的检校网格；

对每幅图像做角点检测，并将每幅图像上的特征点与平面模板上的特征点进行特征匹配，得到每幅图像与平面模板间的单应矩阵；

根据旋转矩阵方法对单应矩阵进行约束，进而线性地求解出拍摄相机的内方位元素。

Lensphoto软件是武汉朗视软件有限公司在2006年10月推出的多基线数字近景摄影测量***，其是以计算机视觉原理(多基线)代替人眼双目视觉(单基线)传统摄影测量原理，从空间一个点由两条光线交会的摄影测量基本法变化为空间一个点由多条光线交会的一套数字近景摄影测量***。

示例地，不同方位上的多张图像可以为电脑屏幕分辨率调到最大后的屏幕前五个不同空间位置的图像，也即左上、右上、正前方、左下、右下拍摄的五幅图像。

步骤S2：在待监测区域内的每个边缘拐角处各布设一个控制点，中心处则布设两个或者三个控制点。

在一些实施方式中，针对路面的特殊情况，控制点采用反光片并用植筋胶固定到路面上，这样的做法满足了对控制点的要求。选取断面尽量选择平直无障碍物的断面，这样可以提高影像对于待监测区域的采集度。

示例地，假设待监测区域为矩形，则在监测区域的四角需各布设一个控制点，中间测区可适当添加两个或者三个控制点，这是用来确定整个待监测区域的三维坐标，必须要保证布设各点的牢固稳定以及方便被测量设备所采集到，且不会影响路面车辆的正常行驶。

步骤S3：使用全站仪采集所述控制点的坐标信息，通过所述拍摄相机获取待监测区域的影像信息，其中相邻的影像信息的重叠度至少为60％。

步骤S4：根据所述内方位元素、所述坐标信息和所述影像信息生成所述待监测区域的点云图。

具体地，步骤S4包括如下步骤：基于空三匹配和光束法平差方法并根据内方位元素、坐标信息和影像信息生成待监测区域的点云图。

空三匹配用于寻找相邻两个影像信息之间的同名点，在相同位置添加种子点，目的在于给定匹配影像信息对两张影像信息之间的概略偏移量。光束法平差就会根据控制点坐标进行绝对定向。

在一些实施方式中，不能匹配的影像信息需重新拍摄，最后按待监测区域由左至右的顺序进行整理编号。

在一些实施方式中，步骤S4在Lensphoto软件中进行，其中，首先根据平面标定法得到的内方位元素对影像信息进行畸变、匀光处理，然后把坐标信息输入，再对影像信息进行空三匹配和光束法平差。这样在点云图中选取控制点即可生成该控制点的三维坐标。

步骤S5：按照预设周期重复步骤S1-S4，得到所述待监测区域的新的点云图，对比所述点云图和所述新的点云图即得到地表变形信息。

详细地，根据施工监测需要定期对同一测区进行量测，每次相同点的三维坐标信息变化即为地表的变形情况。

与现有技术相比，本发明实施例一种基于近景摄影测量的盾构地铁施工地表变形监测方法具有如下有益效果：

本发明实施例一种基于近景摄影测量的盾构地铁施工地表变形监测方法通过近景摄影测量技术实现了多点式监测，解决了现有单点式监测难以发现无监测点区域的变形情况，而且节省了人力。

本发明实施例一种基于近景摄影测量的盾构地铁施工地表变形监测方法通过近景摄影测量可实现非接触测量，对于特殊施工现场条件下的量测是非常有利的，对施工干扰小，避免了在施工现场测量作业不安全等不足。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于近景摄影测量的盾构地铁施工地表变形监测方法，其特征在于，所述基于近景摄影测量的盾构地铁施工地表变形监测方法包括如下步骤：

步骤S1：利用平面标定法获取预置有拍摄参数的拍摄相机的内方位元素；

步骤S2：在待监测区域内的每个边缘拐角处各布设一个控制点，中心处则布设两个或者三个控制点；

步骤S3：使用全站仪采集所述控制点的坐标信息，通过所述拍摄相机获取待监测区域的影像信息，其中相邻的影像信息的重叠度至少为60％；

步骤S4：根据所述内方位元素、所述坐标信息和所述影像信息生成所述待监测区域的点云图；

步骤S5：按照预设周期重复步骤S1-S4，得到所述待监测区域的新的点云图，对比所述点云图和所述新的点云图即得到地表变形信息。

2.如权利要求1所述的基于近景摄影测量的盾构地铁施工地表变形监测方法，其特征在于，所述预置有拍摄参数包括拍摄高度、拍摄角度、拍摄距离的一种或者多种，在所述步骤S1之前，包括如下步骤：

在待监测区域中选取试验区域，基于所述试验区域确认拍摄参数并预置。

3.如权利要求2所述的基于近景摄影测量的盾构地铁施工地表变形监测方法，其特征在于，所述拍摄距离为0.3米；所述拍摄角度为30度，所述拍摄高度为1.55米。

4.如权利要求1所述的基于近景摄影测量的盾构地铁施工地表变形监测方法，其特征在于，所述步骤S4，包括：

基于空三匹配和光束法平差方法并根据所述内方位元素、所述坐标信息和所述影像信息生成所述待监测区域的点云图。