CN101266148A - 建构筑物爆破倒塌过程的摄影测量分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建构筑物爆破倒塌过程的摄影测量分析方法，其包括以下步骤：(1)选用达到摄影测量精度要求的非量测用数码摄影机，根据建构筑物的结构特点和爆破方案，选择单机摄影测量或双机同步摄影测量，布置初始控制点，获取摄影图像，追踪初始控制点；(2)利用图像解析法，对摄影图像进行空间解析，消除摄影的畸变效应；(3)基于摄影测量分析获得的实物空间数据，对建构筑物爆破倒塌过程进行定量分析。本发明可以解决对建构筑物倒塌过程进行客观的定量分析，获得建构筑物倒塌过程的实际位移、速度、加速度、动能、势能等，从而定量分析爆破倒塌规律的技术问题。

Description

建构筑物爆破倒塌过程的摄影测量分析方法

技术领域

本发明涉及适用于各种建构筑物爆破倒塌过程的摄影测量分析，获得建构筑物倒塌过程的位移、速度、加速度、动能、势能等，从而定量分析建构筑物爆破倒塌规律的技术。

背景技术

建构筑物爆破拆除倒塌过程中，各构件的位移、速度、加速度、动能、势能等物理量的变化过程是力学机理分析、工程经验总结、科学模拟计算的重要依据。基于工程实践的摄影测量分析是获得这些参数的最有效方法之一。过去摄影测量系统包括高速摄影、编辑、数字化仪和判读系统等，设备系统庞大，价格昂贵，机械化程度低，很难将此系统引入爆破拆除工程中。随着科技的发展，在硬件方面，数码摄像机的性价比越来越高；在软件方面，计算机图像处理技术，特别是图像批处理技术的发展，促使摄影测量系统得到快速发展和普遍应用。例如我国已将近景摄影测量应用于文物保护，美国俄亥俄州立大学将近景摄影测量应用于移动测图系统等。

在国内外，还没有将主要应用于大地测量与遥感领域的摄影测量技术引入到进到工程爆破领域。以往常常基于现场观看或简易的摄影设备，对建构筑物倒塌过程进行定性分析。一是有经验的爆破工程师进行实地观察，或者观看爆破倒塌过程的摄影录像，根据以往经验和最终爆破效果主观地定性地分析建构筑物爆破倒塌过程；二是通过高速摄影机或摄像机获得建构筑物爆破倒塌过程的分幅图像，直接在图像上进行量测获得一些参数，这些参数不能反映实际情况，因为摄影有畸变，如“近大远小”的现象，也就是说二维的图像不能直接反映实物的空间大小和方位。所以，前者仅仅是“摄影”，没有“测量”，是主观的定性分析；后者虽然有“摄影”和“测量”，但是摄影测量中的图像处理方法没有消除摄影畸变，误差很大，甚至是错误的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种建构筑物爆破倒塌过程的摄影测量分析方法，以解决对建构筑物倒塌过程进行客观的定量分析，获得建构筑物倒塌过程的实际位移、速度、加速度、动能、势能等，从而定量分析爆破倒塌规律的技术问题。

本发明所述的建构筑物爆破倒塌过程的摄影测量分析方法，其包括以下步骤：(1)、选用达到摄影测量精度要求的非量测用数码摄影机，根据建构筑物的结构特点和爆破方案，选择单机摄影测量或双机同步摄影测量，布置初始控制点，获取摄影图像，追踪初始控制点；(2)、利用图像解析法，对摄影图像进行空间解析，消除摄影的畸变效应；(3)、基于摄影测量分析获得的实物空间数据，对建构筑物爆破倒塌过程进行定量分析。

如上所述的一种建构筑物爆破倒塌过程的摄影测量分析方法，选择能较明显地反应倒塌方向的摄影方向和摄影距离，在单机摄影测量时，摄像机要垂直于定向方向，正对着拟爆破的建构筑物，双机同步摄影测量时，两台摄像机需要呈一定的拍摄角度。

如上所述的一种建构筑物爆破倒塌过程的摄影测量分析方法，所述的选择单机摄影测量或双机同步摄影测量依据是，如果建构筑物结构比较对称，定向方向比较准，采用单机摄影测量，将摄影测量分析简化为二维空间坐标解析，对于结构不对称或者爆破方案不对称的工程，容易发生偏转或扭转，宜选用双机同步摄影测量，进行三维空间坐标解析。

