专利名称：一种用于远距离微变形监测的摄影测量系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及测量系统，具体涉及用于远距离微变形监测的摄影测量系统。
背景技术：
近景摄影测量是摄影测量的一个分支，利用对200m以内近距离目标摄影所获取的图像来确定其形态、几何位置和大小的技术。近景摄影测量作为摄影测量的一个重要分支，近一、二十年以来获得了很大发展，在高精度三维测量以及变形监测等领域有了不少成功的经验，例如施工过程监测，滑坡监测与地表变形监测，工业检测，�：舜笮凸辜渲糜氚沧暗�。随着技术的进步和发展，近景摄影测量作为测量各类物体外形和运动状态的摄影测量，已广泛应用于科学技术的各个领域，在各类工程建设中得到了广泛的应用。但要达到亚毫米级甚至微米级的测量精度，就要求相机距离目标点很近，一般在10米以内，而地质变形应用中需要将监测站(相机架设位置)架设到稳定位置或参考点部署到稳定位置，这就很可能由于相机距离监测目标太近或参考点离目标太近，出现监测站或参考点也会随之一起沉降变形，这种情况大大限制了近景摄影测量在微变形领域的应用，于是解决高精度摄影测量应用有效作业范围成为近景摄影测量技术应用于微变形监测领域的首要问题。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种用于测量被监测目标的微变形的能够扩大高精度近景摄影测量应用有效作业范围的测量系统。为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于远距离微变形监测的摄影测量系统，被监测目标上设有多个测量参考物，所述测量系统包括数字相机、计算机、以及通信设备，其特征在于:所述摄影测量系统还包括激光发射器，用于在被监测目标上投射激光以生成一个模拟参考点，并且所述激光发射器通过所述通信设备与所述计算机连接；以及所述数字相机用于对被监测目标进行拍摄，并通过所述通信设备与所述计算机连接，以将所拍摄到的照片传递到所述计算机以获得被监测目标的变形量。本实用新型的一优选实施例中，所述测量参考物是固定在被测目标上的小物块或在被测目标上绘制的点。本实用新型的另一优选实施例中，所述通信设备由无线信号发射器和无线信号接收器构成。本实用新型的另一优选实施例中，所述通信设备是通信线缆。本实用新型的另一优选实施例中，所述计算机是工控电脑。本实用新型的另一优选实施例中，所述激光发射器与被监测目标相距50-100米。本实用新型的另一优选实施例中，所述测量参考物是固定在被监测目标上的便于识别的小物块或贴片。本实用新型利用激光的高准直特性，通过生成模拟参考点和反算监测目标变形量的方式，解决了近景摄影测量变形监测中参考点不稳定的问题，使摄影测量微变形监测的范围有效扩大，从而能够实现被监测目标微变形的高精度测量，并将摄影测量高精度测量范围由10米以内有效扩大到50-100米。
图1是本实用新型的微变形监测的测量系统的结构示意框图；以及图2是本实用新型的测量系统测量被监测目标的微变形的步骤流程图。
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本实用新型的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本实用新型范围的限制，而只是为了说明本实用新型技术方案的实质精神。图1是本实用新型的微变形监测的测量系统100的一个实施例的结构示意框图。该测量系统用于近景摄影(照相)测量微变形。如图1所示，测量系统100包括数字相机1、计算机2、通信设备3、激光发射器4、以及摄影测量参考物5。其中，摄影测量参考物5固定设置在被监测目标6上，参考物5的数量为3个以上。较佳地，参考物为便于识别的小物块或贴片。激光发射器4位于离被监测目标50-100米处，并通过通信设备3与计算机2连接，用于在被监测目标上投射激光以生成一个模拟参考点7。数字相机I用于对被监测目标进行拍摄，并通过通信设备3与计算机2连接以将所拍摄到的照片传递到计算机2。计算机2对图片进行处理，从而获得被监测目标的变形量。具体来说，在距离变形监测目标50-100米远处的固定参考站上的稳定点处架设激光发射器，利用激光高准直特性，在近景摄影监测区域内，即被监测目标上投射出一个激光点，该点称为模拟参考点。然后通过电脑控制(也可人工控制)的数字相机对监测区域进行摄影，并通过无线通信设备(或通信线缆)将影像数据传输至电脑，然后由计算机进行相片处理，获取摄影监测区域内特征点(包括模拟参考点和摄影测量参考点)的相对空间位置关系坐标。由于布设的摄影测量参考点处于刚体监测目标上，其相对位置不变，现假设模拟参考点为变形点，即可通过摄影参量方法求出模拟参考点的空间坐标位置信息，每次测量结果坐标与初始化测量位置坐标比较便可得到模拟参考点的空间位置变化量，进而通过反算即可得到摄影测量参考点的位移变化量，即刚体监测目标的变形量。