Fotogrammetrické 3D měření deformací dálničních mostů typu TOM Ing. Karel Vach CSc., s.r.o. Archeologická 2256, 155 00 Praha 5 http://www.eurogv.cz 1
Objekt SO 208 2
Technické zadání: - provést zaměření prostorových deformací dvojtubusu Navržené řešení: Pro tento úkol byl vyvinut speciální technologický postup využívající kombinace měření svislých posunů metodou velmi přesné nivelace, měření deformace vnitřního líce ostění pomocí konvergenčního pásma a využití vícesnímkové digitální průsekové fotogrammetrie pro sledování deformací a posunů profilů tubusu. Pro vzájemné propojení měření jednotlivých tubusů bylo nutné ještě úhlové měření. 3
Rozmístění profilů na sledovaném objektu 4
Rozmístění značek v profilu 5
Osazená kulová značka 6
Konvergenční měření délek 7
Vícesnímková průseková fotogrammetrie provádí rekonstrukci měřických snímků (fotografií), tj. cílem metod je nalézt transformační vztah mezi systémem snímkových souřadnic a systémem souřadnic objektu tak, aby bodu zaměřenému na snímku byl přiřazen právě jeden bod předmětu ve zvoleném systému souřadnic. 8
Na čem závisí přesnost určení souřadnic bodů při použití vícesnímkových průsekových fotogrammetrických systémů: - měřítku snímku = vzdálenosti stanoviště snímkování od zaměřovaného objektu a ohniskové vzdálenosti objektivu, - přesnosti určení prvků vnější orientace [souřadnice stanoviště, směr, sklon, rotace kamery]. Protože systém je analytický tj. tyto parametry se určují výpočtem na základě snímkových souřadnic orientačních bodů, zvoleného systému souřadnic, vlícovacích bodů a prvků vnitřní orientace, tj. na přesnosti identifikace na snímcích orientačních bodů a přesnosti zaměření vlícovacích bodů, resp. doplňujících měření. - velikosti úhlů protnutí os záběrů, záběrů resp. paprsků středových průmětů objektů jednotlivých snímků (na geometrii protnutí os snímků), 9
Rozbor přesnosti - zjednodušený Výrobce Sony přesnost vel. 1 pixelu pro kurzor elipsooperátor Velikost čipu Počet pixelů (mm) DSLR-A100 23,6x15,8 3872x2592 určení sn.souř. kurzorem 0,3 elipsooperátor 0,1 Typ kamery Velikost pixelu (mm) 0610 0183 0061 Ms = 2/061 S=Ms*c Ms = σx/σx' S (mm) c (mm) = 328 1093 3279 20 6557 21858 65574 40 13115 43716 131148 L=Ms*l L (mm) 23,6 7738 25792 77377 15,8 5180 17268 51803 l (mm) = Velikost pixelu (mm) 061 přesnost 018 006 60 19672 65574 196721 10
Postup provádění prací: 1. přípravné práce, projekt prací (vymezení rozsahu, formy, účelu zaměření, připojení na zvolený systém souřadnic, stanovení přesnosti zaměření) 2. označení a stabilizace orientačních a vlícovacích bodů na sledovaném objektu (kulové čepy, svislice) 3. geodetická měření v nezbytném rozsahu (výšky, konvergenční délky, svislice) 4. fotogrammetrické snímkování (upravená komora Sony DSLR-A100 ) 5. fotogrammetrické vyhodnocení (orientace snímků, vyrovnání zavedení doplňkových měření) 6. analýza a interpretace výsledků - předání technické zprávy, seznamů souřadnic, porovnání s předchozími etapami, určení posunů a deformací, 11
Měřická sada fotogrammetrických snímků jednoho z profilů 12
Rozmístění stanovisek snímkování a zaměřovaného profilu 13
Měřické snímky digitalizace snímkových souřadnic 14
Postup při vyhodnocení Rolleimetric CDW A) Přípravné práce známe: - prvky vnitřní orientace komory - parametry mřížky, resp. velikosti čipu, - délky zaměřené konvergenčním měřidlem - souřadnici X,Y,Z vybraných kulových čepů - svislice umístěné v sledovaném prostoru přibližně určíme: prvky vnější orientace definujeme: vztažný systém souřadnic, měřítko na snímcích měříme: - mřížku, resp. rohy snímku - snímkové souřadnice orientačních bodů 15
