本發(fā)明涉及監(jiān)測方法，具體涉及建筑監(jiān)測。

背景技術(shù)：

隨著國家對文化遺產(chǎn)，尤其是建筑遺產(chǎn)，保護力度的加強以及對現(xiàn)代居住、辦公建筑安全標準的提升，古建筑監(jiān)測及危房監(jiān)測等相關(guān)的建筑監(jiān)測類需求也逐漸增多，尤其是對建筑傾斜、沉降等核心要素的監(jiān)測。目前，人們通常采用傳統(tǒng)測繪技術(shù)對上述內(nèi)容實施定期監(jiān)測，然后這種監(jiān)測方式具有耗時長、成本高、效率低、及時性差等弊端，也不利于后續(xù)分析。而基于其他類型物聯(lián)網(wǎng)傳感設(shè)備的遠程實時監(jiān)測，雖然一定程度上解決了效率和及時性問題，但也存在成本高、精度差、實施困難、對建筑造成干擾甚至損害等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供基于攝影測量原理的物聯(lián)網(wǎng)建筑三維實時監(jiān)測分析方法，以解決上述至少一個技術(shù)問題。

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

基于攝影測量原理的物聯(lián)網(wǎng)建筑三維實時監(jiān)測分析方法，包括一監(jiān)測分析方法，其特征在于，所述監(jiān)測分析方法包括以下五個步驟，

步驟一，選取監(jiān)測點、控制點并監(jiān)測：通過在被測建筑物上選取至少一個監(jiān)測點，在被測建筑周邊選取至少四個控制點，至少兩臺測量相機拍照獲取監(jiān)測點處的圖像信息；

步驟二，計算監(jiān)測點三維坐標：所述測量相機將所述圖像信息發(fā)送給計算機，所述計算機得出所述監(jiān)測點的三維坐標；

步驟三，計算監(jiān)測點三維坐標的變化趨勢：通過所述測量相機獲得不同時刻的所述圖像信息，所述計算機得出所述監(jiān)測點的三維坐標的變化趨勢；

步驟四，計算被測建筑物的變化信息：通過監(jiān)測點三維坐標的變化趨勢計算被測建筑物整體的傾斜、沉降、層間位移的信息；

步驟五，通過物聯(lián)網(wǎng)將變化信息備份：利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)手段遠程實時對被測建筑物的數(shù)據(jù)進行監(jiān)控及備份。

本方法相對于現(xiàn)有技術(shù)，可遠程實時獲取被測建筑物的大量物理信息和幾何信息，并在不傷及建筑物本體，不干擾建筑物自然狀態(tài)以及部分惡劣環(huán)境等條件下完成建筑安全監(jiān)測。整個監(jiān)測過程無損、高效、安全、可靠、成本低。

所述步驟一中，至少兩臺所述測量相機的觀測視野內(nèi)均包括至少四個控制點。以便于通過參照固定不動的控制點，計算監(jiān)測點的三維坐標。所述監(jiān)測點位于至少四個所述控制點連線后圍成的區(qū)域內(nèi)。提高監(jiān)測精度。

所述控制點設(shè)置在被測建筑周邊不易發(fā)生位移的物體上，或人工建立控制點，或直接選取周邊不易移動的物體上有特征的點作為控制點。

所述步驟一中，在建筑外立面選取至少一個監(jiān)測點并進行標注，或直接選取被測建筑物上有明顯特征的點位作為監(jiān)測點。以便于檢測?；蛟诒粶y建筑物上設(shè)置易觀測的物品作為監(jiān)測點。

所述監(jiān)測點均勻的布置在被測建筑外立面上。以便于檢測被測建筑整體。

或，為了準確的分析被測建筑每一層面的變化，被測建筑的每層均被選取或者設(shè)置有所述監(jiān)測點。

所述監(jiān)測點、所述控制點的標記采用防水設(shè)計。且所述監(jiān)測點、所述控制點的標記能確保長期可靠固定于物體表面。例如led發(fā)光元件、涂有熒光層的掛件等。同時還可以便于夜間檢測。

所述步驟一中，所述測量相機在確定畸變參數(shù)后，在監(jiān)測過程中焦距保持不變?；?，確定所述測量相機的焦距，在焦距不變的情況下通過校驗板來確定相機的畸變參數(shù)。