如上所述的一种建构筑物爆破倒塌过程的摄影测量分析方法，所述布置初始控制点要结合摄影测量分析的内容和计算过程，根据直接线性变换解法的基本原理，两台摄影机同步摄影测量，至少需要6个初始控制点；单机摄影测量，至少需要4个初始控制点；两台摄影机同步摄影测量时，控制点不得布置在任意方向的同一平面内；单机摄影测量时，控制点不得布置在任意方向的同一直线上。

如上所述的一种建构筑物爆破倒塌过程的摄影测量分析方法，所述获取摄影图像步骤是拍摄建构筑物的倒塌过程获得影像文件，再通过多媒体图像处理软件将其分解为一幅幅图像；单机摄影测量时，形成等时差间隔的一幅幅描述爆破倒塌过程的图像；双机摄影测量时，获得等时差间隔的立体相对，每个立体相对的采集时间必须同步；所述追踪初始控制点，进行解析变换是追踪图像或立体像对的初始控制点，通过直接线性变换建立了像点的坐标(x，y)与物方空间坐标(X，Y，Z)的直接的线性关系，进而获得建构筑物爆破倒塌过程中控制点的物方空间坐标，为分析爆破效果提供基本参数，其步骤是：计算构件的位移、速度、加速度三个基本物理量，位移包括构件或爆破切口以上的结构体的质心的平移和围绕质心转动；位移对时间求导，获得构件或爆破切口以上的结构体的质心的平移速度和转动速度；速度对时间求导，获得构件或爆破切口以上的结构体的质心的平移加速度和转动加速度。

如上所述的一种建构筑物爆破倒塌过程的摄影测量分析方法，所述基于摄影测量分析获得的实物空间数据，对建构筑物爆破倒塌过程进行定量分析步骤包括：

(1)分析爆破倒塌过程的力学机理

根据摄影测量分析获得的建构筑物倒塌过程的构件或部分结构体的运动学和动力学参数，包括广义质量、广义位移、广义速度、广义加速度，计算倒塌过程中的受力状况、爆破后坐、倒塌长度、动能、势能、机械能等引申物理量的变化过程；

(2)分析爆破效果和规律

通过基本运动学、动力学参数和引申物理量，并结合实际爆破效果，得出爆破规律，对爆破效果的关键评价因素进行定量分析。

本发明具有如下优点：1、考虑到专用的量测用摄影机(即航摄仪)设备系统庞大，软硬件系统的价格昂贵，且图像分析系统的冗余信息多，所以采用非量测用数码摄像机，数据处理的机械化程度高，且设备经济。2、本发明针对非量测用摄影机的特点，没有框标装置，像平面坐标系(或框标平面坐标系)中的像点坐标读取、传输等过程复杂，操作精度较低，扬长避短，选用直接线性变换解法(DLT)对影像进行解析，获得实际的物方空间坐标，消除了摄影畸变。3、直接线性变换解法，无需化算到以像主点为原点的坐标仪上的坐标读数，也就是说计算过程中无需内方位元素值和外方位元素的近似值，故特别适用于非量测相机所设影像的摄影测量处理。4、基于非量测用摄影机采集的图像和图像解析方法，获得建构筑物在实物空间的真实运动轨迹参数，再对建构筑物的爆破倒塌规律进行客观的定量分析，实现剖析工程实例、分析力学机理、总结实践规律、指导后续工程的目的。5、本发明既是“摄影”，也是“测量”，是客观的定量分析，将二维的图像参数解析到三维的实物参数，消除了摄影畸变效应，提高了摄影测量分析的精度，误差很小。

附图说明

图1是本发明的摄影测量分析系统原理图。

具体实施方式

本发明所述建构筑物爆破倒塌过程的摄影测量分析方法包括三个主要步骤：

一、合理选择达到摄影测量精度要求的非量测用摄影机。

二、利用图像解析技术，对摄影图像进行空间解析，消除摄影的畸变效应，将两维的像平面参数转换到三维的实物空间参数。

三、基于摄影测量分析获得的参数，对建构筑物爆破倒塌过程进行定量分析，分析总结建构筑物爆破倒塌机理和规律，指导后续工程实践。

附图1为消除摄影畸变效应的摄影测量分析系统原理图。图中1为摄像机，2为实物，即被爆破拆除的建构筑物，3为摄影获得的图像，4为建构筑物上的初始标志点，5为摄影投影光线，6为地面。三维的双机同步摄影测量分析系统同附图1，初始标志点不在同一平面上，用两部摄影机同步摄影测量。

