10913

10

Для каждого сечения были подсчитаны разности (уП - уЛ) и найдены расстояния y0 от условной референтной прямой до оси сооружения по формуле

Сравнивая полученные значения у0 между собой судят об отклонениях оси башни от вертикали на разных уровнях. В нашем примере общий крен башни составляет 363,5(сечение 11) – 356,5( сечение 1) = 7 условных единиц, умножив которые на цену одной условной единицы (цену деления), можно выразить его в миллиметрах.

Цену деления l можно определить, поделив известную длину отрезка в мм на её длину в условных единицах. В нашем примере отрезками известной длины были проектные длины сторон Si треугольников разных сечений, поэтому l определялась по формуле

пределах 77,78 – 80,64 мм, то есть отличаются всего на 2,86 мм. Среднее значение цены деления составило 79,64 мм, поэтому общий крен башни в нашем примере будет равен 7х79,64 = 557,48 мм.

Рассмотренный выше пример предусматривал параллельность референтной линии МВМН левому краю фотографии (оси х). Если на фотографии (рис. 5) уВ не равно уН , отличаясь на B = уВ – уН, то в

К новейшим измерительным средствам можно отнести программу Plumb-bob. В процессе фотографирования сооружения на цифровой фотоаппарат, смартфон, пла ншет, ноутбук и др., снабжённые этой программой, на снимке всегда есть изображение вертикальной линии (рис. 6). Эту линию можно использовать в качестве вертикальной референтной прямой, от которой производить различные измерения.

Рис. 6. Фото с программой Plumb-bob

Перспективным способом створных измерений считааем применение цифровых фотокамер, основанное на использовании горизонтальных референтных линий. Здес ь достаточно сфотографировать контрольные точки створа, располагая оптическую ось камеры вдоль него. В этом случае линию створа можно использовать в качестве референтной линии, от которой измерять отклонения контрольных точек, используя прогрраммы редактирования фотографических изображений.

12

Так, например, отцентрировав фотоаппарат в начаальной точке 1 (рис. 7) и сфотографировав рельс по направлению на конечную точку n, можно сразу от этой референтной линии 1-n определять отклонения оси рельса от прямой.

Протяженный створ 1-n разбивается на примерно раввные части. Фотографирование производится так, чтобы последняя измеряемая точка на снимке предыдущего ч астного створа являлась начальной точкой для последующего створа. Пр и этом оптическая ось фотокамеры при съёмке всякий раз ориентируется на последнюю точку n общего створа.

n

1

Рис. 7. Схема формирования горизонтальной референтной линии

На рис. 8 показан а принципиальная схема фотографического способа определения прогибов ферм перекрытий с применением ц ифровых калиброванных фотоаппаратов и горизонтальной референтной линии.

В любом случае, измерив на фотографии отрезки О1… О5 (рис. 8) от произвольной референтной линии (нижний или верхний краай фотографии), можно определить стрелу прогиба фермы в любом её месте, масштабируя снимок по горизонтальным и вертикальным размерам элементов фермы.

13

Рис. 8. Схема фотографического способа определения стрелы прогиба

Если нижний или верхний край фотографии не горизонтален, то в

Таким образом, контроль пространственного положеения строительных конструкций инженерных сооружений фотографическим способом можно осуществлять с использованием вертикальных, горризонтальных и произвольно расположенных в пространстве референтных линий.

Глава 2. ФОТОГРАФИЧЕСКИЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАС-

СТОЯНИЙ

В работах [2,3] пр иведены примеры использования цифровых фотокамер при определении деформаций инженерных сооруженний с целью установления их промышленной безопасности. Исследуемый объект фотографируют с приложенн ой к нему горизонтально нивелирной рейкой. Изображение рейки на фотооснимке служит для его масштабирования с целью получения результатов измерений на нём в метрическойй системе. При этом, кроме фотограф ирования необходимо, как правило, о пределять

15

На местности на одной линии, в качестве которой была использована обычная рулетка, были намечены через 1 метр точки, отстоящие от горизонтально расположенной и перпендикулярной этой линии 3-метровой нивелирной рейки (b = 3 м) на расстояниях d = 2, 3, 4,…, 30 м. С каждой точки рейка фотографировалась «с руки» по два раза, а центрирование фотокамеры над каждой точкой осуществлялось с помощью шнурового отвеса.

