羅元丹，蔣劉華

（1.江西核工業(yè)二六八測繪院，江西 上饒 334000 ;2.寧波市鎮(zhèn)海規(guī)劃勘測設(shè)計研究院，浙江 寧波 315000）

近景攝影測量是一種非接觸量測方式，具有可以實時獲取地表信息、以數(shù)字方式存儲和實時觀測等優(yōu)點，其在結(jié)構(gòu)變形領(lǐng)域取得了廣泛應(yīng)用。根據(jù)材料結(jié)構(gòu)變形標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)控制結(jié)構(gòu)變形的范圍，防止結(jié)構(gòu)變形產(chǎn)生的破壞范圍不斷擴大。在本文中所要介紹的變形控制技術(shù)，在科學(xué)合理的技術(shù)措施實施后，保證結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的變形問題，不會對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞。

1 近景攝影原理應(yīng)用及誤差分析

1.1 近景攝影測量常用坐標(biāo)系

在攝影測量技術(shù)不斷發(fā)展過程中，目前已經(jīng)出現(xiàn)多個測量領(lǐng)域，如地形地面攝影測量、航空攝影測量以及近景攝影測量等，而且其測量過程會建立多種坐標(biāo)軸系統(tǒng)。在近景攝影測量技術(shù)中，所使用的坐標(biāo)系統(tǒng)一般為三種物方空間坐標(biāo)系，在該坐標(biāo)系中主要測量物體在運動中出現(xiàn)的形狀變化以及運動狀態(tài)等。例如，對某物體進行近景攝影測量時，在方物空間坐標(biāo)系內(nèi)，明確測量物體方點在坐標(biāo)系內(nèi)的位置。在確定方點位置時，方物空間坐標(biāo)系以右手為直角坐標(biāo)系，就是利用右手的拇指、食指以及小指組成互相垂直的形狀，拇指為x軸，食指為y軸，小指為z軸，三指的交點為坐標(biāo)原點。Thomas Kersten等人將數(shù)字近景攝影測量技術(shù)用于結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測中，在X、Y、Z三個方向上的誤差分別為10.8mm、6.7mm、6.9mm。利用非量測數(shù)字相機在攝影距離為2m左右的情況下，攝影測量三維重建的精度在X、Y、Z三個方向上分別達到了3.1mm、4.9mm、2.5mm的精度DEM的垂直精度為12.6mm。根據(jù)測量物體在空間的位置，將攝影中心與坐標(biāo)原點重合，在中心點攝影測量空間內(nèi)的物體。在攝影測量時，攝影中心位置應(yīng)注意與相片間的主距，并作為垂直距離應(yīng)用在近景攝影測量中，而物體與鏡頭的距離稱為焦距。與固態(tài)攝像機測量技術(shù)相比，主點光線的在近景攝影測量技術(shù)中的概念，要突出與物鏡光軸在固態(tài)攝像機的概念作用。

1.2 像片的內(nèi)方位元素與外方位元素

根據(jù)像片和光束在物方空間坐標(biāo)系中，其位置和朝向元素特點，通常將像片元素分為內(nèi)方位元素和外方位元素。像片內(nèi)方位元素特點，主要體現(xiàn)在恢復(fù)攝影時產(chǎn)生的光束形狀，在物方空間坐標(biāo)系中確定物體位置和朝向。而在恢復(fù)攝影時，內(nèi)方位元素出現(xiàn)的光束形狀，成為攝影中心與物體像片產(chǎn)生位置關(guān)系的重要元素。在使用專用測量攝影設(shè)備進行物體測量時，一般產(chǎn)生的像片會由多個框標(biāo)成像組成，而框標(biāo)位置應(yīng)進行嚴(yán)格的測定后才能確定。如果在坐標(biāo)系內(nèi)，出現(xiàn)四個框標(biāo)像片，通常會組成一個框標(biāo)坐標(biāo)系。

2 近景攝影測量中基本攝影方式

在近景攝影測量中，所采用的基本攝影方式主要有兩種，包括正直攝影方式以及交向攝影方式。在使用正直攝影方式時，將像片與兩像片的主光軸建立平行關(guān)系，同時像片還應(yīng)垂直與攝影基線。在實際攝影操作中，根據(jù)不同的攝影對象，選擇的攝影基線可以在任意方向上，如水平方向或者鉛錘方向，而且將兩光軸與基線保持垂直關(guān)系，使兩像片一直處于攝影狀態(tài)。使用交向攝影方式時，首先像片應(yīng)與對應(yīng)兩像片的主光軸，然后在保持在同一個平面內(nèi)即可，不能出現(xiàn)平行或者垂直的情況。在實際攝影操作中，兩主光軸可以產(chǎn)生相交的電，其角度作為攝影中的交會角使用。在使用正直攝影方式時，盡管產(chǎn)生的影像會出現(xiàn)變形問題，主要是由于測量物體會出現(xiàn)起伏的狀態(tài)，但是該攝影方式仍廣泛的應(yīng)用在模擬近景攝影測量，或者解析攝影測量中，并且可以使用肉眼對物體可以進行立體測量。另外，使用交向攝影方式產(chǎn)生的圖像也會出現(xiàn)變形問題，而且也是由于測量物體出現(xiàn)起伏狀態(tài)造成的，但是也會受到兩像片出現(xiàn)的相對角度較大問題引起的。所以，使用交向攝影方式時，通常不會應(yīng)用在對物體進行肉眼測量中，一般會廣泛的應(yīng)用在解析近景攝影測量以及數(shù)字近景攝影測量中。在使用正直攝影方式時，產(chǎn)生的像片通過重疊使被測物體具備航帶網(wǎng)或者局域網(wǎng)攝影特點。在交向攝影方式中，該方式可以對測量物體實現(xiàn)多重覆蓋的目的，其作用體現(xiàn)在提升被測物體的精確度。

