CN104197867A - 一种基于近景摄影测量技术的台阶面平整度统计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于近景摄影测量技术的台阶面平整度统计方法，采用近景摄影技术对爆后台阶面进行快速非接触测量，获取爆区台阶基础面空间三维信息，利用图像处理软件程序进行物像分析，获取台阶面所有点的三维坐标，建立台阶面三维DEM模型，生成台阶面空间三维影像。根据爆破设计资料和三维数据信息，建立设计预期达到的爆后基础面的空间平面函数，统计所有台阶面三维点到该平面的距离，并计算最高点到最低点的高差。其优点在于：本发明方法可以极大地提高平整度的统计精度，对于建立平整度评价体系，有重要意义；获取的三维数据资料，容易保存，有利于建立完整的数据库体系。

Description

一种基于近景摄影测量技术的台阶面平整度统计方法

技术领域

本发明涉及一种基于近景摄影测量技术的台阶面平整度统计方法，适用于采矿、水利水电、交通等岩土工程领域的台阶爆破爆后台阶面平整度的评价。

背景技术

在露天工程中，台阶爆破具有开采量大、作业简单、施工效率高等优点，已成为目前最常用的开挖手段。在台阶爆破中，由于爆破参数选择不当以及现场施工工艺的限制，会在台阶面上留下难以挖除的岩埂根底。爆破根底的存在，会严重影响铲装运输的效率，也会影响下一次爆破作业的实施。而对于一些关键部位或永久场地施工，爆破根底也会严重影响基础面的平整度，会极大地提高施工作业的成本。因此，在台阶爆破中，统计台阶面的平整度对于评价爆破效果有重要意义。

目前，在台阶面平整度的统计方法中，传统的方法是人工目测、现场影像估计以及皮卷尺测量测量。这些方法都存在着误差大、精度低等问题，同时需要大量的人力物力和工作时间，统计结果的可靠性也不高，仅仅能从宏观上去评价该次爆破作业的平整度效果。

近景摄影技术是通过近距离（小于100m）拍摄物体影像信息，来确定被测物体的位置、大小和形状的一种技术，其突出的优越性是非接触式的空间信息获取，极大的降低了外业的劳动量和危险性，变大量繁琐的野外施工测量为高效简单的室内图像处理，降低了工程成本，提高了设计和施工效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于近景摄影测量技术的台阶面平整度统计方法，提高平整度计算精度，有利于建立完整的数据库体系。

本发明的原理在于：采用近景摄影技术对爆后台阶面进行快速非接触测量，获取爆区台阶基础面空间三维信息，利用图像处理软件程序进行物像分析，获取台阶面所有点的三维坐标，建立台阶面三维DEM模型，生成台阶面空间三维影像。根据爆破设计资料和三维数据信息，建立设计预期达到的爆后基础面的空间平面函数，统计所有台阶面三维点到该平面的距离，并计算最高点到最低点的高差。

一种基于近景摄影测量技术的台阶面平整度统计方法，包括如下步骤：

（1）在摄影区布设3～4个控制点，并利用测站基点和全站仪测取控制点的坐标，形成控制点坐标文件；

（2）在上一层台阶面，从不同的角度拍摄待爆后台阶面的像片，利用数字摄影测量软件系统建立像物关系模型，获取拍摄区及其邻近区域的数字高程模型（DEM），在此基础上生成台阶面三维影像；

（3）通过数字摄影测量软件，获取爆区台阶面每一个点的空间三维坐标，导出三维点坐标信息；

（4）根据设计资料，建立设计预期达到的爆后台阶面三维空间平面函数，计算所有台阶面三维点到该平面的距离d_i；

（5）对统计的数据求平均值，获得台阶面整体平整度数值，结合台阶面最大高差，综合对爆破效果进行评价。

本发明基于近景摄影测量技术的台阶面平整度统计方法的优点是：

1、利用近景摄影测量技术可以解决以往台阶面平整度统计过程中以人工目测、图像估计、皮卷尺测量等手段中存在的误差大、劳动强度高、效率低下等问题；

2、本发明方法可以极大地提高平整度的统计精度，对于建立平整度评价体系，有重要意义；

3、采用数字近景摄影测量技术，可以获取更加完整的台阶面信息，建立DEM模型，生成台阶面三维影像资料，不仅可以使得平整度的评价更加直观，统计的高差资料，也更加可靠；

4、获取的三维数据资料，容易保存，有利于建立完整的数据库体系。

附图说明

图1为本发明的控制点及相机位置侧视图。

图2为本发明的控制点及相机位置俯视图。

图中，1为保留岩体；2为爆后台阶面；3为相机；4为相片摄影投影光线；5为控制点；6为设计预期基础面；7为台阶面上的点到预期基础面的距离；8为摄影基线。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进行进一步说明。如图1、图2所示，一种基于近景摄影测量技术的台阶面平整度统计方法，包括如下步骤：

（1）某水电站建基面台阶爆破后，将爆后台阶面渣堆清理干净，清除表面松动破碎岩块，留下完整的爆后台阶面。

（2）在该爆后台阶面上布置控制点，理论上只需要3个控制点即可，实际操作中往往布设4个以上的控制点以减小DEM模型的误差（控制点越多，图像匹配越容易，生成的DEM的误差也就越小）。对于控制点的选取，可以是突出的石头，也可以是用油漆等标识的测点。

（3）利用全站仪和测站基点，测量控制点坐标，并形成控制点坐标文件。

（4）在上一台阶面，从不同的角度以定焦距拍摄待该台阶面的像片对。近景摄影测量所使用的相机可以是量测相机也可以是非量测相机（相机需要进行畸变校正）。在拍摄的过程中必须保证相机焦距不变，两次拍摄点的连线（摄影基线）最好与台阶面接近平行，两拍摄点的距离不宜太远，以保证左右像片有较大的重合度。

（5）使用数字量测软件对像片对进行相对定向、绝对定向、生成核线、图像匹配和匹配结果编辑等操作，最终生成待开挖台阶面及其邻近区域的DEM模型（当相机的视场有限时，可以分区拍摄的，最后将各组生成的DEM单模拼接成整体DEM模型）。利用程序在DEM模型上，生成台阶面三维影像。

（6）通过程序获取台阶面上所有点的三维坐标，导出三维数据信息。

（7）根据设计资料，建立设计预期达到的爆后台阶面三维空间平面函数，计算所有台阶面三维点到该平面的距离d_i。

（8）将统计的高差数据求平均值，可得台阶面整体平整度数值，结合台阶面最大高差，综合对爆破效果进行评价。

（10）将台阶面影像资料、DEM资料、高差统计数据等存入数据库，以备查用。

Claims (1)

1.一种基于近景摄影测量技术的台阶面平整度统计方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）在摄影区布设3～4个控制点，并利用测站基点和全站仪测取控制点的坐标，形成控制点坐标文件；

（2）在上一层台阶面，从不同的角度拍摄待爆后台阶面的像片，利用数字摄影测量软件系统建立像物关系模型，获取拍摄区及其邻近区域的数字高程模型，在此基础上生成台阶面三维影像；

（3）通过数字摄影测量软件，获取爆区台阶面每一个点的空间三维坐标，导出三维点坐标信息；

（4）根据设计资料，建立设计预期达到的爆后台阶面三维空间平面函数，计算所有台阶面三维点到该平面的距离d_i；

（5）对统计的数据求平均值，获得台阶面整体平整度数值，结合台阶面最大高差，综合对爆破效果进行评价。