Затем каждая фотография выводилась на экран монитора, файл открывался с помощью Paint, курсор подводился к левому и правому концам рейки и отсчитывалось количества пикселей Л и П соответствующих

16

рейки. Проведённые исследования показали, что размер одного пикселя зависит только от расстояния d и не зависит от величины базиса b. Эта зависимость иллюстрируется графиком на рис. 10 и может быть выражена

расстоянии dн = 3 м; δк – размер пикселя на расстоянии dк = 30 м.

Так, например, при расстояниях 10 и 20 м размер пикселя δ равен соответственно 3,4 и 6,8 мм/пкс, то есть тем же значениям, что и в табл. 3.

17

Поэтому на практике можно ограничиться тщательным определением размеров δн и δк, а любой другой размер пикселя δi может быть найден по формуле (7). В дальнейшем теоретический размер пикселя δi может использоваться, во-первых, для перевода пикселей в метрическую систему единиц и, во-вторых, для контроля правильности определения di .

Рис. 10. График зависимости размера пикселя δ от расстояния до рейки d

В свою очередь размером пикселя δ можно характеризовать точность определения , поскольку в процессе измерения снимков установлено, что отсчёты Л и П (графы 2, 3) можно брать с точностью до 1 пикселя.

На основании данных табл. 3 построен для фотокамеры Nikon COOLPIX S9100 график зависимости расстояний d от количества пикселей , приходящихся на базис длиной 3 м. По такому графику, вычерченному в крупном масштабе, можно определять графически расстояние dʹ в зависимости от количества пикселей Δʹ для применяемого базиса определённой длины (рис. 11).

Следует отметить, что в данной постановке процесс калибровки камеры имеет целью исключение влияния дисторсии объектива, поскольку, во-первых, изображение рейки должно всегда занимать на снимке центральное положение, а размер пикселя, определённый по изображению рейки, не применяется для других частей снимка. Действительно, если точки i и i+1 (рис. 11) дают правильные расстояния di d(i+1) независимо от наличия или отсутствия дисторсии объектива, то и промежуточная точка iʹ также зафиксирует правильное расстояние dʹ. Поэтому для предлагаемой методики калибровки не требуется использование специальных цифровых фотограмметрических систем типа ERDAS, ENVI, PHOTOMOD Litе.

Расстояния d, м

Рис. 11. Графики зависимости расстояния d от количества пикселей для базиса длиной 3 м

Аналитический путь определения расстояния dʹ заключается в том, что по измеренному значению Δʹ, соответствующему этому расстоянию,

(i+1) d

Рис. 12. Вычисление расстояния методом интерполяции

Согласно рис. 12 расстояние dʹ можно найти в общем виде по фор-

муле

С целью проверки предлагаемой методики были выполнены контрольные измерения путём фотографирования «с руки» 3-метровой рейки с различных произвольных расстояний (графа 1, табл. 4). В результате измерений снимков были найдены Лʹ и Пʹ (графы 2, 3) и вычислены Δʹ1,2 и Δʹ (графы 4, 5).

Т а б л и ц а 4

Результаты обработки контрольных измерений

(графа 6), внутри которых, согласно табл. 3, располагались Δʹ. Искомые

Результаты вычислений по формуле (9) представлены в табл. 4. Расхождения между измеренными и вычисленными расстояниями оказались в пределах от –40 до + 45 мм, а относительные ошибки в пределах от 0,0 до 1,1% (числитель графы 9 табл. 4). Следует сказать, что эти погрешности