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数字近景摄影测量在钢结构动态变形监测中的应用
摘要：本文探讨了数字近景摄影测量在钢结构动态变形监测中的应用。首先介绍了数字近景摄影测量的原理和测量方法，然后介绍了钢结构的动态变形监测的方法和技术，包括传统的变形测量和新兴的无损测量技术。接着，阐述了数字近景摄影测量在钢结构动态变形监测中的优点和应用，包括实时监测、高精度测量和无需接触等。最后，本文讨论了数字近景摄影测量在钢结构动态变形监测中存在的局限性和未来的发展方向。
关键词：数字近景摄影测量；钢结构动态变形监测；监测方法；应用
1.引言
钢结构是现代建筑中应用广泛的一种结构形式。由于其结构强度高、造型灵活、施工周期短等优点，被广泛应用于高层建筑、桥梁、机场、体育场馆等领域。然而，由于外部环境的影响、结构自重和荷载的作用等因素，钢结构在使用过程中会出现动态变形，影响其结构安全和稳定性。因此，钢结构的动态变形监测对于结构的安全检测和管理至关重要。
传统的钢结构变形监测方法主要通过传统的测量仪器如全站仪、水准仪等进行测量，这些方法具有可靠性高、精度较高等优点。但是，传统的方法需要接触式测量，存在脱节测量、引起几何尺寸失真等问题。因此，近年来，出现了一些新的无损测量技术，如激光雷达、摄影测量技术、GPS技术等，取得了广泛应用。
数字近景摄影测量作为一种新型的测量技术，可以实现高精度的三维空间数据获取，被广泛应用于多个领域，如航空航天、机械制造、土木工程等。本文将探讨数字近景摄影测量在钢结构动态变形监测中的应用。
2.数字近景摄影测量原理和方法
数字近景摄影测量是一种基于图像测量原理的测量方法，使用高性能数字相机和成像仪将钢结构进行拍摄，并通过对拍摄数据进行处理和分析，获得目标物体的三维坐标信息。数字近景摄影测量主要包括以下步骤：
1）相机的定向与标定：在测量前，需要对相机进行明确定位和标定。首先确定相机的定位位置，然后设置标定板进行标定。标定板是一个具有特定精度和间距的标准平面，可以通过拍摄标定板获得相机的内部和外部参数。
2）数据采集：使用数字相机对钢结构进行拍摄，拍摄时需要考虑障碍物和照明条件等因素。
3）图像匹配：将拍摄的图像进行处理，使用数字图像处理软件进行图像纠正和匹配。
4）空三角测量：通过将连续多幅图像中的像素匹配，根据三角形测量的原理得到钢结构的三维坐标。
数字近景摄影测量具有测量速度快、测量精度高、数据获取迅速等优点，可以实现对钢结构的三维形态和变形情况进行精确的测量。
3.钢结构动态变形监测方法和技术
钢结构的动态变形监测主要分为传统的变形测量和新兴的无损测量技术两种方法。
传统的变形测量主要包括全站仪、水准仪、倾斜仪、位移传感器等仪器和方法。这些方法具有精度高、可靠性强等优点，但是需要接触测量，且存在测量干扰和误差的问题。
新兴的无损测量技术主要包括激光雷达、摄影测量技术、GPS技术等。这些技术都具有非接触式测量、对目标物体没有影响和数据处理自动化等特点。
近年来，无人机搭载数字相机和激光雷达技术的组合运用被广泛应用于大型工程的变形监测，取得了较好的效果，具有数据获取迅速、可重复性好等特点。
4.数字近景摄影测量在钢结构动态变形监测中的应用
数字近景摄影测量在钢结构动态变形监测中具有以下优点：
1）实时监测：数字近景摄影测量可以实现近似实时监测，及时发现钢结构的变形情况，具有预警和处理的功能。
2）高精度测量：数字近景摄影测量的测量精度高，可以进行精确的三维空间数据采集，不仅能够获取钢结构的静态形态，还可以实现对动态变形的高精度测量。
3）无需接触：数字近景摄影测量是一种非接触测量方法，不依赖于传统的接触式测量，可以减少钢结构的损伤和测量干扰。
数字近景摄影测量在钢结构动态变形监测中的应用主要包括以下几个方面：
1）静态测量：数字近景摄影测量可以对静态钢结构的形态进行精确的测量和分析，包括空间坐标、曲率、倾斜度等参数。
2）动态测量：数字近景摄影测量可以对钢结构的动态变形进行实时监测和跟踪，包括振动、变形等参数，为钢结构的安全使用提供重要数据支持。
3）疲劳监测：数字近景摄影测量可以实现对钢结构的疲劳监测，了解钢结构的疲劳破坏情况，保障钢结构的使用寿命和安全性。
4）结构识别：数字近景摄影测量可以对钢结构进行精确的三维重建和模型构建，可以实现钢结构的自动识别和分类。
5.数字近景摄影测量在钢结构动态变形监测中的局限性和未来发展方向
与传统的测量方法相比，数字近景摄影测量具有非接触式、高精度、实时监测等优势，但存在以下局限性：
1）测量环境：数字近景摄影测量在测量时对环境要求较高，需要保证有足够的光线照射和无遮挡的视线。
2）采集时间：数字近景摄影测量的采集时间较长，无法进行实时测量。
3）数据处理：数字近景摄影测量需要通过复杂的算法对采集的图像进行处理和分析，