由于控制點三維坐標固定?？赏ㄟ^所述測量相機對所述圖像信息內(nèi)控制點處的信息來實時反算相機的參數(shù)，實現(xiàn)相機本身姿態(tài)的實時自動校驗功能，對相機可能發(fā)生的自身偏移進行“糾偏”處理，確保觀測數(shù)據(jù)的可靠性。

所述步驟一中，至少兩臺測量相機對被測建筑進行實時監(jiān)測，所述測量相機拍攝的圖像信息中，被測建筑成像面積重疊度達到70％以上，同時至少兩臺所述測量相機均能觀測到至少4個控制點、全部的監(jiān)測點。

所述步驟三中，通過將所述測量相機的畸變參數(shù)及所述圖像信息傳輸給計算機利用matlab程序進行運算，進而得出所述監(jiān)測點的三維空間坐標數(shù)據(jù)。通過所述測量相機獲得的不同時刻的所述圖像信息得出所述監(jiān)測點三維坐標數(shù)據(jù)隨時間的變化量，并以第一次觀測數(shù)據(jù)為基準，由此得出建筑物的整體中心偏移角及各部分沉降量。

所述測量相機可設(shè)置成30分鐘/次、60分鐘/次、120分鐘/次、240分鐘/次、480分鐘/次、960分鐘/次，或3600分鐘/次觀測被測建筑的圖像信息。已針對偏移、沉降效率不同的被測建筑。

進而通過所述監(jiān)測點三維坐標數(shù)據(jù)隨時間的變化量及第一次觀測得出的所述監(jiān)測點三維坐標數(shù)據(jù)繪制出所述監(jiān)測點的三維坐標的變化趨勢圖。以便于直觀了解被測建筑變化程度。

在所述測量相機的拍攝間隔時間一定時，每次所述監(jiān)測點的三維坐標數(shù)據(jù)變化量均比上一次所述監(jiān)測點的三維坐標數(shù)據(jù)變化量增加時，縮短所述測量相機的拍攝間隔時間。同時設(shè)置一變化量閾值，當所述監(jiān)測點的三維坐標數(shù)據(jù)變化量超過所述變化量閾值，通過計算機警示用戶。

根據(jù)所述測量相機的拍攝間隔時間，對數(shù)據(jù)進行運算后，獲得一所述監(jiān)測點的三維坐標數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，進而獲得單位時間內(nèi)所述監(jiān)測點的三維坐標數(shù)據(jù)的變化量的數(shù)據(jù)庫。便于通過觀測變化量變化，觀測出被測建筑偏移、沉降趨勢。通過單位時間內(nèi)所述監(jiān)測點的三維坐標數(shù)據(jù)的變化量的數(shù)據(jù)庫形成一變化量的變化趨勢圖。以便于直觀了解被測建筑的偏移、沉降趨勢。

所述步驟五中，通過將得到的數(shù)據(jù)結(jié)果先寫入現(xiàn)場數(shù)據(jù)庫，再由遠程服務定期發(fā)送命令將數(shù)據(jù)取回遠程數(shù)據(jù)中心進行分析、備份。以提高數(shù)據(jù)安全性。

可以實時獲取所需的被監(jiān)測建筑物各類數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)將同時備份于現(xiàn)場和遠程服務器中以供今后分析利用。

可以做到遠程實時發(fā)送命令拍照查看現(xiàn)場監(jiān)測情況，并取回相關(guān)分析數(shù)據(jù)，做到基于物聯(lián)網(wǎng)的遠程實時監(jiān)測。

作為一種方案，所述測量相機有兩臺，兩臺所述測量相機拍攝的被測建筑的成像面積重疊度在70％～95％之間。成像面積重疊度在70％～95％之間便于以控制點為基礎(chǔ)，觀察被測建筑上的監(jiān)測點的位置變化。同時此設(shè)計中僅采用兩臺相機，成本低，當滿足重疊度在70％～95％之間時，兩臺相機之間的距離小，占地小，便于布置。兩臺相機適用于對稱性的建筑，或者直徑不大形態(tài)簡單的塔類建筑。

作為另一種方案，所述測量相機為8臺，8臺所述測量相機環(huán)繞在被測建筑外圍呈環(huán)狀，相鄰的兩臺相機間隔45度夾角，相鄰兩臺所述測量相機的拍攝的圖像信息中，被測建筑成像面積重疊度達到70％以上。8臺相機監(jiān)測效果好，對于形體復雜，或者保護級別較高的建筑則8臺相機環(huán)繞建筑物按照間隔45度夾角來進行全方位監(jiān)測的效果較佳。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的部分結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示進一步闡述本發(fā)明。

