基于相机组网测量的大型结构变形监测技术与应用

传统摄影测量的经过长期发展已经形成较为完善技术框架和理论基础,但是难以突破观测范围及观测物距与测量分辨率及精度之间固有矛盾的限制,在解决大型工程和结构的变形监测过程中多点同步、实时动态、精密测量等问题时面临挑战。针对桥梁等大型结构,本文提出了一种新的摄像测量系统构型方式,能够解决测量范围、测量物距与相机物理分辨率之间的内在冲突,通过桥梁监测实验,证明了相机网络技术能够实现大型工程结构变形的精密动态观测。针对风电叶片监测问题,本文通过全局观测站和局部随动站的相机组网测量,能够同时观测风电叶片的全局运动和局部变形,获得精确的结果。相机组网极大拓展了传统摄像测量的能力和应用前景。

基于相机组网的测量误差传递机理及抑制方法

位移监测是结构健康监测最基础、最常规的任务之一。针对桥梁、隧道等长大线状结构形变监测,基于相机组网的位移传递测量是有效手段,但随着相机测站数量的增加,提点误差、模型简化等因素会导致相机网络的误差传递与累积,从而使得测量方程的病态程度增加,如何有效地抑制相机网络误差累积效应是该方法的关键问题之一。为此,本文对相机组网测量误差传递机理进行了系统分析,并提出一种基于误差系数的位移传递测量误差抑制方法,通过误差系数可以对网络测量误差直接进行表征。根据所构建的理论模型,优先在控制点处布置相机测站,尽可能在相机测站处增加标志点,并尽可能在相机测站间多布设标志点,以优化相机网络构型、提高测量精度,并在大跨度斜拉桥上对误差抑制方法进行了现场验证。结果表明,通过优化网络构型,相机网络的传递误差最高可被抑制79.19%。该研究可为相机组网测量在实际工程特别是长大线状结构形变测量中的应用提供有效的累积误差抑制和网络构型优化手段。