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使用数字摄影测量技术进行建筑物变形监测随着科技的不断发展，数字摄影测量技术在建筑领域中的应用也日益广泛。
数字摄影测量技术是一种通过数字相机拍摄大量照片并利用计算机软件进行处理的测量方法，它能够快速、精确地获取建筑物的空间数据，并进行变形监测。
在建筑物的设计、建造以及使用过程中，由于自然因素、人为因素或者结构的老化等原因，建筑物的变形是不可避免的。
而建筑物的变形如果得不到及时的监测和控制，就可能会导致安全事故的发生。
因此，建筑物的变形监测对于确保建筑物的安全和稳定具有重要意义。
传统的建筑物变形监测方法主要依赖人工测量，无论是从测量的效率和准确度上都存在一定的局限性。
而数字摄影测量技术则可以通过高分辨率的数字相机拍摄建筑物的照片，并利用计算机软件对照片进行处理，提取出建筑物的三维坐标数据。
这种方法不仅能够提高测量的效率，而且可以更加精确地获取建筑物的变形情况。
数字摄影测量技术的应用需要经过一系列的步骤。
首先，需要选取合适的数字相机进行拍摄。
一般来说，相机的像素越高，拍摄的照片的分辨率就越高，对于建筑物的信息提取和变形监测来说更加有利。
其次，需要在拍摄的过程中选择合适的角度和位置，使得照片能够尽可能涵盖建筑物的整个范围，并保证照片之间有足够的重叠度。
然后，通过计算机软件对照片进行处理，提取出建筑物的三维坐标数据，并进行点云配准和表面重建。
最后，通过对比建筑物的不同阶段的三维模型，可以分析建筑物的变形情况。
数字摄影测量技术在建筑物变形监测中的应用具有许多优势。
首先，它可以实现对建筑物的全息监测，通过大量照片的拍摄和处理，可以获取建筑物各个部位的变形情况，比传统方法更加全面和精确。
其次，数字摄影测量技术的应用速度快，可以在较短的时间内完成对建筑物的监测，并且不会对建筑物的正常使用造成影响。
另外，数字摄影测量技术还具有非接触性的特点，可以避免人为因素对测量结果的影响，提高了变形监测的可靠性。
然而，数字摄影测量技术在应用过程中也存在一些问题和挑战。
无人机制造外形气动偏差评估方法包晓翔;孙凯军;付义伟【摘要】气动外形对无人机起着至关重要的作用,有必要对其制造外形的气动偏差进行评估.利用数字摄影测量系统获得无人机制造外形的点云数据;以机头为参考点,将测量点云数据模型与理论模型的坐标系重合,对比重合度并统计无人机制造外形与理论外形的几何偏差分布;根据点云数据进行逆向建模,获得无人机制造外形的三维模型;对无人机理论外形进行CFD计算,与其风洞试验数据进行对比,通过调整网格及计算方法,得到与试验数据相吻合的CFD计算方法;以此方法计算得到无人机制造外形的气动数据,并与无人机的理论气动力进行对比.结果表明:此评估方法能够定量地评估外形制造偏差对无人机气动特性的影响.【期刊名称】《航空工程进展》【年(卷),期】2018(009)004【总页数】5页(P501-505)【关键词】无人机;气动外形;制造偏差;数字摄影;CFD【作者】包晓翔;孙凯军;付义伟【作者单位】中国航天空气动力技术研究院彩虹无人机科技有限公司,北京100074;中国航天空气动力技术研究院彩虹无人机科技有限公司,北京 100074;中国航天空气动力技术研究院彩虹无人机科技有限公司,北京 100074【正文语种】中文【中图分类】V211.30 引言气动外形对无人机起着至关重要的作用，它提供无人机飞行时所需的升力及飞行姿态力矩平衡。
无人机的气动外形是根据其任务剖面设计点确定设计的，如果其外形发生变化，特别是机翼、尾翼(或鸭翼)等升力面的外形变化，轻则影响无人机性能指标和飞行品质,重则影响飞行安全。
然而在飞机制造过程中，外形加工不可避免地会出现误差和偏差，因此需要对所加工的外形进行检测验收，评估制造误差对无人机气动特性的影响，以保证无人机满足性能指标和飞行安全。
飞机制造结构验收常用的方法是测量翼面及机身的关键尺寸、相对位置、安装角度等。
此方法的缺点是不能准确地、全面地检测飞机外形制造的几何偏差，例如机翼翼型偏差、翼面上的凸凹变形等，也不能定量地评估制造误差对飞机气动性能的影响。
使用数字摄影测量技术进行建筑物变形监测的技巧随着现代科技的不断发展，数字摄影测量技术在建筑行业中的应用越来越广泛。
借助数字摄影测量技术，建筑物变形的监测变得更加简便、准确。
本文将就使用数字摄影测量技术进行建筑物变形监测的技巧进行探讨。
一、技术原理数字摄影测量技术通过捕捉建筑物在不同时间点的影像，利用影像处理和三维重构算法来量化建筑物的变形情况。
