[发明专利]建构筑物爆破倒塌过程的摄影测量分析方法

说明书

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。