摘 要：近年來(lái)，隨著現(xiàn)代化城市的發(fā)展，各種工程建筑物對(duì)變形監(jiān)測(cè)的精度要求越來(lái)越高，原有的地面攝影測(cè)量已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代化城市建筑的要求，數(shù)碼相機(jī)和計(jì)算機(jī)軟硬件的發(fā)展，帶來(lái)了攝影測(cè)量技術(shù)的新發(fā)展——數(shù)字近景攝影測(cè)量，數(shù)字近景攝影測(cè)量憑借著高精度、實(shí)時(shí)性、非接觸性等特點(diǎn)，成為了現(xiàn)代變形監(jiān)測(cè)的重要手段之一，下面將簡(jiǎn)單闡述攝影測(cè)量在變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用及精度分析。

關(guān)鍵詞：攝影測(cè)量；變形測(cè)量；精度分析

攝影測(cè)量學(xué)屬于地球空間信息科學(xué)的范疇，是研究利用攝影手段獲得被測(cè)物體的圖像信息，從幾何和物理兩方面進(jìn)行分析處理，對(duì)所攝對(duì)象的本質(zhì)提供各種信息的一門學(xué)科。攝影測(cè)量學(xué)是利用光學(xué)攝影機(jī)進(jìn)行攝影的像片，來(lái)研究和確定被測(cè)物體的大小、形狀、性質(zhì)、位置以及相互關(guān)系，并進(jìn)行記錄、分析和表達(dá)的一門科學(xué)和技術(shù)。

攝影測(cè)量學(xué)按照距離的遠(yuǎn)近分為：航天、航空、地面、近景和顯微攝影測(cè)量；按照用途可分為：地形攝影測(cè)量、非地形攝影測(cè)量與遙感；按照處理手段可分為：模擬、解析和數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量。

現(xiàn)代攝影測(cè)量學(xué)的研究方向是利用航空影像和衛(wèi)星高分辨率影像的數(shù)據(jù)源，來(lái)擴(kuò)展計(jì)算機(jī)立體像對(duì)的相關(guān)理論與算法，并發(fā)展立體幾何模型的確定和精化的新方法，以及研究相對(duì)困難地區(qū)的數(shù)字立體測(cè)圖技術(shù)；研究地面或近景攝影測(cè)量，在現(xiàn)代化生產(chǎn)過(guò)程中，如變形監(jiān)測(cè)及土木工程中的問(wèn)題。文章主要闡述攝影測(cè)量學(xué)在變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。

變形的定義：指的是變形體在各種載荷的作用下，大小、形狀及位置在時(shí)間和空間上的變化。而變形監(jiān)測(cè)又稱變形測(cè)量或者變形觀測(cè)，變形測(cè)量是對(duì)設(shè)置在變形體上的觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行周期性地反復(fù)觀測(cè)，求得觀測(cè)點(diǎn)在各周期內(nèi)相對(duì)于第一次觀測(cè)時(shí)的點(diǎn)位或高程的變化量。雖然地面攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用在變形監(jiān)測(cè)中的時(shí)間較早，但是由于這種技術(shù)的攝影距離過(guò)遠(yuǎn)，而且絕對(duì)精度低，使其應(yīng)用受到限制，以往僅應(yīng)用于塔樓、煙筒、高聳雕像、水壩砸門等的變形監(jiān)測(cè)。隨著近幾年數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量和近景攝影測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，逐漸取代了原有的地面攝影測(cè)量技術(shù)，為攝影測(cè)量技術(shù)在變形監(jiān)測(cè)中更好的應(yīng)用開拓了值得矚目的前景，是變形監(jiān)測(cè)未來(lái)發(fā)展的新趨勢(shì)。

利用數(shù)字近景攝影測(cè)量技術(shù)進(jìn)行變形測(cè)量比其它測(cè)量手段有著明顯的優(yōu)點(diǎn)：數(shù)字近景攝影測(cè)量是一種瞬間得到被攝物體物理信息和幾何信息的測(cè)量技術(shù)，非常適用于觀測(cè)點(diǎn)眾多的目標(biāo)，并且它是一種非接觸式的測(cè)量手段，非常適合監(jiān)測(cè)滑坡區(qū)、塌陷區(qū)等的變形作業(yè)。在利用高分辨率的數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行相似材料模型變形監(jiān)測(cè)時(shí)，可以利用DLT和自檢校光束法平差算法測(cè)定的觀測(cè)點(diǎn)三維空間坐標(biāo)的精度，是可以滿足礦山巖層和地表移動(dòng)相似材料模型觀測(cè)的要求。為礦山、土木工程等的實(shí)際作業(yè)提供了理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。在利用高分辨率的非量測(cè)普通數(shù)碼相機(jī)，采用非固定攝影站自由直接拍攝技術(shù)時(shí)，所測(cè)定的模型位移場(chǎng)的規(guī)律性是符合實(shí)際情況的，同時(shí)還可獲得不同時(shí)刻的影像數(shù)據(jù)，為研究變形動(dòng)態(tài)過(guò)程提供了大量的監(jiān)測(cè)信息。