这项技术可通过航空、陆地或无人机进行实施。
通过对建筑物的连续监测，我们可以实时获取建筑物的形变信息，从而对潜在的结构安全问题做出及时响应。
二、数据收集在使用数字摄影测量技术进行建筑物变形监测之前，我们需要收集高质量的图像数据。
这一步骤的关键是选择合适的摄影设备和参数设置。
一般而言，我们可以选择像素数目较高的相机，以提高图像的分辨率。
同时，合理选择拍摄间隔时间，以确保能够捕捉到建筑物变形过程中的每一个关键时刻。
三、图像处理收集到图像数据后，我们需要对其进行处理和分析。
首先，对图像进行校正，消除因光照、畸变等原因导致的误差。
然后，利用三维重建算法，构建出建筑物的三维模型。
通过对比不同时间点的三维模型，我们可以计算出建筑物在空间上的变形量。
四、变形分析得到建筑物的变形数据后，我们需要进行进一步的分析。
通过对变形数据的统计、图表化处理，我们可以更直观地了解建筑物的结构变化情况。
同时，我们还可以借助专业软件进行变形模拟，以预测建筑物可能出现的变形趋势和风险位置。
五、报告撰写建筑物变形监测的最终目的是为了提供合格的监测报告，以便决策者和工程师做出相应的调整和决策。
在撰写报告时，应注意结构化和清晰的表达。
报告应包括对建筑物变形数据的详细分析、评估和预测，以及相关的建议和建议。
同时，为了便于读者的理解，可使用图表和图像来展示变形情况。
六、实践案例以下将根据实际应用案例，进一步说明使用数字摄影测量技术进行建筑物变形监测的技巧。
案例1：高层建筑结构监测对于高层建筑物的结构监测，我们可以在建设过程中使用数字摄影测量技术，通过对比不同阶段的建筑物模型，来了解建筑物的形变情况和结构安全性。
数字摄影测量用于天线热变形测量的精度测试
卢成静;黄桂平;李广云
【期刊名称】《测绘通报》
【年(卷),期】2007()7
【摘要】根据某航天产品的天线在热真空试验过程中进行天线热变形测量的要求,利用高精度数字近景摄影测量技术,在实验室对天线面板及遮挡情况进行模拟试验,测试了天线面板在遮挡情况下的平面度,与经纬仪测量系统测量的结果相比,差值小于±0.05mm,验证了摄影测量方法用于此种测量的可行性。
【总页数】3页(P5-7)
【关键词】数字近景摄影测量;天线热变形;遮挡;精度测试
【作者】卢成静;黄桂平;李广云
【作者单位】信息工程大学测绘学院
【正文语种】中文
【中图分类】P234.1
【相关文献】
1.数字摄影测量技术在抛物面天线型面精度、重力变形测试中的应用 [J], 杨永忠;吕传景
2.基于数字近景摄影测量的天线变形测量 [J], 于江;蒋山平;杨林华
3.高精度数字摄影测量技术在50m大型天线中的应用 [J], 王保丰;李广云;李宗春;范生宏;许文学
4.反射面天线精度数字摄影测量数据处理方法 [J], 吴昕颖;段玉虎;
5.数字摄影测量技术在连续波雷达天线指向精度测量中的应用 [J], 陈永葆; 马学力; 李锋; 牛忠文; 李运志
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第 40 卷第 4 期航 天 器 环 境 工 程Vol. 40, No. 4 2023 年 8 月SPACECRAFT ENVIRONMENT ENGINEERING413 https:// E-mail: ***************Tel: (010)68116407, 68116408, 68116544星载天线热变形摄影测量技术研究应用进展蒲理华，刘博学*，马小飞（西安空间无线电技术研究所，西安 710000）摘要：文章介绍了星载天线热变形测量的背景、现状及需求情况，详述了星载天线热变形摄影测量的原理及方法过程，并对目前国内外普遍采用的单相机外置、单相机内置、多相机内置3种摄影测量方式进行了系统的总结和探讨，其中重点介绍了西安空间无线电技术研究所开展的常压热变形测量技术研究；随后基于星载天线后续朝着更大尺寸、更高精度和更高稳定性发展的趋势，提出了热变形测量技术需要进一步考虑的技术问题及未来发展方向。