本发明的关键在于将航空摄影测量技术改进后应用到建构筑物爆破倒塌过程的摄影测量分析中。航空摄影测量中采用专用的量测用摄影机，价格昂贵，操作复杂；本发明采用非量测用的数码摄像机，数据处理的机械化程度高，且设备经济。本发明利用影像解析技术，将二维的图像参数解析到三维的实物参数，消除了摄影畸变效应。以下结合附图对本发明作详细描述，但本发明并不限于以下的描述内容。

(1)选择摄影方案

根据建构筑物的结构特点和爆破方案，选择单机摄影测量或双机同步摄影测量。双机同步摄影测量为三维空间坐标解析，能够分析建构筑物的三维运动倒塌过程，特别是倒塌过程中出现扭转现象时。如果建构筑物结构比较对称，定向方向比较准，可以采用单机摄影测量，将摄影测量分析简化为二维空间坐标解析。烟囱、水泥罐、楼房的定向爆破以及烟囱、楼房的同向或反向折叠爆破，爆破倒塌过程中建构筑物沿定向方向结构对称、爆破方案对称，不会发生扭转现象，定向方向准确，可以看作为竖直方向和定向倒塌方向构成平面内的两维运动。对于结构不对称或者爆破方案不对称的工程，容易发生偏转或扭转，宜选用双机同步摄影测量，进行三维空间坐标解析。

(2)选择合理的摄影方向和摄影距离

单机摄影测量时，摄像机要垂直于定向方向，正对着拟爆破的建构筑物；双机同步摄影测量时，两台摄像机需要呈一定的拍摄角度，均能较明显地反应倒塌方向。如果摄像机正对着或背对着定向倒塌方向，摄影图像中定向运动的趋势不明显，数据处理时系统误差比较大，影响分析精度。摄影距离适当，要求整个爆破倒塌过程中，结构不要移出拍摄视场，同时要求建构筑物在视场中尽量成像清晰、大小适中。摄影方向和摄影距离还受到周边环境的影响，需要权衡，合理设定。

(3)布置初始控制点

根据直接线性变换解法的基本原理，两台摄影机同步摄影测量，至少需要6个初始控制点；单机摄影测量，至少需要4个初始控制点。为了使求解更稳定，补偿操作误差等，可以适当增加控制点的数目，使l系数的求解更精确。控制点的布置不要过于集中，且爆破倒塌过程中有较长的跟踪时间。两台摄影机同步摄影测量时，严禁控制点布置在任意方向的同一平面内；单机摄影测量时，严禁控制点布置在任意方向的同一直线上。初始控制点的布置最好结合摄影测量分析的内容和计算过程合理布置。

(4)获取摄影图像

拍摄建构筑物的倒塌过程获得影像文件，再通过多媒体图像处理软件将其分解为一幅幅图像。单机摄影测量时，形成等时差间隔的一幅幅描述爆破倒塌过程的图像。双机摄影测量时，获得等时差间隔的立体相对，每个立体相对的采集时间必须同步。

(5)追踪初始控制点，进行解析变换

追踪图像或立体像对的初始控制点，通过直接线性变换解法计算获得建构筑物爆破倒塌过程中控制点的物方空间坐标，形成原始摄影测量数据。

直接线性变换解法从共线条件方程式演绎而来。共线条件方程描述摄影中心S、像点和物点位于同一直线上的关系式：

$x-x_0+\mathrm{\Δx}+f\frac{a_1(X-X_s)+b_1(Y-Y_s)+c_1(Z-Z_s)}{a_3(X-X_s)+b_3\left({Y-Y}_s\right)+c_3(Z-Z_s)}=0$

$y-y_0+\mathrm{\Δy}+f\frac{a_2(X-X_s)+b_2(Y-Y_s)+c_2(Z-Z_s)}{a_3(X-X_s)+b_3\left({Y-Y}_s\right)+c_3(Z-Z_s)}=0$

