[发明专利]基于近景摄影测量的桥梁挠度测量系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量系统及测量方法，更确切地说，本发明涉及一种基于近景摄影测量的桥梁挠度测量系统及方法。

背景技术

桥梁挠度检测是在桥梁静载试验中针对其结构特点和承载能力对其运营状况进行评估的一项重要工作，公路管理养护部门通过实时掌握既有桥梁的健康状况能够有效地防止桥梁瞬间局部破坏、坍塌等重大事故现象。我国桥梁检测传统的检测方法通常需要利用百分表、位移计等仪器进行接触式测量工作，具有简便以及低成本等优点；但不可否认的是其人工操作量过大，对交通干扰严重，且当桥梁跨越江、河、山涧、铁路等障碍物时，由于不能布设固定支架，接触式位移测量仪器存在无法安装的困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术在特殊环境下接触式位移测量仪器无法安装的问题，提供了一种基于近景摄影测量技术的桥梁挠度测量系统，同时也提供了一种采用基于近景摄影测量技术的桥梁挠度测量系统的测量方法。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的基于近景摄影测量的桥梁挠度测量系统包括全站仪、1号单镜头反光摄影机、2号单镜头反光摄影机、工业控制计算机、4～5个置于桥墩上的控制点、6～8个置于立杆上的控制点和3个目标点。

全站仪安装在距桥梁为5～50m处，1号单镜头反光摄影机与2号单镜头反光摄影机基线距为1000mm～3000mm，水平交向角为40°～90°，距桥梁的拍摄距离为3～15m，拍摄仰角为0°～10°；3个目标点置于每一跨桥梁的2个支点位置和每一跨桥梁的跨中位置所对应的桥侧面处，4～5个置于桥墩上的控制点分布在每一跨桥梁下面的两个桥墩上，6～8个置于立杆上的控制点分布在3个目标点的下方与前方，6～8个置于立杆上的控制点处于4～5个置于桥墩上的控制点之间，且不在同一竖直的平面上，置于桥墩上的控制点与置于立杆上的控制点中的两个相邻的控制点之间的横坐标与纵坐标距离皆为50mm～1000mm，1号单镜头反光摄影机与2号单镜头反光摄影机分别和工业控制计算机采用USB信号线连接。

技术方案中所述的全站仪采用型号为NTS-340的全站仪，1号单镜头反光摄影机与2号单镜头反光摄影机结构相同，1号单镜头反光摄影机与2号单镜头反光摄影机皆采用型号为Canon60d的单镜头反光摄影机,1号单镜头反光摄影机与2号单镜头反光摄影机皆采用USB接口，安装有基于matlab平台开发的摄影测量桥梁挠度软件系统的工业控制计算机采用型号为ThinkPad T400的计算机，4～5个置于桥墩上的控制点、6～8个置于立杆上的控制点与3个目标点结构相同，皆采用黑白相间的回光反射标志，为平板式正方形结构件，边长为200mm。

一种采用基于近景摄影测量的桥梁挠度测量系统测量桥梁挠度的方法，其步骤如下：

1）测量人员选择控制点布设最佳位置：

控制点布设最佳位置选择为每一跨桥梁的2个支点位置所对应的桥侧面处、每一跨桥梁的跨中位置所对应的桥侧面处、桥墩与每一跨桥梁前方的地面上,所述的控制点即全部的置于桥墩上的控制点、置于立杆上的控制点与目标点，以下相同；

2）测量人员在控制点布设最佳位置布设控制点：

测量人将3个目标点置于每一跨桥梁的2个支点位置与每一跨桥梁的跨中位置所对应的桥侧面处，4～5个置于桥墩上的控制点分布在每一跨桥梁下面的两个桥墩上，6～8个置于立杆上的控制点分布在3个目标点的下方与前方，6～8个置于立杆上的控制点处于4～5个置于桥墩上的控制点之间，且不在同一竖直的平面上，置于桥墩上的控制点与置于立杆上的控制点中的两个相邻的控制点之间横、纵坐标距离皆为50mm～1000mm；

3）测量人员将全站仪置于距桥梁5～50m处，测量人员利用全站仪附带的免棱镜功能测量控制点在空间中的物点坐标（X₁,Y₁,Z₁），...,（X₁₃,Y₁₃,Z₁₃）,单位为m，测2～4侧回后将测量结果取平均值,并将平均值结果输入配置有基于matlab平台开发的摄影测量桥梁挠度软件系统的工业控制计算机中；

4）测量人员采用1号单镜头反光摄影机与2号单镜头反光摄影机从3个目标点的两端以60°～70°的水平交向角分别在施加荷载前后共拍摄40～60幅收录全部目标点、置于桥墩上的控制点与置于立杆上的控制点的像片；