关键词：星载天线；高精度测量；热变形测量；工业摄影测量中图分类号：P236; V416.5文献标志码：A文章编号：1673-1379(2023)04-0413-10 DOI: 10.12126/see.2023020Research and application progress of thermal deformation photogrammetrytechnology for space-borne antennaPU Lihua, LIU Boxue*, MA Xiaofei(Xi’an Institute of Space Radio Technology, Xi’an 710000, China)Abstract: The article reviews the background, current situation, and demand of photogrammetry for thermal deformation of space-borne antenna, with elaboration of related principles and methods, together with systematic summarization and discussion of three photogrammetry methods used both at home and abroad, namely single camera external, single camera internal and multi camera internal. The research on atmospheric thermal deformation measurement technology carried out by Xi’an Institute of Space Radio Technology was emphasized. Subsequently, based on the development trend of space-borne antenna towards larger size, higher accuracy and higher stability, technical issues and future development directions of thermal deformation measurement technology needing to be further considered are proposed.Keywords: space-borne antenna; high-precision measurement; thermal deformation measurement; industrial photogrammetry收稿日期：2023-02-26；修回日期：2023-07-24基金项目：国家自然科学基金项目（编号：51474217）引用格式：蒲理华, 刘博学, 马小飞. 星载天线热变形摄影测量技术研究应用进展[J]. 航天器环境工程, 2023, 40(4): 413-422 PU L H, LIU B X, MA X F. Research and application progress of thermal deformation photogrammetry technology for space-borne antenna[J]. Spacecraft Environment Engineering, 2023, 40(4): 413-4220 引言星载天线主要用于星地、星间电磁信号的传输，是卫星的“顺风耳”与“千里眼”。
摄影测量技术在建筑变形监测中的应用与案例分析摄影测量技术是现代建筑监测中不可或缺的工具之一。
通过利用摄像机获取建筑物影像数据，结合计算机处理和分析方法，可以实现对建筑物变形情况的精确监测和分析。
本文将介绍摄影测量技术在建筑变形监测中的应用，并通过案例分析来说明其有效性和可行性。
一、摄影测量技术的原理和方法摄影测量技术是一种通过相机对物体影像进行测量和分析的技术，它基于空间三角测量原理，通过测量影像中物体的位置和角度信息，来得出物体的三维空间位置和形状信息。
摄影测量技术主要包括摄像、自动目标识别和数字图像处理等步骤。
在应用摄影测量技术进行建筑变形监测时，首先需要布设摄像机，选择合适的位置和角度来拍摄建筑物的影像。
然后，相机拍摄到的影像经过计算机处理和分析，通过自动目标识别技术，提取出建筑物的关键点，并测量出其所在位置和角度。
最后，结合建筑物的基准数据和变形监测要求，计算出建筑物的变形情况。
二、摄影测量技术在建筑变形监测中的应用1. 建筑物变形监测摄影测量技术可以实现对建筑物的各个部位进行全方位的变形监测。
通过不同角度和位置的摄像机拍摄，可以捕捉到建筑物各个部位的细微变形情况。
这种方法可以大大减少监测的盲区，提高监测的精度和准确性。
2. 建筑物结构监测建筑物结构的稳定性是建筑安全的关键因素。
通过摄影测量技术，可以对建筑物的结构进行全方位的监测。
