[发明专利]一种相似材料沉降监测方法

说明书

技术领域

本发明属于测绘设备领域，具体而言涉及一种相似材料沉降监测方法。

背景技术

沉降监测是测绘科技工作者长期以来探索的重要内容，由于变形体发生变化的机理复杂多样，虽然科学技术的发展日新月异，但仍然无法深入变形体内部进行精确的变形监测。为进一步研究变形体的变形机理，采用在实验室做形似模拟材料试验的方法，可方便的监测变形体内部变形规律。在相似材料模型实验位移测定的传统方法中，经纬仪或全站仪测量法以及透镜放大测量法等外业工作量大，测量精度较低；精密水准仪与百分表等只能测定模型的下沉值，专用摄影设备测量方法作业过程复杂，不便于推广应用；三维激光扫描新技术虽已广泛应用于三维实体量测中，但其坐标测定精度仅为±(1～2)mm，难以满足模型实验要求。

随着计算机技术和摄影测量技术的快速发展，摄影测量已从解析发展到数字化阶段，并且以其速度快、周期短、效率高、精度好、现势性强、自动化程度高、使用方便等优点，在高精度三维测量以及变形监测等领域得到了广泛应用。近年来最新的数字摄影测量技术通过一定的技术设计，既能满足平面精度要求，又可以在高程上达到变形观测的特殊要求。而且采用非量测相机除了拥有量测相机的瞬间获取被测物体大量信息、非接触性量测手段、不伤及测量目标、不干扰被测物自然状态、可在恶劣条件下作业等优点外，还拥有体积小、重量轻、价格低廉、应用灵活方便、聚焦范围广、可以随意定向等自身特点。

随着计算机和CCD技术的发展，较大面阵高分辨率的数码相机已成为获取摄影测量数据的重要设备。由于普通数码相机的非量测性及镜头存在的光学畸变性，在应用于数字摄影测量时必须进行畸变监测并对像点坐标进行畸变改正。在数码相机畸变监测过程中，畸变改正的精度主要取决于数字影像控制点的定位精度。当控制点影像定位精度达到亚像素级时，可使畸变差纠正后的像平面坐标精度达到0.15像素左右。因此，数码影像的残余畸变差与数码相机阵列数(即分辨率)及摄影比例尺呈反比。

发明内容

本发明的目的是提供一种成本低，设备简单，误差低的相似材料沉降监测设备。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案。

本发明一方面涉及一种相似材料沉降监测方法，其特征在于采用的检测设备包括至少四部分：照相机或摄相机、中间带有至少一个圆孔的纸，以及带有针和圆帽的图钉，所述圆孔周围对称的设置圆形的点，圆点可自动读取，全自动完成数据处理，极大的提高了工作效率；圆孔的直径大于相似材料的预期沉降值，纸固定在支架上，图钉的圆帽颜色与相似材料的颜色具有反差，纸上圆点的颜色与纸的颜色具有反差，所述的照相机或摄相机的镜头对准圆孔；所述的支架可以进行上下左右调节。

在本发明的一个优选实施方式中，所述设备还包括进行图像处理和计算的计算机。

在本发明的一个优选实施方式中，其特征在于所述的纸为浅色或白色相纸，所述的纸上的点为黑色圆点。

在本发明的一个优选实施方式中，所述的图钉圆帽为红色。

在本发明的一个优选实施方式中，所述的图钉圆帽上设有标记点。

在本发明的一个优选实施方式中，所述的监测设备上圆孔的直径为相似材料预期沉降值的两倍。

在本发明的一个优选实施方式中，所述的设备还包括与照相机或摄相机相连的电脑，所述的电脑中安装有数据处理软件，该软件通过自动颜色识别，自动读取黑色圆点以及图钉圆帽的圆心坐标，以黑色圆点的圆心坐标作为参考，自动计算图钉圆帽圆心坐标的位移以得到相似材料的沉降值。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图：1挡板、2相纸、3孔、4图钉、5黑色圆点

图2为图1的部分放大图。

具体实施方式

在相纸中间挖出一个空心圆孔，圆孔的直径以相似材料预期沉积的2倍为宜，在圆孔的四周对称的标记上大小一致的黑色圆点，规格为2mm×2mm，控制格网尺寸为60，80，100mm(如图1所示)。将相纸固定到铝制材料横梁上，横梁则固定在模型两侧挡板上，固定控制格网时，使圆孔的上部靠近测点标志，以保证测点有足够的下沉空间。测点标志为一小红点。在圆形孔的中间安置图钉，从相纸的圆孔处垂直插入相似材料表面，帽顶面露出材料表面，与固定在梁上的控制格网纸处在同一平面内，根据监测需要可在横梁上均匀分布上述多张相纸。采用佳能数码相机(型号Canon EOS450D、传感器尺寸22.2×14.8mm、有效像素数1220万、最高分辨率4272×2848)拍摄，拍摄距离一般在200～500mm，镜头对准图钉，保证相纸布满整个影像。