背景介紹

隨著國家“一帶一路”的基礎設施建設，大量的大型設施及建（構）筑物正處于建設和運營中，以陸?？胀ǖ篮托畔⒏咚俾窞楣羌?，以鐵路、港口、管網等重大工程為依托，一個復合型的基礎設施網絡正在形成。

然而，隨著大型設施的長時間運營，會因為自身或者外界因素的影響產生各種變形。例如橋梁在有車輛或火車經過時，會產生豎向的撓度變形；高塔由于風力等外界因素的影響導致產生側向變形。變形作為影響大型設施及建（構）筑物安全性和使用壽命的關鍵指標，如果缺乏有效的技術手段對變形進行測量，很可能會造成工程事故的產生，從而帶來巨大的經濟損失。

傳統測量方法

傳統的接觸式測量方法，主要包括連通管式靜力水準儀、分布式光纖、百分表、拉線式位移計、振弦式位移計以及磁致伸縮式位移計。對于傳統的接觸式測量方法，需耗費大量的人力物力提前將傳感器安排在建筑內部或表貼于建筑物外表面。測量完成后，為節省工程成本還需要花費大量的時間拆除傳感器。

傳統接觸式測量方法的不足 

1、傳感器安裝和拆卸費時費力；

2、傳感器壽命周期內易破壞；

3、單個傳感器通常只能測量單個點的一維變形，且監測頻率偏低；

4、單體建（構）筑物變形監測需布置多個傳感器，成本高。

傳統的非接觸式測量方法主要為全站儀、水準儀、超聲波位移監測、GPS/北斗以及雷達位移監測等。

傳統非接觸式測量方法的不足

1、全站儀工作量大，測量時間長，人為因素影響較大；

2、超聲測量距離短，精度低，需反射面；

3、GNSS需局部組網，計算提高精度，單個成本較高；

5、雷達測量精度較低，成本高。

非接觸光學（圖像視覺）測量技術

圖像視覺技術就是用機器代替人眼來進行測量和判斷，它是一項綜合的技術。采用一種基于數字圖像處理和數值計算的非接觸、全場變形的數字圖像相關方法，通過變形前后的兩幅圖像來測量大型結構表面的變形，利用本測量方法可以實現對被測物進行遠距離、多點動靜態變形檢測。

隨著計算機技術的日趨成熟，圖像視覺的應用對象逐漸由室內轉向室外的大型結構（設施），如隧道、邊坡、橋梁、高塔等。

圖像視覺基本原理

產品簡介

RSM-FBN(A)大型設施撓度非接觸測量儀采用最先進的圖像質量評價算法、圖像質量增強算法以及相機快速自標定技術，現場無需附著任何標記物，僅一臺主機就可實現對橋梁、高塔、起重機械等設施進行多點快速、高精度動靜態撓度、位移、振動等數據的實時測量。儀器配套軟件系統具備引導式操作、自動數據記錄、自動標定、智能選點、實時輸出、超限預警和安全評估等功能。儀器一體化設計，采用軍品級傳感器及接頭，現場使用直觀、簡單、方便。

產品用途

用于橋梁、高塔、起重機械等大型設施的動/靜態位移檢測，也可用于建筑、隧道、大壩、邊坡等的長期監測。

關鍵技術

圖像獲取

被測物體的可視化圖像和內在特征轉換成能被計算機處理的一系列數據。

低質量圖像高分辨分析

針對野外遠程、大尺度測量工況下光照變化和霧霾等因素的影響，開發了多種快速圖像增強技術，通過改善圖像質量和突破低質量圖像匹配難題實現復雜測量條件下的圖像高分辨分析。

快速自標定

為了滿足橋梁、隧道、高塔和起重機械等大型結構的撓度測量需求，利用主動姿態感知技術，開發適用于各類復雜工況的相機自標定方法，針對不同測量場景結構特征的幾何約束關系或者利用相機的實時姿態信息，實現相機的快速自標定。

高精度免靶標

為了節約工程成本，提高測量效率，本儀器結合圖像快速相關匹配與定位和基于顯著性的可靠特征提取技術，開發了適用于各類復雜結構的高精度免靶標測量功能。

符合規范

《公路橋梁荷載試驗規程》（JTG-T-J21-01-2015）

《建筑與橋梁結構監測技術規范》（GB50982-2014）

《城市軌道交通工程測量規范》（GB/T 50308-2017）

《工程測量規范》（GB 50026-2016） 

核心優勢

高精度

儀器利用特有的快速自標定技術，結合姿態傳感器、物面切向和物面法向信息，實現0.001mm級實時高精度位移數據解算。

高頻率

采用專業級工業相機，并結合特殊的數據處理和數據傳輸技術，在保證測量精度的情況下，實現40個點300Hz同步高頻率測量。

大視場

儀器采用了一種基于圖像銳度評價判據的方法去除陽光照射/陰影、霧霾等因素對圖像質量影響，自適應改善與增強圖像質量，并結合專業級鏡頭，滿足1000米遠距離測量需求。

多功能

濾波功能完善，可對采集的曲線進行前處理和后處理；功能多，沖擊系數、阻尼比、頻譜分析超限預警一應俱全；圖像可先錄后進行處理和分析，方便快捷。

項目案例

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??????工程概況

長豐橋為武漢市中環線西段跨越漢江的一座特大型中承式鋼管混凝土系桿拱橋，長豐橋及其兩岸連線工程為武漢中環線的主體工程，同時也是武漢市白沙洲長江大橋的相關配套工程。從漢口至漢陽依次為：0#～14#墩為漢口岸引橋，14#～17#墩為主橋，17#～35#為漢陽岸引橋。

測量方案

本次選擇16#～17#墩的靜態撓度進行測量，所選測點處均布置了靜力水準儀。本儀器布置在距離測量點100m處的江灘公園。

測量結果

通過與橋梁檢測單位提供的靜力水準儀數據進行對比，發現本儀器所測數據與利用靜力水準儀所測數據基本一致。