略說(shuō)新型攝影技術(shù)的運(yùn)用

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1活動(dòng)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

事先測(cè)定這些控制點(diǎn)的坐標(biāo)，將此種控制架連同被攝物體一起拍攝時(shí)，即可將被攝物體納入到活動(dòng)控制架所規(guī)定的坐標(biāo)系內(nèi)，測(cè)定相應(yīng)目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)，求算所需要的數(shù)據(jù)、圖形。實(shí)際應(yīng)用中，有時(shí)還需將控制架坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到實(shí)際工程坐標(biāo)系，獲取目標(biāo)物在工程坐標(biāo)系下的有關(guān)數(shù)據(jù)、圖形。活動(dòng)控制系統(tǒng)需要帶到野外施工現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)常會(huì)被移動(dòng)、搬遷或拆裝，因此活動(dòng)控制系統(tǒng)的制作應(yīng)遵循結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、攜帶輕便、快速拆裝和控制點(diǎn)標(biāo)志清晰等原則。

2活動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制作與檢驗(yàn)

2.1活動(dòng)控制架的設(shè)計(jì)與制作

選材理由:鋁合金水準(zhǔn)尺手感舒適，結(jié)構(gòu)合理，攜帶輕便(密度為鐵或銅的1/3);鋁合金抗震性能好，長(zhǎng)途運(yùn)輸不易變形;鋁合金水準(zhǔn)尺本身具有量測(cè)功能，其上的刻度可以直接作為活動(dòng)控制架控制點(diǎn)標(biāo)志;水準(zhǔn)尺分劃呈黑白色印制而成，成像清晰，便于后續(xù)的圖像處理，而且同根尺上的控制點(diǎn)間距離已知，可直接用于檢核量測(cè)距離的精度;⑤鋁合金材質(zhì)具有較高的耐蝕性。保證有效的控制面積，選擇矩形作為活動(dòng)控制架的基本形狀。水準(zhǔn)尺是中空結(jié)構(gòu)，為保證整個(gè)控制架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在尺子兩端用規(guī)格為16cm×8cm×4cm的聚丙烯塑料(這種材料質(zhì)輕、硬度大、不易變形)連接，將塑料連接塊伸入到尺子一端，在尺子外側(cè)用鋼制的墊片配合螺絲固定，再用鋼質(zhì)柱形螺栓將尺子兩兩連接，用錐銷(圖2)強(qiáng)制固定，以保證整個(gè)控制架的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，整個(gè)活動(dòng)控制架范圍為3.2m×3.2m，重僅11kg?？焖倨囱b設(shè)計(jì)是活動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。整個(gè)系統(tǒng)可以靈活拆裝，運(yùn)輸時(shí)，可以把活動(dòng)控制架對(duì)角的螺栓和四個(gè)角的錐銷拆卸下來(lái)，這樣四根尺子就成了兩組尺子，轉(zhuǎn)動(dòng)尺子，使各組的兩根尺子重疊(圖4)，這樣攜帶更加方便，一個(gè)人就能輕松搬動(dòng)。在測(cè)量時(shí)，將活動(dòng)控制架處于自然狀態(tài)下輕靠在被測(cè)物體上，除自身重力外不施加任何外力和壓力。取水準(zhǔn)尺黑面每個(gè)“E”形刻度的拐角作為控制點(diǎn)標(biāo)志(圖5)。每根水準(zhǔn)尺上有30個(gè)這樣的刻度標(biāo)志，這樣整個(gè)控制架共選取了120個(gè)控制點(diǎn)。

2.2活動(dòng)控制架穩(wěn)定性檢驗(yàn)