上式中，引入了系统误差改正数(x₀，y₀)，假设暂时仅包含坐标轴不垂直性误差和比例尺不一误差引起的线性误差改正数部分。

经推导，将l₁至l₁₁共11个系数进行如下简化标记：

$l_1=\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_3}(a_1{f}_x-a_2{f}_x\tan \mathrm{d\β}-a_3{x}_0)$

$l_2=\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_3}(b_1{f}_x-b_2{f}_x\tan \mathrm{d\β}-b_3{x}_0)$

$l_3=\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_3}(c_1{f}_x-c_2{f}_x\tan \mathrm{d\β}-c_3{x}_0)$

l₄＝-(l₁X_S+l₂Y_S+l₃Z_S)

$l_5=\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_3}[\frac{a_2{f}_x}{(1+\mathrm{ds})\cos \mathrm{d\β}}-a_3{y}_0]$

$l_6=\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_3}[\frac{b_2{f}_x}{(1+\mathrm{ds})\cos \mathrm{d\β}}-b_3{y}_0]$

$l_7=\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_3}[\frac{c_2{f}_x}{(1+\mathrm{ds})\cos \mathrm{d\β}}-c_3{y}_0]$

l₈＝-(l₅X_S+l₆Y_S+l₇Z_S)

$l_9=\frac{a_3}{{\mathrm{\γ}}_3}$

$l_{10}=\frac{b_3}{{\mathrm{\γ}}_3}$

$l_{11}=\frac{c_3}{{\mathrm{\γ}}_3}$

l₁至l₁₁这11个系数，它们是像片的6个外方位元素(X_s，Y_s，Z_s，

ω，κ)，3个内方位元素(主点的坐标仪坐标(x₀，y₀)以及所摄像片的x向主距f_x)，y向相对x方向的比例尺不一系数ds(即比例尺不一性)以及x，y轴间的不垂直性(即不正交性)dβ这11个参数的函数。系数(a₁，a₂，a₃；b₁，b₂，b₃；c₁，c₂，c₃)为像空间坐标与辅助空间坐标间的转换矩阵，从像空间坐标到辅助空间坐标，经过了顺序旋转3个角度

则可获得近景摄影测量采用直接线性变换的基本公式：

$x+\frac{l_{1}X+l_{2}Y+l_{3}Z+l_4}{l_{9}X+l_{10}Y+l_{11}Z+1}=0$

$y+\frac{l_{5}X+l_{6}Y+l_{7}Z+l_8}{l_{9}X+l_{10}Y+l_{11}Z+1}=0$

直接线性变换的实质就是建立了像点的坐标(x，y)与物方空间坐标(X，Y，Z)的直接的线性关系，进而获得建构筑物爆破倒塌过程中控制点的物方空间坐标，为分析爆破效果提供基本参数。

(6)计算构件的位移、速度、加速度三个基本物理量

对原始摄影测量数据进行专业化的后处理，获得建构筑物爆破拆除倒塌过程中，各构件的位移、速度、加速度物理量的变化过程。位移包括构件(或爆破切口以上的结构体)的质心的平移和围绕质心转动。位移对时间求导，获得构件(或爆破切口以上的结构体)的质心的平移速度和转动速度。速度对时间求导，获得构件(或爆破切口以上的结构体)的质心的平移加速度和转动加速度。根据获得基本的运动学和动力学参数(包括广义质量、广义位移、广义速度、广义加速度)可以建立动力学和运动学方程如下：

广义质量：质量M＝M(t)，惯性矩J＝J(t)；

广义位移：平移r＝r(t)，转角

广义速度：平移速度 $v=\frac{\mathrm{dr}}{\mathrm{dt}}=\stackrel{\·}{r},$ 转动速度

广义加速度：平移加速度 $a=\frac{\mathrm{dv}}{\mathrm{dt}}=\stackrel{\·}{v}=\stackrel{\·\·}{r},$ 转动加速度 $\mathrm{\α}=\frac{\mathrm{d\ω}}{\mathrm{dt}}=\stackrel{\·}{\mathrm{\ω}}=\stackrel{\·\·}{\mathrm{\ω}};$