图2是本实用新型的测量系统100测量被监测目标6的微变形的步骤流程图。各步骤具体实施如下:在步骤401中，在刚体监测目标上布置多于3个的摄影测量参考点(即测量参考物5，摄影测量参考物间的相对位置已知)，由于监测目标整体沉降或倾斜变形，其上布置的参考点相对位置不变，然后执行步骤402 ；在步骤402中，在距离监测目标50-100米远处的相对稳定位置建设固定参考站，在其上安装架设激光发射器，然后执行步骤403 ；在步骤403中，通过激光发射器向步骤401中监测目标上摄影测量参考点围成的区域发射激光束，在监测目标表面形成激光光点，该光点称之为模拟参考点，然后执行步骤404 ；[0027]在步骤404中，在距离监测目标2-3米的范围内架设非量测数码相机(交叉架设
2台)，相机拍摄区域包含监测目标上的摄影测量参考点和模拟参考点，然后执行步骤405 ；在步骤405中，用于通过电脑控制数码相机对目标监测区域的摄影测量参考点和模拟参考点激光光点进行拍照，并由通信设备将相片数据传至电脑，然后执行步骤406 ；在步骤406中，通过运行在电脑上的摄影测量软件对数码相片进行处理，以获取拍摄区域模拟参考点和摄影测量参考点的相对空间位置关系激光光点的空间坐标，然后执行步骤407 ；在步骤407中，摄影测量中假设摄影测量参考点稳定不动，获取模拟参考点(激光点)的位置变化量，记为，然后执行步骤408 ;在步骤408中，实际中是模拟参考点沿激光方向位置不动，监测目标上的摄影测量参考点随监测目标发生了位移变形，通过模拟参考点的位移量即可反算出摄影测量参考点的位移量，即刚体监测目标的位移量，然后执行步骤409 ；在步骤409中，将获取的监测目标变形量存入数据库或推送给远程数据处理�？椋邢乱徊酱恚缓蟊韭旨嗖饨崾�。需要指出的是上面所述的数字相机、计算机(电脑)、通信设备以及激光发射器等可采用本领域普通技术人员已知的任何合适的型号。较佳地，上述的计算机为工控电脑。另外，虽然上述实施例中，数字相机所拍摄到的照片经由计算机处理而获得被监测目标的变形量，但本领域的技术人员应理解，可通过对所拍摄到的照片进行手动处理和人工计算等其他方式来获得被测量目标的变形量。本实用新型利用激光的高准直特性，通过生成模拟参考点和反算监测目标变形量的方式，解决了近景摄影测量变形监测中参考点不稳定的问题，使摄影测量微变形监测的范围有效扩大，从而能够实现被监测目标微变形的高精度测量，并将摄影测量高精度测量范围由10米以内有效扩大到50-100米。以上已详细描述了本实用新型的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本实用新型的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
权利要求1.一种用于远距离微变形监测的摄影测量系统，被监测目标上设有多个测量参考物，所述摄影测量系统包括数字相机、计算机、以及通信设备，其特征在于: 所述摄影测量系统还包括激光发射器，用于在被监测目标上投射激光以生成一个模拟参考点，并且所述激光发射器通过所述通信设备与所述计算机连接；以及 所述数字相机用于对被监测目标进行拍摄，并通过所述通信设备与所述计算机连接，以将所拍摄到的照片传递到所述计算机以获得被监测目标的变形量。
2.根据权利要求1所述的摄影测量系统，其特征在于:所述测量参考物是固定在被测目标上的小物块或在被测目标上绘制的点。
3.根据权利要求1所述的摄影测量系统，其特征在于:所述通信设备由无线信号发射器和无线信号接收器构成。
4.根据权利要求1所述的摄影测量系统，其特征在于:所述通信设备是通信线缆。
5.根据权利要求1所述的摄影测量系统，其特征在于:所述计算机是工控电脑。
6.根据权利要求1所述的摄影测量系统，其特征在于:所述激光发射器与被监测目标相距50-100米。
7.根据权利要求1所述的摄影测量系统，其特征在于:所述测量参考物是固定在被监测目标上的便于识别的小物块或贴片。
专利摘要本实用新型提供了一种用于远距离微变形监测的摄影测量系统，被监测目标上设有多个测量参考物。该测量系统包括激光发射器、数字相机、计算机、以及通信设备。激光发射器位于离被监测目标50-100米处，并通过通信设备与计算机连接，用于在被监测目标上投射激光以生成一个测量参考点。数字相机用于对被监测目标进行拍摄，并通过通信设备与计算机连接，以将所拍摄到的照片传递到计算机以获得被监测目标的变形量。本实用新型的测量系统能够实现被监测目标微变形的高精度测量，并将摄影测量高精度测量范围由10米以内有效扩大到50-100米。
文档编号G01B11/16GK202928571SQ20122057850
公开日2013年5月8日 申请日期2012年11月5日 优先权日2012年11月5日
发明者郭巍, 李玮煜, 周晓刚, 江雷子, 李先强 申请人:上海米度测控科技有限公司
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