简析摄影测量在工程侵蚀监测中的应用

简析摄影测量在工程侵蚀监测中的应用

吴金荣

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。