例如，对于高层建筑，可以通过摄像机拍摄建筑物的外墙表面，并测量出表面的变形情况，从而判断建筑物的结构是否存在问题。
3. 建筑物地基沉降监测建筑物地基的沉降是造成建筑物变形的主要原因之一。
通过摄影测量技术，可以对建筑物的地基沉降情况进行监测。
例如，在施工过程中，可以通过摄像机拍摄建筑物周围的地面，然后利用摄影测量技术来测量地面的沉降情况，从而及时发现并处理地基沉降问题。
三、摄影测量技术在建筑变形监测中的案例分析以某高层商业建筑的变形监测为例，通过布设多个摄像机，对建筑物进行全方位的监测和分析。
使用数字摄影测量进行建筑物形变监测的方法近年来，随着技术的不断进步，数字摄影测量成为了建筑物形变监测中的重要工具。
数字摄影测量是一种通过利用高分辨率数字相机获取影像数据，并结合计算机图像处理和三维重建技术，实现对建筑物形变进行准确、快速监测的方法。
传统的建筑物形变监测方法主要依靠测量仪器进行。
然而，这种方法需要大量人工操作，耗时费力，并且精度有限。
而数字摄影测量技术的出现，彻底改变了建筑物形变监测的方式，极大地提高了监测效率和精度。
数字摄影测量的过程相对简单。
首先，我们需要选取几个合适的视站，摆放数字相机进行拍摄。
然后，通过特定软件对拍摄的影像进行处理，提取出特征点、控制点等信息，并进行三维重建。
最后，根据三维模型的差异，计算出建筑物的形变情况。
在数字摄影测量中，相机的选取是至关重要的一步。
一般来说，高分辨率、高像素、低畸变的相机更适合于建筑物形变监测。
这样可以保证影像质量的高度准确性，并且能够更清晰地提取特征点。
此外，相机的位置和角度也需要尽可能固定，以减少不必要的误差。
在影像处理过程中，特征点的提取是一个关键的步骤。
特征点可以是建筑物的角点、窗户等明显的结构特征。
通过提取特征点并匹配，我们可以得到建筑物在不同时刻的几何变化信息。
同时，我们还需要选择一些控制点，用于对影像进行校正。
这些控制点可以是原始建筑物的固定点，如墙角、柱子等。
通过这些特征点和控制点，可以更加准确地还原建筑物的形变情况。
三维重建是数字摄影测量中的核心环节。
通过对影像进行三维重建，我们可以得到建筑物在三维空间中的模型。
有了这个模型，我们可以直观地了解建筑物的形变情况，并进行相应的分析和判读。
目前，有很多软件可以用于三维重建，如Photoscan、Agisoft等。
这些软件不仅提供了简单易用的操作界面，还能够自动提取特征点，并进行高精度的模型重建。
在建筑物形变监测中，误差的控制是非常重要的。
误差分为系统误差和随机误差。
系统误差主要来自于影像的畸变、相机的定标精度等因素。
卫星结构件常压热变形的数字摄影测量许杰;蒋山平;杨林华;肖大舟;张景川【摘要】针对卫星光学系统在轨工作时机上相机和星敏感器受温度影响其相互间夹角会出现变化而影响相机指向精度的问题,利用数字摄影测量方法在试验室常温常压环境下对结构件进行了热变形测量试验.通过拍摄组合体结构件上相机和星敏器的特定表面标志点,计算了坐标值,拟合了光轴矢量.以相机之一为基准计算法线矢量差和不同工况下矢量差的变化,即夹角在各工况下的变形量.试验按照试件温度状态分为4个工况、20个子工况.测量结果显示最大变形量为227.9〃,测量精度优于13.9〃；与有限元分析比对,两者在各子工况的变化趋势一致,均方值为30.4〃.得到的结果表明,通过用合理选择拍摄位置、剔除粗大误差以及将编码标志点作为公共点进行坐标系转换等方法,可以提高数字摄影测量系统的测量精度,满足卫星结构件热变形测量的需求.%As the angles among the optical systems of cameras and star sensors would be changed when a satellite worked on orbits in space environments, this paper proposed a method to measure the angles to improve the orientation precision of cameras. A thermal deformation test for the changed angles of these structures was performed under air pressures and normal temperatures. The digital photogrammetry was used to take the pictures for signed positions on the cameras and star sensors and to calculate coordinates and fit the given planes. By taking a camera as the scale, the angles and their variations were calculated in different working conditions. Results show that the maximum thermal deformation is 227. 