近年來(lái)，由于攝影測(cè)量技術(shù)的飛速發(fā)展，尤其是數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)，使得攝影測(cè)量的方法越來(lái)越多地用于大型工程建筑物（例如大型水庫(kù)邊坡、高層及超高層建筑物等）的變形觀測(cè)。航空攝影測(cè)量也更多地用于較大范圍的地面變形測(cè)量，例如，測(cè)定由于礦山采礦而引起的山坡移動(dòng)。這些工程多數(shù)采用攝影測(cè)量方法，除了它本身優(yōu)點(diǎn)的原因外，更主要的原因是近幾年來(lái)攝影測(cè)量測(cè)定點(diǎn)位精度的明顯提高。而精度提高的關(guān)鍵因素是硬件的改進(jìn)（高分辨率的攝影主機(jī)和更加精密的測(cè)量?jī)x器），以及應(yīng)用軟件的快速發(fā)展?，F(xiàn)在由于計(jì)算機(jī)被廣泛的應(yīng)用，使得作業(yè)人員能夠采用嚴(yán)密的數(shù)學(xué)模型來(lái)模擬攝影測(cè)量中的系統(tǒng)誤差（攝影機(jī)鏡頭的畸變差及攝影底片的CCD面陣），可以采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法來(lái)評(píng)定觀測(cè)值的質(zhì)量和剔除粗差，保證測(cè)量成果的高可靠性。

變形觀測(cè)和其它的測(cè)量工作相比，變形觀測(cè)要求的精度較高，絕對(duì)精度為1mm或相對(duì)精度為10-6。制定規(guī)范的精度是很必要的，過(guò)高的精度要求會(huì)使測(cè)量工作變得困難復(fù)雜，成本也會(huì)增加，如果精度設(shè)定得太低，又會(huì)使變形分析變得困難，會(huì)使估計(jì)的變形參數(shù)誤差大，甚至?xí)玫藉e(cuò)誤的成果。變形體的大小、變形速率、使用的儀器和方法所能達(dá)到的實(shí)際精度，以及觀測(cè)目的等，這些因素決定了變形觀測(cè)的精度。一般來(lái)講，變形觀測(cè)如果是為了確保建筑物的安全，則其觀測(cè)的誤差應(yīng)小于允許變形值的1/10-1/20；如果是為了研究變形的過(guò)程，則其誤差應(yīng)比這個(gè)數(shù)值小得多，甚至應(yīng)采用目前測(cè)量手段和所使用的儀器所能達(dá)到的最高精度。測(cè)量精度要求比較高的，如地殼變形測(cè)量是用于預(yù)報(bào)地震、研究地震發(fā)生的機(jī)理及地震和地面變形的關(guān)系，多數(shù)情況下相對(duì)精度在10-6以上。變形觀測(cè)在精度要求上也有許多不同，對(duì)于不同類型的建筑物，變形觀測(cè)的精度要求也是不同的，而對(duì)于同類工程的建筑，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)、形狀的不同，要求的精度也不同，即使是同一建筑物，不同位置的精度要求往往也是不同的。對(duì)于普通的工業(yè)和民用建筑，變形觀測(cè)的主要內(nèi)容是垂直位移和水平位移。一般來(lái)講，對(duì)于大型的流水作業(yè)車間（如帶有鋼結(jié)構(gòu)、鋼混結(jié)構(gòu)的建筑物），要求變形觀測(cè)的成果能反映出2mm的沉陷量。

為了使攝影測(cè)量技術(shù)能更好的利用在變形測(cè)量中，下面分析一下影響攝影測(cè)量精度的基本因素和提高精度的具體措施：

影響精度的基本因素：主要是攝影測(cè)量系統(tǒng)的物理、幾何特征及多余觀測(cè)量和應(yīng)用的數(shù)學(xué)模型。（1）像片傾斜所引起的像點(diǎn)位移和地面起伏引起的投影差。（2）像點(diǎn)坐標(biāo)的量測(cè)，包括影像的內(nèi)定向、相對(duì)定向與絕對(duì)定向。（3）影像的分辨率，分為數(shù)字影像的分辨率、膠片影像的分辨率和掃描影像的分辨率。（4）像控點(diǎn)的實(shí)測(cè)精度和數(shù)量及分布。（5）變形測(cè)量中觀測(cè)點(diǎn)和變形點(diǎn)的布設(shè)。（6）攝影機(jī)和觀測(cè)儀器的選用。

提高攝影精度的措施：（1）利用數(shù)字空中三角測(cè)量輔助攝影測(cè)量，主要目的是為了影像的糾正、數(shù)字高程模型的建立和立體采集提供定向成果，需要注意的是空三測(cè)量的加密精度會(huì)直接影像前方交會(huì)的精度，同名像點(diǎn)的切準(zhǔn)精度也會(huì)影像最終的成圖精度。（2）像點(diǎn)坐標(biāo)的改正：物鏡畸變差分兩種，一種是徑向畸變差，另一種是切向畸變差，因?yàn)榍邢蚧儾钜葟较蚧儾钚?，所以一般情況下只測(cè)定徑向畸變差并進(jìn)行改正。（3）利用嚴(yán)密的共線方程光束法平差結(jié)算，所謂共線方程就是指中心投影的構(gòu)像方程，是解析空三測(cè)量光束法平差中的基本數(shù)學(xué)模型和構(gòu)成數(shù)字投影的基礎(chǔ)，在數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量中起著重要的作用。（4）控制點(diǎn)的數(shù)量及其分布，取決于變形體的預(yù)期精度、目標(biāo)復(fù)雜度和數(shù)據(jù)處理的方法，一般情況下要求均勻分布在全部測(cè)區(qū)內(nèi)，控制點(diǎn)越多，驗(yàn)測(cè)的精度越準(zhǔn)確。

隨著科技的進(jìn)步，我國(guó)也從工業(yè)化社會(huì)慢慢轉(zhuǎn)變成經(jīng)濟(jì)型社會(huì)，現(xiàn)代化的城市建設(shè)需要高科技的保證，數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量憑借著自身的優(yōu)勢(shì)在各種工程測(cè)量中占有重要的地位。

作者簡(jiǎn)介：孫佳（1981，1-），男，籍貫：黑龍江省雙鴨山市，現(xiàn)職稱：工程師，學(xué)歷：本科，研究方向：地理信息系統(tǒng)。