摘要：公路边坡表面位移增量是分析边坡稳定的重要依据。传统的边坡测量只能测量假设边坡下滑点的位移增量，不能表征整体的位移变化，因而影响边坡稳定性分析。通过对近景摄影测量技术的介绍，并将该技术应用于公路边坡，取得了较好的效果。

　　关键词：边坡;位移;近景;摄影测量;应用

　　公路边坡在自然的雨雪侵蚀以及载车行走震动叠加效应下，易导致滑坡灾害，做好灾害的事前预测有助于及时采取防范措施，为此必须对边坡的位移进行有效的监测。传统的大地观测法、仪表观测法、GPS观测只能进行点监测，在利用变形监测点监测变形体时，由于测点数量有限，难以反映边坡体变形的细节和全貌。特征信息不够全面，无法获取其他部位整个地质体的空间位移模式。随着摄影像素与分辨率的技术进步，摄影测量因无需要登临边坡现场布点而在边坡监测取得应用。

　　1、近景摄影测量系统概述

　　近景摄影测量系统是在不同时间对目标体进行数次摄影，并将图像导入测量软件分析系统，利用系统与GIS坐标对比计算，得出目标体位移增量。主要分为两个部分：专业级单反数码相机 (SLR) 和摄影照片处理软件。

　　近景摄影测量系统的主要技术特点如下：(1)可使用非量测相机(普通数码单反相机，像素要求在1200万像素以上)进行近景摄影测量;(2)提供三种非量测相机检校方式(控制场检校、液晶显示屏检校和在线检校);(3)国际领先的多基线近景影像立体匹配算法，每秒可匹配300-500个像点，匹配正确率高于98%;(4)全自动空中三角测量(利用基于严密数学模型的自检校光束法平差进行参数解算);(5)测量相对精度可达1/5000 ~ 1/15000;(6)自动生成等高线、数字高程模型、正射影像和三维景观;提供三维可视化分析工具。

　　1.1系统组成及功能

　　该系统由前处理系统和DEM比较模块两部分组成。图3-3 是前处理系统的主界面图，图3-4是DEM比较模块的操作界面图。

　　图1 前处理系统主界面

　　图2 DEM比较模块操作界面

　　各模块的主要功能如下：(1)相机检校(CamCalibration)：设置相机参数或对相机进行检校;(2)工程管理(EditProject)：新建、修改工程;(3)空三匹配(Match)：匹配加密点;(4)控制点量测(LensCtrl)：量测像控点(物方控制点对应的影像坐标)。(5)整体平差(MutiStripBundle)：利用自检校光束法平差同时解算影像内、外方位元素和加密点的物方坐标;(6)加密匹配(Match)：匹配密集点云;(7)生成点云(GenPointsCloud)：前方交会生成三维点云;(8)立体编辑(NgtProTin)：立体模式下对模型点进行编辑：剔除粗差点;人工加入特征点和特征线;由编辑好的模型点自动构建三角网和DEM，进一步可以生成正射影像和三维景观视图;(9)DEM编辑(NgtProDem)：对DEM进行编辑。可加入几何约束条件，如曲面拟合、置平、提升、下降等;(10)测区拼接(BlockMerge)：将不同测区的数据进行拼接;(11)测区整体平差(SBA)：对拼接后的测区重新进行光束法平差;(12)DEM比较：通过前后两次DEM的比较，得到边坡的体积变化量和最大的位移变化量(单独的模块)。

　　1.2工作流程

　　测量边坡的表面位移分为两个部分，一是外业测量，二是测量结果软件对比分析。工作流程如下图1

　　数据输入

　　外业摄影

　　控制点

　　空三匹配

　　空三测量及区域网光束法平差

　　加密匹配

　　DEM---点云--等高线

　　三维表面模型重建

　　输出：DXF格式

　　输出：SCS格式

　　立体测图、平面测图

　　全自动化

　　图3处理流程图

　　3公路边坡变形监测应用

　　在某公路边坡共布置了10个控制点(图4)，并固定1m×1m标识牌，标识牌的形式如下图5所示。将标志牌放置边坡上(图6)。用照相机分别与不同的时间拍摄三张图像。

　　10

　　9

　　8

　　7

　　6

　　5

　　1

　　2

　　3

　　4

　　图4控制点布置 图5标识牌安装

　　图6控制点的布置

　　3.1图像处理

　　利用软件对图像通过空三匹配，加密匹配生成点云图、立体编辑、构全三角网、

　　立体量测模型、生成等高线等程序处理，形成三张对应时间影像的DEM矢量图(图7-10)。

　　图7 5月7日影像生成的DEM 图8 7月17日影像生成的DEM

　　图9 9月15日影像生成的DEM

　　3.1DEM图像坐标数据的形成及变形计算

　　通过对图4-6进行矢量数据化可得出表1数据。比较9月15日和5月7日所拍摄影像生成的DEM进行比较计算可得这一段时间边坡位移增量及体积增量(图7)。

　　表1程序对图像处理形成的数据

　　坐标

　　2008年5月07日

　　2008年7月17日

　　2008年9月15日

　　变形量(m)

　　X

　　3901950.180238

　　3901950.184389

　　3901950.186257

　　0.00602

　　Y

　　38403155.587135

　　38403155.589274

　　38403155.591353

　　0.004118

　　Z

　　1372.856432

　　1372.862135

　　1372.863471

　　0.007039

　　图 10 最大高程差和体积变化结果

　　4结论

　　摄影测量技术是一项快速便捷的新技术，可以推广到公路、铁路、水库、矿山等边坡监测，为边坡的的稳定性分析提供了可靠的技术依据。随着摄影器材技术的进步，将来必将能够实现在强对流天气环境下的测量检测。

　　参考文献：

　　【1】王秀美,贺跃光,曾卓乔. 数字化近景摄影测量系统在滑坡监测中的应用[J]29-30,测绘通报, 2002, (02)

　　【2】魏永华,赵全麟. 三峡高边坡变形监测摄影测量技术改进与实践[J]63-68河海大学学报, 1997, (03) .

　　【3】任伟中,白世伟等. 厚覆盖岩层条件下地下采矿的地表及围岩变形破坏特性模型试验研究[J]138-140岩石力学与工程学报, 2005, (21)

　　【4】刘楚乔，边坡稳定性摄影监测系统研究(D)21-35,中国博士论文全文数据库，2008.10

　　作者简介：

　　周海平，男，汉族，38岁，陕西省扶凤县人，中共党员，测量助理工程师，全国注册安全工程师，一九七二年四月出生于扶凤县.

　　二000年七月毕业于武汉测绘科技大学工程测量专业，

　　二00五年元月至二00六年七月参加全国注册安全工程师学习，并取得全国注册安全工程师证书及执业证书。

　　二000年至二00六年工作于陕西省凤县三台山矿业有限公司

　　二00七年起，受聘于东岭集团，负责西藏地区的林周东岭矿业公司和天成矿业公司的测量技术工作。