9"under 4 working conditions and 20 sub-working conditions with different temperature distributions, and the test precision is better than 13.9". The result is very close to that of the finite element analysis, and the RMS between them is 30. 4 . It suggests that the precision of digital photogrammetry could be improved by choosing proper signed positionsin photos, eliminating gross errors and taking coordinate conversion with code targets. The method satisfies test require-merits for thermal deformation of the satellite structures.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2012(020)012【总页数】7页(P2667-2673)【关键词】数字摄影测量;卫星结构件;热变形;平面拟合;精度分析【作者】许杰;蒋山平;杨林华;肖大舟;张景川【作者单位】北京卫星环境工程研究所,北京100094;北京卫星环境工程研究所,北京100094;北京卫星环境工程研究所,北京100094;北京空间机电研究所,北京100076;北京卫星环境工程研究所,北京100094【正文语种】中文【中图分类】V416.5;P2321 引言数字摄影测量是基于摄影测量的基本原理，应用计算机技术、数字影像处理、影像匹配、模式识别等多学科的理论与方法，用数字方式提取拍摄对象的几何与物理信息的摄影测量分支学科，具有非接触、精度高、易存储、可复现的特点［1－2］，在国外广泛应用于航空、航天、造船、汽车等领域。
美国Langley研究中心于1999年完成了Φ5m口径反射面天线的面形测量，精度达到0．05 mm［3］，后又于2004年完成对10m太阳柔性帆板的真空低温变形测量试验［4－5］。
近年来，国内也陆续开展了摄影测量方面的研究。
北京卫星环境工程研究所研制了真空低温环境下针对Φ660 mm天线的变形测量系统，成功进行了常温常压和模拟空间环境下的数次测试试验，精度优于0．05mm［6－7］；王保平等人利用该技术对我国天文观测用Φ50m大口径天线进行测试，其点位的摄影测量精度优于0．11mm，面形精度达到0．4 mm［8］。
北京航空航天大学多年来开展数字摄影测量研究，研制的形貌测量系统可实现远距离高精度表面测量［9－10］。
目前国内外数字摄影测量系统的应用对象主要是天线、太阳能帆板等相对平滑、简单的大尺寸连续表面，而在卫星及其载荷等具有较多零件、部件、位置关系复杂的表面上应用较少。
面对新的应用对象，系统本身的精度会有所降低，能够达到什么程度，是否能够满足测量需求，是一个值得深入分析和探讨的问题。
本文也利用数字摄影测量系统对卫星及其载荷这样具有复杂表面的物体进行了测量试验．针对卫星在轨运行时受空间冷黑和太阳辐照等环境影响，机械结构可能发生一定程度的热变形，导致载荷光轴夹角变化，影响指向精度的问题，在总装阶段对其热变形进行测量试验，以便验证结构设计的可靠性并对由此带来的指向影响进行评估。
试验中被测的高分辨率卫星光学系统由2台相机、3台星敏感器等载荷组成，装配过程中严格确定了各载荷光轴的夹角，以保证相机的指向精度。
结合多年来积累的课题经验，成功地利用数字摄影测量系统在常温常压下对卫星结构件进行了热变形测量试验，并取得了较高的测试精度。