动力学基本方程：力平衡 $\mathrm{\ΣF}=\mathrm{Ma}=M\stackrel{\·\·}{r},$ 力矩平衡

(7)分析爆破倒塌过程的力学机理

根据摄影测量分析获得的建构筑物倒塌过程的构件(或部分结构体)的运动学和动力学参数(包括广义质量、广义位移、广义速度、广义加速度)，可以计算倒塌过程中的受力状况、爆破后坐、倒塌长度、动能、势能、机械能等引申物理量的变化过程。例如：

势能：E_p(t)＝Mgh(t)；

动能： $E_k\left(t\right)=\frac{1}{2}\mathrm{Mv}{\left(t\right)}^2+\frac{1}{2}\mathrm{J\ω}{\left(t\right)}^2;$

机械能： $E\left(t\right)=E_p\left(t\right)+E_k\left(t\right)=\mathrm{Mgh}\left(t\right)+\frac{1}{2}\mathrm{Mv}{\left(t\right)}^2+\frac{1}{2}\mathrm{J\ω}{\left(t\right)}^2;$

能量损失率： $\mathrm{\ρ}=\frac{E\left(t\right)}{E_0}=\frac{\mathrm{Mgh}\left(t\right)+\frac{1}{2}\mathrm{Mv}{\left(t\right)}^2+\frac{1}{2}\mathrm{J\ω}{\left(t\right)}^2}{\mathrm{Mg}{h}_0},$ 能量损失率针对结构体比较有物理意义。

(8)分析爆破效果和规律

这些基本运动学、动力学参数和引申物理量，并结合实际爆破效果，总结和提炼爆破规律，对爆破效果的关键评价因素进行定量分析。例如，爆破后坐和倒塌长度主要与爆破切口以上的结构体的平移和围绕质心的转动相关；构件塌落冲击破碎、解体的程度与构件的撞击速度有关；整体结构的破碎解体程度与机械能的变化和转化有关，机械能损失率大，破碎充分；结构整体的塌落速度及动能与塌落冲击振动的强度相关。

实例1：高耸结构爆破倒塌的摄影测量分析

高耸结构包括烟囱、水塔、电视塔等。广州造纸厂100m高钢筋混凝土高烟囱多段折叠控制爆破拆除，就应用了摄影测量分析方法。烟囱四周环境是：北离锅炉房24m，东离冷却塔49m，冷却塔以东是热电厂，东离造纸大道地下两条钢筋混凝土方形水管距离分别为37.3m和45.7m，东侧15m～30m之间有一条电缆沟；南离地下水管5m，南离油罐及油管40m，油罐以南是污水处理厂；西离架空管架33m，离化水车间43m。周边没有倒塌的空间，所以采用3段折叠爆破，分别在+60.2m处开设向东的爆破切口、+30.2m处开设向西的爆破切口、+0.5m处开设向东的爆破切口。爆破倒塌过程中，烟囱形成“之”字形，安全塌落到容许范围，没有对周边建构筑物和设施构成危害。例如烟囱的最上面的60.2～100m段，从高处塌落的过程中，摄影畸变最大。在摄影图像中，随着此段烟囱体的下降，图像中的烟囱体的尺寸越来越大，但实际上却是同一个物体，在实物空间是等大小的。图像中影像的大小与实物大小之间并非简单的等比例关系，随着实物的空间位置变化，各处的比例不断变化。此摄影测量分析系统采用单机摄影测量分析系统，对图像进行解析，消除了摄影畸变，将图像中的影像转换到实物空间，还原其真实的倒塌过程，在对爆破倒塌的力学机理以及倒塌规律进行分析。基于上述摄影测量分析方法取得的成果，为后续的高耸构筑物的精准控制爆破提供了设计和分析的依据。

实例2：筒仓结构爆破倒塌的摄影测量分析

筒仓结构包括冷却塔、水泥熟料仓等。陕西省汉中市略阳县大唐略阳电厂84.8m高双曲线冷却塔爆破拆除应用了摄影测量分析方法。该塔周边环境比较复杂，北侧46m为山洪沟，90m为变电所；南侧32m为行政综合楼和小车库；东侧95m为家属楼，103m为八渡河；西南侧33m为土建维修车间。大型筒仓结构，爆破倒塌过程中容易出现翘曲失稳的现象，结构塌落过程中不再保持原结构的外形，会发生扭转、凹陷等现象。通过摄影获得两维的图像，必须通过此摄影测量分析方法，实现图像成像过程的反转，获得实物的实际翘曲、扭转、凹陷情况的数据，进而在对爆破倒塌的力学机理以及倒塌规律进行分析。此摄影测量分析系统采用双机同步摄影分析系统，将二维的像空间转换到三维的实物空间，详细地表述了冷却塔翘曲失稳过程中的变形、扭转、凹陷等现象。基于上述双机同步摄影测量分析方法取得的成果，为后续大型筒仓购筑物的精确控制爆破提供了设计和分析的依据。

