安徽省第二测绘院安徽合肥230031
摘要:随着工程建设不断扩大化,工程侵蚀现象也越来越严重。工程侵蚀,从广义上来说,就是工程在建设的过程中,由于人为因素,大量的再地面堆积废弃物,破坏地表,而形成的土壤侵蚀,时间长,会对整个工程造成严重影响。摄影测量技术的应用开始兴起,建立摄影站点,对整个废弃厂进行包围监测,通过传回的数据图片,计算废弃厂中所有废渣、废物的体积,得到工程侵蚀的具体数据,来确保工程的顺利进行。本文以废渣场为例主要对摄影测控技术进行概述,并分析在工程监测中,摄影测量技术的应用。
关键词:摄影测量;工程侵蚀;工程监测;应用
前言:工程侵蚀是全球范围内重要的工程环境问题,工程侵蚀,不仅破坏地表土壤,破坏环境,而且还严重的影响工程的施工进度,影响施工质量。因此,我国政府以及相关单位加大对工程侵蚀监测力度,在工程建造以前,对施工场地的工程侵蚀监测,由于以往的监测技术成本高,效果差,逐渐被淘汰下去。人们发现用照相机测量,通过照片能够对侵蚀程度进行准确分析,成本小,不会破坏被测物体,因此被广泛的投入使用,为工程侵蚀的监测提供便捷的技术条件。
1摄影测量概述
摄影测量技术通过在被测物体周围,按照一定距离放置摄像机,能够清晰明了的在成像中,计算出被测物体的体积以及其他相关数据,从而达到监测的目的,被广泛的应用于建筑学、地质学、医学、生物学、航天工程、核能发电等各个领域当中,是测绘科学的重要组成部分,为我国的科技建设提供了重要的技术支持[1]。
2摄影测量特点
2.1测量成本低
摄影测量不需要人为的复杂操作,为摄像机设定具体的参数,定好具体的测量时间,定期对成像进行监测就能完成任务,省去了人力劳动,摄像机的成本相对于大型测量仪器来说,也相对较低,因此,能够节省工程的预算。
2.2测量速度快
摄影测量就是使用摄像机,对被测物体进行测量,运用摄像机瞬间成像的特点,快速得到被测物体的物理几何信息,为后期的数据计算省去了大部分时间,能够提升工作效率。
2.3测量精度高
现如今,摄像机技术飞速发展,拍摄出来的照片能够清晰的看到每一个细节,利用这种高端的摄像机进行摄影测量,能够准确的得到被测物体的具体高度以及坐标,计算出废渣的面积,从而得到工程侵蚀的相关数据。
3摄影测量在工程侵蚀监测中的应用分析
3.1准备工作
3.1.1研究工程的背景
在进行摄影测量之前,要做大量的准备工作,确保测量结果的准确无误。首先,对工程的背景进行大致的了解。测量人员应该深入考察,估计被测弃渣场的大致长度、高度,了解弃渣场内主要的废弃物质,了解弃渣场的周边环境,水文、植被、地质、交通情况等等,经过一些列的实际考察之后,再着手测量。
3.1.2摄像机准备工作
在拍摄进行之前,摄像机的检校工作非常重要。由于大部分的工程侵蚀测量都是使用近景摄像机,因此对设备及技术规格以及专业程度不做细致的要求。对所采用的摄像机进行检校主要包括两个层面:检校相机的光学畸变系数,检校相机的內方位元素。
首先光学畸变系数的检校主要为了防止在图像采集时,非线性畸变破坏图像的质量,因此需要通过大量采集图像的畸变系数,经过具体运算,得到摄像机的畸变系数。具体的操作步骤:第一步,建立网格。第二步,对相片进行透视变换处理。第三步,利用方格上的对称点,计算投影的变换系数。第四步,利用上一步得到的数据,利用相反原理,计算网格的像方坐标并算出与相片坐标的差。第五步,通过大量的数学运算得到畸变系数,然后反复重复上述步骤,使得到的数据更加精确,减少误差。
內方位元素的校验,通过计算摄影中心点与相片位置的相互关系,来确定内方位元素的测量。具体步骤:第一步,建立稳定的三维控制场,控制点要达到一定数量、控制场格局清晰、适合拍摄等。第二步,拍摄控制场的相片。第三步,利用已经测好的畸变系数,对控制场的坐标进行校正,从而得到准确的方位结果[2]。