3 影響攝影測量精度的主要因素

為提高攝影測量精度，應(yīng)對以下影響精度的因素進行分析：第一種，如果成像系統(tǒng)的分辨率無法滿足攝影需求，通常會造成成像系統(tǒng)出現(xiàn)幾何畸變誤差問題；第二種，攝像設(shè)備出現(xiàn)較大的安置誤差。其中最主要的影響因素，來自于成像系統(tǒng)的分辨率，如果成像分辨能力較低，無法將被測物體中最小細節(jié)展現(xiàn)在像片上。

在對圖像物面分辨率分析時，分辨率主要體現(xiàn)在圖像中的像素大小，并作為表示空間物面尺寸重要的組成部分。例如，測量物體的物面只有幾個平方毫米大小，要求分辨率的精度能夠滿足毫米測量要求，但是如果測量物體的物面有幾個平方厘米，分辨率的精度無法體現(xiàn)出毫米測量級別。

因此，在使用數(shù)碼攝影測量物體過程中，為提高對物體的測量精度，可通過提高攝影機的分辨率達到測量精度標(biāo)準(zhǔn)。如果使用的攝影設(shè)備分辨率無法調(diào)整，可以將物體放置在小型環(huán)境中，同時將物體與攝影機控制在最小的距離內(nèi)，目的是在后期處理時，放置像片內(nèi)的像素受到破壞，造成測量精度出現(xiàn)不準(zhǔn)確問題。另外，使用攝影設(shè)備對建筑物體進行攝像測量過程綜合，如果受到環(huán)境中光線影響，或者攝像角度影響，對攝像的精度都會造成影響。為提高近景攝影測量精度，應(yīng)在處理圖像時，加強質(zhì)量處理已經(jīng)細化過程。

在進行圖像細化處理時，一般是對圖像中的信息骨架進行處理，通常會對一個單位的像素進行細化處理。而在對立體物體進行細化處理時，一般使用的細化方法包括貼信息元片以及投影信息元。在使用貼信息元片方法時，由于貼片是在特殊設(shè)計后，其具備規(guī)則性和唯一性信息的特點，通過算法可以準(zhǔn)確的處理圖像骨架。

在處理圖像骨架時，一般在固定的區(qū)域內(nèi)將信息不斷的細化處理，然后將信息建立成線段排列成點陣，在每個點陣內(nèi)將每個像素點進行深度的細化。在對圖像進行細化處理時，為提高分辨率精度，通過算法分配像素點實施細化操作。

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展中，許多數(shù)碼技術(shù)廣泛的應(yīng)用在提升分辨率中，但是在提升分辨率的同時，數(shù)碼產(chǎn)品的價格也不斷提升。因此，如果只通過提升攝影設(shè)備的分辨率提高攝影測量精度，通常需要承受巨大的經(jīng)濟壓力。因此，還是對圖形以及圖像處理技術(shù)提升分辨率。

4 相機鏡頭畸變檢測攝影機

在攝影測量操作過程中，需要對每張影像光束產(chǎn)生的形狀進行不同程度的恢復(fù)處理，而在內(nèi)方位元素恢復(fù)中，應(yīng)將攝影中心與像片建立相對幾何關(guān)系。為獲得恢復(fù)良好的攝影光束形狀，應(yīng)根據(jù)光學(xué)畸變系數(shù)，計算恢復(fù)光束形狀，然后進行檢查和校正。如果沒有實施嚴(yán)格的檢查和校正操作，通常攝影后生成的圖像其精度相對較低，而且鏡頭出現(xiàn)的畸變誤差較大，主要是受到環(huán)境中光線。溫度等因素影響。目前，在近景攝影測量中，檢查和校正內(nèi)容主要包括主點位置、測定壓平裝置以及畸變誤差等。另外，不同類型的近景測量設(shè)備操作時，都要進行檢查和校正，防止設(shè)備內(nèi)內(nèi)方位元素、光學(xué)畸變誤差對攝影精度產(chǎn)生影響。

5 結(jié)論

綜上所述，在近景攝影測量技術(shù)應(yīng)用在建筑物變形監(jiān)測時，將物體在建立的空間坐標(biāo)系內(nèi)，對物體的變形點等進行計算和分析，保證被測建筑物的變形測量具有較高的準(zhǔn)確性。而且通過攝影測量技術(shù)，可以詳細的掌握建筑物承受的應(yīng)力變化，為建筑物可能出現(xiàn)的變形問題建立預(yù)測和保護體系。