prvky vnitřní orientace 16
prvky vnější orientace 17
B) Orientace snímků vypočteme: - zpřesněné souřadnice orientačních bodů - zpřesněné prvky vnější orientace C) Blokové vyrovnání svazků paprsků stanovíme: doplňující podmínky pro vyrovnání: souřadnice Z z přesné nivelace, resp. X,Y z geod. měření šikmé délky zaměřené konvergenčním měřidlem, rozdíly souřadnic bodů (X,Y) na svislicích vypočteme: - souřadnice orientačních (pozorovaných) bodů a jejich přesnost - prvky vnější orientace a jejich přesnost 18
Doplňující měření do vyrovnání - např. souřadnice X,Y, nebo Z z přesné nivelace 19
Délky zaměřené konvergenčním pásmem Rozdíly souřadnic bodů na svislici d-x, d_y=0 20
Výsledné vyrovnané souřadnice (X,Y,Z v mm) a jejich střední chyby (mx, my, mz v mm) číslo bodu 111 112 113 114 115 116 117 120 121 122 123 124 125 x 116677.1 116889.9 116858.2 116956.2 116982.6 116804.4 116878.4 116932.3 116931.9 117009.0 117008.6 116942.4 117088.2 y 129715.0 115027.6 128553.1 115243.8 122122.3 124894.2 119162.1 124952.2 124953.2 119189.2 119189.2 122353.1 121985.8 z 99236.2 99638.6 103299.8 103163.9 105687.1 105387.4 105509.8 103115.7 99093.5 103238.9 99226.1 99412.3 99423.2 mx 0.5 0.0 0.8 0.8 0.9 2.0 2.1 1.3 1.3 1.2 1.2 2.1 2.6 my 0.2 0.0 0.2 0.2 0.2 1.1 1.2 0.9 0.9 0.9 1.0 1.0 1.3 mz 0.2 0.0 0.3 0.7 0.3 1.3 1.4 0.8 1.1 0.8 1.0 1.2 1.5 p. u. 8 9 8 9 17 9 10 13 13 14 14 11 6 21
Prováděné etapy měření: 0.etapa - po dokončení tubusu - před zahájením zasypávání (2.10.06) 1.etapa - po dosypání zóny 1 (po úroveň nad klouby) (2.11.06) 2.etapa - po dokončení násypu objektu (po pláň) před kolaudací (6.12.06) 22
Rozdíly prostorových souřadnic 1-0, 2-1, 2-0 profil I1 a I2 Profil rozdíl 1-0 I1 111-0,3 0,4 112 113 0,9-1,3 114 2,1 0,8 115 0,5-0,6 I2 211 212 213 214 215 rozdíl 1-0 -0,3-1,3 0,3-0,3 0,9 0,3 0,5-0,4-0,8 1,4-1,6 0,9 0,6 rozdíl 2-1 0,3-1,2-0,9-1,5-1,9 0,7-0,6 0,7-0,1-1,7-0,4-2,3-1,0 rozdíl 2-1 -0,6-1,0-0,3-1,0 0,6-2,6-4,1-3,6-5,1-1,8 rozdíl 2-0 -0,8-2,8 0,2 1,5-0,1 0,1-3,5-2,7-5,2-4,2-1,2-2,7-3,0-5,2-6,5-6,7 rozdíl 2-0 -0,3-1,3-0,2-1,3 0,6-0,7 0,5 0,2-2,8-4,8-5,6-8,7-7,7 23
Rozdíly prostorových souřadnic 1-0, 2-1, 2-0 profil II1 a II2 Profil rozdíl 1-0 II1 121-0,4 0,2 122 123 1,0-4,4 124 1,3 0,3 125 1,4 0,7 II2 221 222 223 224 225 rozdíl 1-0 -0,1 0,7 0,2 0,3 1,6 3,2 0,6-2,5 0,7-4,4 1,2-1,2 rozdíl 2-1 3,2 2,7-2,3-0,7-2,7 2,3-1,5-0,5-1,2-0,2-2,2-0,1 rozdíl 2-1 0,4 0,5-0,4 0,2-0,4 0,7-0,3 0,7-1,4-7,1-4,8-10,4-6,6 rozdíl 2-0 2,8 2,8-1,3-5,1-1,4 2,6 0,6-3,9-6,4-9,2-9,2-7,8-6,3-4,7-4,8-7,0-8,7 rozdíl 2-0 -0,1 0,7 0,4 0,5-0,2 0,4 1,2 3,9-0,2 1,2-6,8-5,9-5,0-9,2-8,8 24
Rozdíly prostorových souřadnic 1-0, 2-1, 2-0 profil III1 a III2 Profil rozdíl 1-0 III1 131-0,3 0,3 132 133 0,8-3,1 134 135 1,1-1,7 III2 231 232 233 234 235 rozdíl 1-0 0,7 0,2-0,3 1,1 2,1-0,2 1,3-1,9 0,7-3,2-0,1-0,5-1,1 0,5-1,6 rozdíl 2-1 1,3 0,7-0,8-3,2-0,1-1,3 rozdíl 2-1 0,3 0,1 0,3 0,1-0,3 3,8-0,3 0,9 rozdíl 2-0 -1,5 0,9 1,0-3,7-4,0-6,3-3,3-3,0-7,3-3,7-3,0-3,8 rozdíl 2-0 1,0 0,1 0,3 0,2-0,4 0,8 5,9-0,6 2,2-4,3-2,1-4,3-5,6-1,7-3,8-1,0-4,8-4,1-1,6 1,0 25
Závěr: Zjištěné odchylky korespondují s výsledky z přesné nivelace a z měření konvergenčních délek, Navržená technologie s využitím vícesnímkové průsekové fotogrammetrie je vhodná pro měření 3D prostorových deformací, 26