3.2测量过程
3.2.1设置摄影站
根据测量人员对现场环境的实际考察,根据摄影测量的具体方案,在废渣场设置摄影站,尽量避开水流处,如果场地的废渣分布不均匀,还应该根据具体的情况,合理布置摄影机的位置,避免在拍摄过程中,损坏摄影器材。如果废渣场所在的地形较为崎岖,范围较广,还应该设置多个摄影站,避免死角监测不到位,计算好每台摄影机的间距以及距离废渣场的距离。
3.2.2处理数据
得到拍摄的相片之后,对相片进行处理工作。第一步,利用VirtuoZo软件导入图像,设置图像的原始参数,调整格式、分辨率像素等。第二步,建立测区,在对话框中输入相应的测区名称,填入路径、摄影比例尺、等高线、加密文件等一系列的参数。第三步,设置模型参数,打开程序,输入相应的模型名称,建立相关参数。第四步,模型的相对定向选择,取消近似值与精确定位的功能,输入模型名称后进行自动匹配。第五步,模型的绝对定向,选择近似值与精确定位的功能,自动匹配左右点的位置,使左右测标,对准两侧控制点,给出点名称。第六步,生成非水平核线影像,根据界面的各种参数步骤,选择定义作业,并拉选核线影像的生成范围,步骤完成之后,进行存盘工作[3]。
3.2.3工程侵蚀量计算
通过上述测量数据,计算测量的离散点,得到废渣的整体体积。通过获取分析多次的测量结果,在得到数字地形模型后,算出模型的体积,将两组数据做相减运算,从而得到工程侵蚀量的大小。多次运算,绘制具体的图表,根据侵蚀量的分布情况,工作人员应该加强对侵蚀的治理工作,防止环境继续恶化为工程建设带来负担,影响周边人口的居住环境。
4误差分析
4.1摄像机因素
形成误差的原因是多种多样的。摄像机的规格可能对成像的质量造成影响,虽然上文提到,摄像机不要求太专业的技术规格,但是如果使用的摄像机像素过低,会严重影响图像的质量,从而产生测量误差;如果技术人员一开始调错焦距,也会对测量结果产生影响。
4.2自然因素
自然环境的多变也会对测量结果造成影响。阴天、降雨等气候条件,拍摄角度会出现偏差,影响摄像机的拍摄效果,一旦发生泥石流、洪水、地震等自然灾害,容易损坏摄像器材,妨碍测量。
4.3人为因素
拍摄前期,技术人员的测量准备工作不充分,没有对废渣场的具体环境进行考察;测量时,由于一时工作疏忽,摄影站的布置不符合规定,标志点设计不标准等等;没有经过大量反复的测量过程,就进行计算,结果不具备规律性。这些人为因素导致的测量结果偏差,既浪费时间,又耗费测量成本。因此,测量技术人员应该端正态度,加强工作效率,从前期准备到后期运算,都应该全力以赴,避免出现偏差导致重复工作[4]。
总结:综上所述可知,摄影测量技术作为一种代表性的新兴测量技术,代替了以往的高成本、低效率的大机器人工测量,充分发挥了其低成本,高精准的优势,不断被应用在现代的工程侵蚀监测当中,为工程的建设以及环境的保护做出了突出的贡献。技术监测人员需要做好前期的准备工作,在测量中,严格把控各个测量的具体要素,经过仔细反复的数据计算与分析,得出侵蚀量,总结侵蚀规律,为环境治理工作提供重要的保障。
参考文献:
[1]王威,朱永清,吴振君.摄影测量在工程侵蚀监测中的应用[J].中国农村水利水电,2012,01:162-164+167.
[2]宋月君,黄炎和,杨洁,段剑,沈乐.近景摄影测量在土壤侵蚀监测中的应用[J].测绘科学,2016,06:80-83+96.
[3]唐强,鲍玉海,贺秀斌,文安邦,张信宝.土壤侵蚀监测新方法和新技术[J].中国水土保持科学,2011,02:11-18+23.
[4]摄影测量与遥感学[J].测绘文摘,2006,01:23-79.
作者简介:吴金荣(1983-6)男本科目前主要从事GIS和摄影测量方面的工作。