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1活動控制系統(tǒng)簡介

事先測定這些控制點的坐標(biāo)，將此種控制架連同被攝物體一起拍攝時，即可將被攝物體納入到活動控制架所規(guī)定的坐標(biāo)系內(nèi)，測定相應(yīng)目標(biāo)點的坐標(biāo)，求算所需要的數(shù)據(jù)、圖形。實際應(yīng)用中，有時還需將控制架坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到實際工程坐標(biāo)系，獲取目標(biāo)物在工程坐標(biāo)系下的有關(guān)數(shù)據(jù)、圖形。活動控制系統(tǒng)需要帶到野外施工現(xiàn)場，經(jīng)常會被移動、搬遷或拆裝，因此活動控制系統(tǒng)的制作應(yīng)遵循結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、攜帶輕便、快速拆裝和控制點標(biāo)志清晰等原則。

2活動控制系統(tǒng)的設(shè)計、制作與檢驗

2.1活動控制架的設(shè)計與制作

選材理由:鋁合金水準尺手感舒適，結(jié)構(gòu)合理，攜帶輕便(密度為鐵或銅的1/3);鋁合金抗震性能好，長途運輸不易變形;鋁合金水準尺本身具有量測功能，其上的刻度可以直接作為活動控制架控制點標(biāo)志;水準尺分劃呈黑白色印制而成，成像清晰，便于后續(xù)的圖像處理，而且同根尺上的控制點間距離已知，可直接用于檢核量測距離的精度;⑤鋁合金材質(zhì)具有較高的耐蝕性。保證有效的控制面積，選擇矩形作為活動控制架的基本形狀。水準尺是中空結(jié)構(gòu)，為保證整個控制架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在尺子兩端用規(guī)格為16cm×8cm×4cm的聚丙烯塑料(這種材料質(zhì)輕、硬度大、不易變形)連接，將塑料連接塊伸入到尺子一端，在尺子外側(cè)用鋼制的墊片配合螺絲固定，再用鋼質(zhì)柱形螺栓將尺子兩兩連接，用錐銷(圖2)強制固定，以保證整個控制架的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，整個活動控制架范圍為3.2m×3.2m，重僅11kg?？焖倨囱b設(shè)計是活動控制系統(tǒng)設(shè)計的重要內(nèi)容。整個系統(tǒng)可以靈活拆裝，運輸時，可以把活動控制架對角的螺栓和四個角的錐銷拆卸下來，這樣四根尺子就成了兩組尺子，轉(zhuǎn)動尺子，使各組的兩根尺子重疊(圖4)，這樣攜帶更加方便，一個人就能輕松搬動。在測量時，將活動控制架處于自然狀態(tài)下輕靠在被測物體上，除自身重力外不施加任何外力和壓力。取水準尺黑面每個“E”形刻度的拐角作為控制點標(biāo)志(圖5)。每根水準尺上有30個這樣的刻度標(biāo)志，這樣整個控制架共選取了120個控制點。

2.2活動控制架穩(wěn)定性檢驗

由于兩次拆裝活動控制架的位置和姿態(tài)發(fā)生改變，無法直接比較點位坐標(biāo)，因此，把兩次測得的測站坐標(biāo)系下的坐標(biāo)都轉(zhuǎn)換到活動控制架坐標(biāo)系下?；顒涌刂萍茏鴺?biāo)系定義為:以1尺的0000點為坐標(biāo)原點，1尺0000點與2000點連線方向為X軸方向，3尺的0000點與X軸構(gòu)成XOY平面，垂直于此XOY平面的法向量為Z軸方向。采用軸對準法［進行測站坐標(biāo)系與活動控制架坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。設(shè)免棱鏡全站儀極坐標(biāo)法測得的1尺0000點、2000點和3尺的0000點的測站坐標(biāo)系下坐標(biāo)分別為(Xi，Yi，Zi)(=1，2，3)，則它們對應(yīng)的轉(zhuǎn)換后的活動控制架坐標(biāo)系下的坐標(biāo)分別為零，尺度保持不變，即λ=1。測站坐標(biāo)系需經(jīng)過平移(X0，Y0，Z0)、旋轉(zhuǎn)εz、εy、εx得到活動控制架坐標(biāo)系，顯然，X0=X1，Y0=Y1，Z0=Z1。旋轉(zhuǎn)角度可由公式求出:將計算出的轉(zhuǎn)換參數(shù)代入三維坐標(biāo)相似變換公式，即可得到活動控制架坐標(biāo)系下的控制點坐標(biāo)。為區(qū)分不同尺上相同讀數(shù)的控制點，在每個目標(biāo)點號基礎(chǔ)上加上n×10000(n=1，2，3，4)，這樣控制點點號均由5位數(shù)構(gòu)成。如21500控制點，代表2號尺上讀數(shù)為1500的“E”的角點。采用免棱鏡全站儀極坐標(biāo)法分別測量兩次拆裝后的控制點，再按上述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法得到的活動控制架下控制點坐標(biāo)根據(jù)m=［dd］/2槡n算出室內(nèi)兩次拆裝活動控制架上控制點測量的平面中誤差為±1.5mm，高程中誤差為±1.4mm，點位中誤差為±2mm。2.2.2室外檢驗為進一步檢驗活動控制架的穩(wěn)定性，按照室內(nèi)測量操作步驟，選取長春市郊的某廢棄采石場在室外進行了一次穩(wěn)定性檢驗實驗。在野外選擇一個土質(zhì)堅硬、視野開闊的地方架設(shè)儀器，以某一固定方向由羅盤測得的真方位角定向(經(jīng)過磁偏角校正)，這樣建立的以過測站點的真北方向為X方向，天頂方向為Z方向的左手坐標(biāo)系作為野外工程坐標(biāo)系。由此測得活動控制架上任意三點的坐標(biāo)。用這三點的野外實測坐標(biāo)和活動控制架自身坐標(biāo)系下的坐標(biāo)求取兩坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)換參數(shù)，進而通過三維坐標(biāo)變換求得野外工程坐標(biāo)系下活動控制架上所有控制點的坐標(biāo)。求得的控制點工程坐標(biāo)系坐標(biāo)與野外實測的控制點工程坐標(biāo)系坐標(biāo)對比研究結(jié)果表明，野外環(huán)境下活動控制架的變形很小，根據(jù)公式m=［vv］槡/n計算野外環(huán)境下點位中誤差為±3.5mm，近景攝影測量規(guī)范中規(guī)定，中精度被測目標(biāo)的點位中誤差應(yīng)在5mm以內(nèi)。因此，該活動控制系統(tǒng)可作為近景攝影測量獲取低矮邊坡巖體結(jié)構(gòu)面信息的有效控制。

3結(jié)論

經(jīng)試驗表明，所制作的活動控制架在室內(nèi)點位中誤差為±2mm;野外環(huán)境下，活動控制點位中誤差為±3.5mm。所制作的活動控制架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，攜帶輕便，控制面積大，控制點數(shù)量多，控制點標(biāo)志成像清晰，能夠滿足近景攝影測量的精度要求，可用于低矮邊坡巖體結(jié)構(gòu)面測量。

作者：馬麗霞王鳳艷張元元單位：吉林建筑大學(xué)