2 数字摄影测量系统2．1 数字摄影测量原理摄影测量法的基本原理是基于双目立体视觉的三维重建，即利用2个相机从不同位置和方向分别记录空间同一场景的图像，通过处理寻找二维图像中的对应点，根据已知的相机内、外部参数，计算得到其相对于空间中某个坐标系的三维坐标，如图1所示。
数字摄影测量系统则是采用数字方式进行图像的拍摄、存储和处理来完成摄影测量过程［11－12］。
图1 摄影测量原理图Fig．1 Theory of the photogrammetry2．2 数字摄影测量系统组成数字摄影测量系统由相机、标志点、标尺、图像处理软件组成。
图2 数字摄影测量系统相机Fig．2 Camera of photogrammetric system相机用于被测物图像的拍摄，采用如图2所示的工业级数码相机，像素为800万，像元尺寸为10μm，焦距为21mm，视场角为77°×56°。
图中灰色圆环为发光二极管（LED）光源，可在摄影过程中开启，对标志点照明。
左上方为真空密封小舱的舱体部分，与底座固定后用于在真空低温环境下对相机进行保护，小舱内的工作状态为常温常压。
标志点是摄影测量中的目标物，主要分为两类：圆形标志点和编码标志点，前者用于计算其粘贴位置的空间坐标，后者可以方便图像处理软件在多幅图像中自动识别对应点，并用于图像拼接，如图3所示。
图3 摄影测量系统中的圆形和编码标志点Fig．3 Circular and coding targets of photogrammetric system标尺是摄影测量过程中的长度基准，需要预先标定，以其长度作为标志点坐标解算时的标准输入，如图4所示。
图4 摄影测量系统标尺Fig．4 Standard ruler of photogrammetric system图像处理软件用于标志点的识别、坐标解算以及面形拟合，是摄影测量系统的核心，操作界面如图5所示。
图5 数字摄影测量系统图像处理软件Fig．5 Image－processing software ofphotogrammetric system3 组合体结构件摄影测量试验3．1 试验概况被测组合体结构件中相机A、B和星敏感器1、2、3的位置如图6所示，在相机A、B底板以及星敏感器1、2、3支架背面粘贴圆形标志点，在相机机械结构以及现场支架等附近区域粘贴编码标志点，用于图像拍摄。
图6 组合体结构件示意图Fig．6 Combination structure of satellite试验过程中，按照组合体结构件的温度分布分为4个工况，20个子工况，温度分布情况如表1所示，其中组合体＋X侧为图6中相机B右侧位置，X向中部为相机A、B之间，组合体－X侧为相机A左侧，组合体＋Y侧为图6中相机A、B上方。
表1 测量试验中各工况、子工况组合体温度分布表Tab．1 Temperature distributions of combinations in different working conditions工况位置 1级子工况 2级子工况 3级子工况 4级子工况 5级子工况1 组合体各点室温32℃ 39℃ 32℃ 室温2相机室温32℃ 39℃ 32℃ 室温星敏感器及其支架室温室温室温室温室温3 组合体＋X侧室温室温室温室温室温组合体X向中部室温26℃ 30℃ 26℃ 室温组合体－X侧室温32℃ 39℃ 32℃ 室温4 组合体＋Y侧室温32℃ 39℃ 32℃ 室温为压缩试验时间，将前一工况的五级子工况与后一工况的一级子工况合并，仅测量1次。
试验中控温精度优于±4℃。
测量过程中，每个子工况拍摄如图7所示200张左右的照片，图像处理软件自动计算出各标志点的空间坐标，选取特定表面的标志点坐标进行平面拟合，计算法线矢量，将相机B、星敏感器1、2、3的法线矢量与相机A的法线矢量相减，得到法线夹角。
不同子工况下的夹角之差，即为所求的夹角变化量。
图7 数字摄影测量系统拍摄的组合体照片Fig．7 Picture of combination by photogrammetric system3．2 测量结果及分析图8 工况1测量结果图Fig．8 Test result in working condition 1图9 工况2测量结果图Fig．9 Test result in working condition 2图10 工况3测量结果图Fig．10 Test result in working condition 3图11 工况4测量结果图Fig．11 Test result in working condition 4各级工况、子工况下的夹角变化量测量结果见图8～11。