实例3：框架结构爆破倒塌的摄影测量分析

广州市恒运电厂办公楼爆破拆除工程应用了摄影测量分析方法。该办公楼系框架结构，采用定向爆破拆除技术。本爆破工程中，考虑到结构本身、爆破切口形状、起爆顺序的对称性，结构倒塌过程中不会发生扭转现象，所以采用单机摄影测量分析系统。因此，将建构筑物的倒塌过程简化成为二维运动，将摄影机的镜头垂直对准侧面(即竖直方向和定向倾倒方向构成的平面)拍摄其倒塌过程。根据图像解析原理，对于某二维平面图像，至少给定4个参考点的空间坐标，就可计算出空间变换矩阵，进而获得图像中各点的实物空间坐标。此空间变换矩阵与摄影点距离拍摄物体的远近无关，消除了摄影测量图像中的畸变效应，例如“近大远小”现象，准确测量建构筑物的倒塌过程，从而对倒塌过程进行系统、可靠的定量分析。拍摄过程中，摄影机的定位不变，故不必每一幅图像都指定参考点并给出其空间坐标，就可计算出建构筑物倒塌过程中的任意一张图像的实物空间坐标。基于上述图像处理原理以及非量测用摄影机采集到的一系列建构筑物倒塌过程的图像的特点——摄影坐标定位相同，编写图像批处理程序，对建构筑倒塌过程的运动轨迹进行测量。基于上述摄影测量分析方法，并与建构筑物倒塌过程的各受力状态进行了对比分析，提出将框架结构的建构筑物的倒塌过程分为爆破切口形成阶段、自由落体阶段、冲击撞地阶段和转动坍落阶段。根据摄影测量分析获得的建构筑物倒塌过程中的姿态及力学参数，对建构筑物爆破拆除过程中后坐现象的形成过程和机理进行了分析，并探讨了建构筑物倒塌过程中的势能、动能和机械能的变化和转化的过程。这些分析成果是框架结构爆破拆除中的力学机理分析、工程经验总结、科学模拟计算的重要依据。

实例4：剪力墙结构爆破倒塌的摄影测量分析

山东省青岛远洋宾馆爆破拆除工程应用了摄影测量分析方法。该大楼系剪力墙结构，采用双向交错折叠爆破技术。根据周边环境，如果采取单切口定向爆破，倾倒长度(指倒塌方向的爆堆长度)大于允许倒塌范围的长度。大楼高度为54.4m，远大于大楼南侧允许的坍塌范围25m；而大楼东侧的北边5m处为地下停车场，更没有倒塌空间。如果采用原地坍塌爆破，能够很好的控制倾倒长度，但是爆堆要向背后和两侧拓展，即所谓的后堆宽度和最大侧堆宽度较大，会危及北侧5m处的地下停车场和东侧6m处的在建远洋大厦。所以，本工程综合运用同向双切口折叠爆破技术、异向双切口折叠爆破技术和原地坍塌爆破技术，成功地控制爆堆范围，使其满足周边的倒塌场地要求，确保周边建构筑物及设施的安全。

大楼东侧部分(13层)，上切口(8～10层)和下切口(1～4层)均向南定向折叠倒塌，将爆堆控制在大楼南侧容许的倒塌范围内。双切口同向折叠爆破，既利用折叠爆破的原理控制了倾倒长度；又利用了定向爆破机理，准确定向并控制后坐，控制爆堆向背后(北侧)和两侧(主要是东侧)的拓展宽度，不危及北侧的地下停车场和东侧的在建远洋大厦。大楼西侧部分(15层)，如上下两个切口均向南定向折叠倒塌，很难将爆堆控制在大楼南侧20m范围内；所以采取异向双切口折叠爆破技术，上切口(8～10层)向北折叠倒塌，下切口(1～4层)向南折叠倒塌，同时利用大楼西半部分南北两侧的倒塌场地。另外，在上下切口之间的第6层，采取了原地坍塌爆破技术，破坏5～7层结构的整体性，使第6层受冲击解体压缩，进一步控制爆堆南向的倾倒长度，确保香港中路的交通畅通和沿线的市政管线安全。

