[發明專利]地鐵隧道相對變形的攝影測量方法

有效

• 申請號: 201410184441.1
• 申請日: 2014-05-04
• 公開（公告）號: CN103940364A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 趙鳴;喬東良;陳振華
• 申請（專利權）人: 趙鳴;喬東良;陳振華
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 祖志翔

1.一種地鐵隧道相對變形的攝影測量方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)制作和標定活動控制系統：制作活動控制架，該活動控制架包括支架和若干人工標志，在所述支架上選取控制點并在該控制點處貼上人工標志，所述控制點的數量至少為六個且必須不在同一平面上，在所述活動控制架所在物方空間中任意選定坐標系，通過常規測量手段測得所有控制點在該坐標系的物空間坐標；

2)選取待測點：在地鐵隧道管片的被測區域內選取至少三個待測點，并且在該待測點處貼上人工標志；

3)像片獲?。簩⒒顒涌刂萍苤糜谒霰粶y區域中，建立該被測區域的物空間坐標系，使用同一數碼相機從至少兩個不同的角度分別對所述控制點和待測點各拍攝一張照片，構成該被測區域的照片組，每一照片必須同時拍攝到所有控制點和待測點，拍攝不同照片時所述數碼相機的焦距必須一致；

4)連續測量：將所述活動控制架移動至下一被測區域，重復上述步驟2)和3)，上一被測區域的待測點與下一被測區域的待測點應同時包括有不少于3個公共點，不同被測區域的拍攝應使用同一數碼相機且焦距一致；根據需要，將所述活動控制架逐一移動至后續被測區域，在各后續被測區域內重復步驟2)和3)；

5)獲取控制點和待測點的像平面坐標：通過計算機使用現有圖像處理技術的軟件對各被測區域的照片組進行處理，獲得所有控制點的像點和待測點的像點在照片上的像平面坐標；

6)數據處理：根據直接線性變換算法，求解各被測區域內待測點在同一物空間坐標系中的物空間坐標，并算得各待測點對于所選基準點的相對坐標，內容包括：

a、根據由步驟1)所得的所述被測區域所有控制點的物空間坐標以及由步驟5)所得的控制點的像點的像平面坐標，通過下列關系式解算出該被測區域物空間坐標系的特性系數：

Xkl1+Ykl2+Zkl3+l4+xkXkl9+xkYkl10+xkZkl11+xk=0Xkl5+Ykl6+Zkl7+l8+ykXkl9+ykYkl10+ykZkl11+yk=0---(1)]]>

式中，X_k，Y_k，Z_k為控制點的物空間坐標，

x_k，y_k為控制點的像點的像平面坐標，

k＝1,2,…K，其中，k為控制點的序號，K為控制點的數量，K≥6，

l₁，l₂，l₃，l₄，l₅，l₆，l₇，l₈，l₉，l₁₀，l₁₁為被測區域物空間坐標系的特性系數；

b、根據由步驟6)a所得的被測區域物空間坐標系的特性系數以及由步驟5)所得的待測點的像點的像平面坐標，通過下列關系式解算出所述被測區域內所有待測點的物空間坐標：

(l1+xjl9)Xj+(l2+xjl10)Yj+(l3+xjl11)Zj+(l4+xj)=0(l5+yjl9)Xj+(l6+yjl10)Yj+(l7+yjl11)Zj+(l8+yj)=0---(2)]]>

式中，X_j，Y_j，Z_j為待測點的物空間坐標，

x_j，y_j為待測點的像點的像平面坐標，

j＝1,2,…J，其中，j為待測點的序號，J為待測點的數量，J≥3，

l₁，l₂，l₃，l₄，l₅，l₆，l₇，l₈，l₉，l₁₀，l₁₁為被測區域物空間坐標系的特性系數；

c、重復上述步驟6)a和6)b，解算出所述下一被測區域內所有待測點的物空間坐標；

d、根據由步驟6)a和6)b所得的上一被測區域中含公共點在內的所有待測點在該上一被測區域的物空間坐標以及由步驟6)c所得的下一被測區域中含公共點在內的所有待測點在下一被測區域的物空間坐標，通過下列關系式解算出下一被測區域中所有待測點在上一被測區域的物空間坐標，具體包括：

分別解算該上一被測區域和下一被測區域內公共點的重心坐標：

X1GY1GZ1G=1NΣi=1NX1iY1iZ1iX2GY2GZ2G=1NΣi=1NX2iY2iZ2i---(3)]]>

解算公共點重心化以后的坐標：

X′1iY′1iZ′1i=X1iY1iZ1i-X1GY1GZ1GX′2iY′2iZ′2i=X2iY2iZ2i-X2GY2GZ2G---(4)]]>

解算上一被測區域的物空間坐標系對下一被測區域的物空間坐標系的旋轉矩陣：

X′2iY′2iZ′2i=R12X′1iY′1iZ′1i---(5)]]>

解算下一被測區域中所有待測點在上一被測區域的物空間坐標：

X1jY1jZ1j=R12X2jY2jZ2j-X2GY2GZ2G+X1GY1GZ1G---(6)]]>

式(3)、(4)、(5)、(6)中，

X_1j，Y_1j，Z_1j為待測點在上一被測區域物空間坐標系中的坐標，

X_2j，Y_2j，Z_2j為待測點在下一被測區域物空間坐標系中的坐標，

j＝1,2,…J，其中，j為待測點的序號，J為待測點的數量，J≥3，

X_1G，Y_1G，Z_1G為公共點在上一被測區域物空間坐標系中重心的坐標，

X_2G，Y_2G，Z_2G為公共點在下一被測區域物空間坐標系中重心的坐標，

X_1i，Y_1i，Z_1i為公共點在上一被測區域物空間坐標系中的坐標，

X_2i，Y_2i，Z_2i為公共點在下一被測區域物空間坐標系中的坐標，

X’_1i，Y’_1i，Z’_1i為公共點在上一被測區域物空間坐標系中構造重心化后的坐標，

X’_2i，Y’_2i，Z’_2i為公共點在下一被測區域物空間坐標系中構造重心化后的坐標，

i＝1,2,…N，其中，i為公共點的序號，N為該組公共點中公共點的數量，

R₁₂為下一被測區域物空間坐標系對上一被測區域物空間坐標系的旋轉矩陣；

e、任選擇一個待測點作為基準點，解算各待測點相對于基準點的相對坐標：

X_j–X₀，Y_j–Y₀，Z_j–Z₀，

其中，X₀，Y₀，Z₀為基準點在上一被測區域物空間坐標系中的坐標，

j＝1,2,…J，j為待測點的序號，J為待測點的數量；

7)獲得地鐵隧道的相對變形量：將步驟6)e所得的各待測點相對于基準點的相對坐標與理論尺寸值比較，得到地鐵隧道相應區域的相對變形量。