一種隧道輪廓挖填量普通數(shù)碼相機(jī)任意攝影測算方法
【專利說明】-種隧道輪廓挖填量普通數(shù)碼相機(jī)任意攝影測算方法 -、技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種隧道輪廓挖填±石方量測算方法，特別是一種隧道輪廓挖填量普 通數(shù)碼相機(jī)任意攝影測算方法。 二、技術(shù)背景
[0002] 在隧道設(shè)計施工過程中，隧洞斷面的測量是一個基本的問題。目前在隧道測量中， 廣泛應(yīng)用于實際操作的方法主要有激光經(jīng)紳儀交會法、支距法及求積儀法等傳統(tǒng)方法，尚 在實驗中的攝影測量法測量隧道也僅僅局限在單片測量階段，難W取得實質(zhì)性的進(jìn)展，該 就為隧道施工測量過程帶來了很大的麻煩：
[0003] ①采用傳統(tǒng)的隧道測量方法進(jìn)行隧道斷面測量，耗時很多，工作量較大，測量工作 效率較低；
[0004] ②長時間在未經(jīng)襯擱的隧道內(nèi)進(jìn)行施工測量工作，還要時刻面臨各種危險的突發(fā) 情況；
[0005] ⑨采用單片攝影測量法采集隧道影像后的內(nèi)業(yè)處理操作復(fù)雜，過程繁瑣，任務(wù)量 較大，且精度較低。
[0006] 因此，現(xiàn)在的隧道測量是一個較為繁雜的問題，現(xiàn)階段隧道測量方式，無論是傳統(tǒng) 的激光經(jīng)紳儀交會法、支距法及求積儀法，還是研究中的單片攝影測量方法，都存在著很大 的局限性和復(fù)雜性，該都為我們實際隧道施工測量帶來了很多的麻煩和不便。 H、
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 在隧道施工測量中，為了克服目前采用的激光經(jīng)紳儀交會法、支距法、求積儀法W 及研究中的單片攝影測量法所存在的不可避免的麻煩和限制，本發(fā)明的目的是提供一種隧 道輪廓挖填量普通數(shù)碼相機(jī)任意攝影測算方法。
[000引本發(fā)明的目的是該樣實現(xiàn)的：
[0009] 首先，將特定光源和標(biāo)準(zhǔn)長度尺M(jìn)(該尺左右長度為Im)安置在隧道待測斷 面正下方，在隧洞中屯、軸線上架設(shè)豎直放置的兩個檢校過的普通數(shù)碼相機(jī)，其中，光源 與普通數(shù)碼相機(jī)均在隧洞斷面中屯、軸線上，且數(shù)碼相機(jī)與待測斷面之間保持一定的距 離，W便拍攝隧道斷面全輪廓；其次，在光源照亮隧洞斷面輪廓時，豎直放置的兩相機(jī)同 時拍攝隧洞全貌（包括標(biāo)準(zhǔn)長度尺），得到待測隧道斷面的立體像對，并W隧道待測斷 面正下方一點0為原點建立物方坐標(biāo)系；再次，利用數(shù)學(xué)模型
【主權(quán)項】
1. 一種隧道輪廓挖填量普通數(shù)碼相機(jī)任意攝影測算方法，其特征是；首先，將特定光 源和標(biāo)準(zhǔn)長度尺（該尺左右長度為Im)安置在隧道待測斷面正下方，在隧洞中屯、軸線上架 設(shè)豎直放置的兩個檢校過的普通數(shù)碼相機(jī)，其中，光源與普通數(shù)碼相機(jī)均在隧洞斷面中屯、 軸線上，且數(shù)碼相機(jī)與待測斷面之間保持一定的距離，W便拍攝隧道斷面全輪廓；其次，在 光源照亮隧洞斷面輪廓時，豎直放置的兩相機(jī)同時拍攝隧洞全貌（包括標(biāo)準(zhǔn)長度尺），得到 待測隧道斷面的立體像對，并W隧道待測斷面正下方一點為原點建立物方坐標(biāo)系；再次，利 用數(shù)學(xué)模型①
聯(lián)立，其中，A 1、入2 為矩陣縮放系數(shù)，R。l、RKl、R42、R。2、RK2為像片繞軸的旋轉(zhuǎn)矩陣，（AX，AY，A幻為坐標(biāo) 增量，（u，v)和（U'，v')為目標(biāo)點像方坐標(biāo)，f為相機(jī)焦距，通過泰勒級數(shù)展開化及對兩 張像片的矩陣旋轉(zhuǎn)變換，可確定兩相機(jī)拍攝時的9個參數(shù)，即A、《1、K 1、《2、11^2、K 2、b,、 by、lv其中，入為旋轉(zhuǎn)矩陣的縮放系數(shù)，《1、Ki、《2、ilv Kg為兩個像片的旋轉(zhuǎn)角，bx、by、 b,為兩像片的基線偏量；然后，利用數(shù)學(xué)模型⑨
W及求 得的9個參數(shù)，就可確定隧洞斷面上任意待測點的物方坐標(biāo)狂1，Yi，Zi) (i = 1，2, 3…，n); 最后，將實際測得的輪廓位置與設(shè)計的隧洞輪廓位置相比較，得到隧洞斷面的超、欠尺寸和 面積，進(jìn)而可確定待測隧道的挖、填±石方量。

【專利摘要】本發(fā)明公開了一種隧道輪廓挖填量普通數(shù)碼相機(jī)任意攝影測算方法。該發(fā)明是將特定光源和標(biāo)準(zhǔn)長度尺安置在隧道待測斷面正下方，在隧洞中心軸線上架設(shè)豎直放置的兩個檢校過的普通數(shù)碼相機(jī)；在光源照亮隧洞斷面輪廓時，兩相機(jī)同時拍攝隧洞輪廓全貌，得到待測隧道斷面的立體像對，并以隧道待測斷面正下方一點為原點建立物方坐標(biāo)系；通過泰勒級數(shù)展開以及對兩張像片的矩陣旋轉(zhuǎn)變換，可確定兩相機(jī)拍攝時的9個參數(shù)；利用數(shù)學(xué)模型以及求得的9個參數(shù)，就可確定隧洞斷面上任意待測點的物方坐標(biāo)(Xi，Yi，Zi)(i＝1，2，3…，n)；將實際測得的輪廓位置與設(shè)計的隧洞輪廓位置相比較，得到隧洞斷面的超、欠尺寸和面積，進(jìn)而可確定待測隧道的挖、填土石方量。
【IPC分類】G01C11-00, G01C7-06
【公開號】CN104596478
【申請?zhí)枴緾N201510046808
【發(fā)明人】馮仲科, 劉金成
【申請人】北京林業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年1月30日