考虑到采用双向交错折叠爆破技术，大楼的倒塌运动过程复杂，采用双机同步摄影测量，再对爆破倒塌的力学机理以及倒塌规律进行分析。双机同步摄影测量分析成果，为后续的剪力墙结构和框架-剪力墙结构的精准控制爆破提供了设计和分析的依据。

Claims (6)

1、一种建构筑物爆破倒塌过程的摄影测量分析方法，其包括以下步骤：(1)、选用达到摄影测量精度要求的非量测用数码摄影机，根据建构筑物的结构特点和爆破方案，选择单机摄影测量或双机同步摄影测量，布置初始控制点，获取摄影图像，追踪初始控制点；(2)、利用图像解析法，对摄影图像进行空间解析，消除摄影的畸变效应；(3)、基于摄影测量分析获得的实物空间数据，对建构筑物爆破倒塌过程进行定量分析。

2、如权利要求1所述的一种建构筑物爆破倒塌过程的摄影测量分析方法，选择能较明显地反应倒塌方向的摄影方向和摄影距离，在单机摄影测量时，摄像机要垂直于定向方向，正对着拟爆破的建构筑物，双机同步摄影测量时，两台摄像机需要呈一定的拍摄角度。

3、如权利要求1所述的一种建构筑物爆破倒塌过程的摄影测量分析方法，所述的选择单机摄影测量或双机同步摄影测量依据是，如果建构筑物结构比较对称，定向方向比较准，采用单机摄影测量，将摄影测量分析简化为二维空间坐标解析，对于结构不对称或者爆破方案不对称的工程，容易发生偏转或扭转，宜选用双机同步摄影测量，进行三维空间坐标解析。

4、如权利要求1所述的一种建构筑物爆破倒塌过程的摄影测量分析方法，所述布置初始控制点要结合摄影测量分析的内容和计算过程，根据直接线性变换解法的基本原理，两台摄影机同步摄影测量，至少需要6个初始控制点；单机摄影测量，至少需要4个初始控制点；两台摄影机同步摄影测量时，控制点不得布置在任意方向的同一平面内；单机摄影测量时，控制点不得布置在任意方向的同一直线上。

5、如权利要求1所述的一种建构筑物爆破倒塌过程的摄影测量分析方法，所述获取摄影图像步骤是拍摄建构筑物的倒塌过程获得影像文件，再通过多媒体图像处理软件将其分解为一幅幅图像；单机摄影测量时，形成等时差间隔的一幅幅描述爆破倒塌过程的图像；双机摄影测量时，获得等时差间隔的立体相对，每个立体相对的采集时间必须同步；所述追踪初始控制点，进行解析变换是追踪图像或立体像对的初始控制点，通过直接线性变换建立了像点的坐标(x，y)与物方空间坐标(X，Y，Z)的直接的线性关系，进而获得建构筑物爆破倒塌过程中控制点的物方空间坐标，为分析爆破效果提供基本参数，其步骤是：计算构件的位移、速度、加速度三个基本物理量，位移包括构件或爆破切口以上的结构体的质心的平移和围绕质心转动；位移对时间求导，获得构件或爆破切口以上的结构体的质心的平移速度和转动速度；速度对时间求导，获得构件或爆破切口以上的结构体的质心的平移加速度和转动加速度。

6、如权利要求1所述的一种建构筑物爆破倒塌过程的摄影测量分析方法，所述基于摄影测量分析获得的实物空间数据，对建构筑物爆破倒塌过程进行定量分析步骤包括：

(1)分析爆破倒塌过程的力学机理

根据摄影测量分析获得的建构筑物倒塌过程的构件或部分结构体的运动学和动力学参数，包括广义质量、广义位移、广义速度、广义加速度，计算倒塌过程中的受力状况、爆破后坐、倒塌长度、动能、势能、机械能等引申物理量的变化过程；

(2)分析爆破效果和规律

通过基本运动学、动力学参数和引申物理量，并结合实际爆破效果，得出爆破规律，对爆破效果的关键评价因素进行定量分析。

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