由于兩次拆裝活動(dòng)控制架的位置和姿態(tài)發(fā)生改變，無(wú)法直接比較點(diǎn)位坐標(biāo)，因此，把兩次測(cè)得的測(cè)站坐標(biāo)系下的坐標(biāo)都轉(zhuǎn)換到活動(dòng)控制架坐標(biāo)系下?；顒?dòng)控制架坐標(biāo)系定義為:以1尺的0000點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，1尺0000點(diǎn)與2000點(diǎn)連線方向?yàn)閄軸方向，3尺的0000點(diǎn)與X軸構(gòu)成XOY平面，垂直于此XOY平面的法向量為Z軸方向。采用軸對(duì)準(zhǔn)法［進(jìn)行測(cè)站坐標(biāo)系與活動(dòng)控制架坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。設(shè)免棱鏡全站儀極坐標(biāo)法測(cè)得的1尺0000點(diǎn)、2000點(diǎn)和3尺的0000點(diǎn)的測(cè)站坐標(biāo)系下坐標(biāo)分別為(Xi，Yi，Zi)(=1，2，3)，則它們對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換后的活動(dòng)控制架坐標(biāo)系下的坐標(biāo)分別為零，尺度保持不變，即λ=1。測(cè)站坐標(biāo)系需經(jīng)過(guò)平移(X0，Y0，Z0)、旋轉(zhuǎn)εz、εy、εx得到活動(dòng)控制架坐標(biāo)系，顯然，X0=X1，Y0=Y1，Z0=Z1。旋轉(zhuǎn)角度可由公式求出:將計(jì)算出的轉(zhuǎn)換參數(shù)代入三維坐標(biāo)相似變換公式，即可得到活動(dòng)控制架坐標(biāo)系下的控制點(diǎn)坐標(biāo)。為區(qū)分不同尺上相同讀數(shù)的控制點(diǎn)，在每個(gè)目標(biāo)點(diǎn)號(hào)基礎(chǔ)上加上n×10000(n=1，2，3，4)，這樣控制點(diǎn)點(diǎn)號(hào)均由5位數(shù)構(gòu)成。如21500控制點(diǎn)，代表2號(hào)尺上讀數(shù)為1500的“E”的角點(diǎn)。采用免棱鏡全站儀極坐標(biāo)法分別測(cè)量?jī)纱尾鹧b后的控制點(diǎn)，再按上述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法得到的活動(dòng)控制架下控制點(diǎn)坐標(biāo)根據(jù)m=［dd］/2槡n算出室內(nèi)兩次拆裝活動(dòng)控制架上控制點(diǎn)測(cè)量的平面中誤差為±1.5mm，高程中誤差為±1.4mm，點(diǎn)位中誤差為±2mm。2.2.2室外檢驗(yàn)為進(jìn)一步檢驗(yàn)活動(dòng)控制架的穩(wěn)定性，按照室內(nèi)測(cè)量操作步驟，選取長(zhǎng)春市郊的某廢棄采石場(chǎng)在室外進(jìn)行了一次穩(wěn)定性檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)。在野外選擇一個(gè)土質(zhì)堅(jiān)硬、視野開(kāi)闊的地方架設(shè)儀器，以某一固定方向由羅盤(pán)測(cè)得的真方位角定向(經(jīng)過(guò)磁偏角校正)，這樣建立的以過(guò)測(cè)站點(diǎn)的真北方向?yàn)閄方向，天頂方向?yàn)閆方向的左手坐標(biāo)系作為野外工程坐標(biāo)系。由此測(cè)得活動(dòng)控制架上任意三點(diǎn)的坐標(biāo)。用這三點(diǎn)的野外實(shí)測(cè)坐標(biāo)和活動(dòng)控制架自身坐標(biāo)系下的坐標(biāo)求取兩坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)換參數(shù)，進(jìn)而通過(guò)三維坐標(biāo)變換求得野外工程坐標(biāo)系下活動(dòng)控制架上所有控制點(diǎn)的坐標(biāo)。求得的控制點(diǎn)工程坐標(biāo)系坐標(biāo)與野外實(shí)測(cè)的控制點(diǎn)工程坐標(biāo)系坐標(biāo)對(duì)比研究結(jié)果表明，野外環(huán)境下活動(dòng)控制架的變形很小，根據(jù)公式m=［vv］槡/n計(jì)算野外環(huán)境下點(diǎn)位中誤差為±3.5mm，近景攝影測(cè)量規(guī)范中規(guī)定，中精度被測(cè)目標(biāo)的點(diǎn)位中誤差應(yīng)在5mm以內(nèi)。因此，該活動(dòng)控制系統(tǒng)可作為近景攝影測(cè)量獲取低矮邊坡巖體結(jié)構(gòu)面信息的有效控制。

3結(jié)論

經(jīng)試驗(yàn)表明，所制作的活動(dòng)控制架在室內(nèi)點(diǎn)位中誤差為±2mm;野外環(huán)境下，活動(dòng)控制點(diǎn)位中誤差為±3.5mm。所制作的活動(dòng)控制架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，攜帶輕便，控制面積大，控制點(diǎn)數(shù)量多，控制點(diǎn)標(biāo)志成像清晰，能夠滿足近景攝影測(cè)量的精度要求，可用于低矮邊坡巖體結(jié)構(gòu)面測(cè)量。

作者：馬麗霞王鳳艷張?jiān)獑挝唬杭纸ㄖ髮W(xué)