參見圖1，基于攝影測量原理的物聯(lián)網(wǎng)建筑三維實時監(jiān)測分析方法，包括一監(jiān)測分析方法，監(jiān)測分析方法包括以下五個步驟，步驟一，選取監(jiān)測點3、控制點4并監(jiān)測：通過在被測建筑物2上選取至少一個監(jiān)測點3，在被測建筑周邊選取至少四個控制點4，至少兩臺測量相機1拍照獲取監(jiān)測點處的圖像信息；步驟二，計算監(jiān)測點三維坐標：測量相機1將圖像信息發(fā)送給計算機，計算機得出監(jiān)測點的三維坐標；步驟三，計算監(jiān)測點三維坐標的變化趨勢：通過測量相機獲得不同時刻的圖像信息，計算機得出監(jiān)測點的三維坐標的變化趨勢；步驟四，計算被測建筑物的變化信息：通過監(jiān)測點三維坐標的變化趨勢計算被測建筑物整體的傾斜、沉降、層間位移的信息；步驟五，通過物聯(lián)網(wǎng)將變化信息備份：利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)手段遠程實時對被測建筑物的數(shù)據(jù)進行監(jiān)控及備份。本方法相對于現(xiàn)有技術(shù)，可遠程實時獲取被測建筑物的大量物理信息和幾何信息，并在不傷及建筑物本體，不干擾建筑物自然狀態(tài)以及部分惡劣環(huán)境等條件下完成建筑安全監(jiān)測。整個監(jiān)測過程無損、高效、安全、可靠、成本低。

步驟一中，至少兩臺測量相機的觀測視野內(nèi)均包括至少四個控制點。以便于通過參照固定不動的控制點，計算監(jiān)測點的三維坐標。監(jiān)測點位于至少四個控制點連線后圍成的區(qū)域內(nèi)。提高監(jiān)測精度。

控制點設(shè)置在被測建筑周邊不易發(fā)生位移的物體上，或人工建立控制點，或直接選取周邊不易移動的物體上有特征的點作為控制點。

步驟一中，在建筑外立面選取至少一個監(jiān)測點并進行標注，或直接選取被測建筑物上有明顯特征的點位作為監(jiān)測點。以便于檢測?；蛟诒粶y建筑物上設(shè)置易觀測的物品作為監(jiān)測點。

監(jiān)測點均勻的布置在被測建筑外立面上。以便于檢測被測建筑整體。

為了準確的分析被測建筑每一層面的變化，被測建筑的每層均被選取或者設(shè)置有監(jiān)測點。

監(jiān)測點、控制點的標記采用防水設(shè)計。且監(jiān)測點、控制點的標記能確保長期可靠固定于物體表面。例如led發(fā)光元件、涂有熒光層的掛件等。同時還可以便于夜間檢測。

步驟一中，測量相機在確定畸變參數(shù)后，在監(jiān)測過程中焦距保持不變?；颍_定測量相機的焦距，在焦距不變的情況下通過校驗板來確定相機的畸變參數(shù)。

由于控制點三維坐標固定?？赏ㄟ^測量相機對圖像信息內(nèi)控制點處的信息來實時反算相機的參數(shù)，實現(xiàn)相機本身姿態(tài)的實時自動校驗功能，對相機可能發(fā)生的自身偏移進行“糾偏”處理，確保觀測數(shù)據(jù)的可靠性。

步驟一中，至少兩臺測量相機對被測建筑進行實時監(jiān)測，測量相機拍攝的圖像信息中，被測建筑成像面積重疊度達到70％以上，同時至少兩臺測量相機均能觀測到至少4個控制點、全部的監(jiān)測點。

步驟三中，通過將測量相機的畸變參數(shù)及圖像信息傳輸給計算機利用matlab程序進行運算，進而得出監(jiān)測點的三維空間坐標數(shù)據(jù)。通過測量相機獲得的不同時刻的圖像信息得出監(jiān)測點三維坐標數(shù)據(jù)隨時間的變化量，并以第一次觀測數(shù)據(jù)為基準，由此得出建筑物的整體中心偏移角及各部分沉降量。

測量相機可設(shè)置成30分鐘/次、60分鐘/次、120分鐘/次、240分鐘/次、480分鐘/次、960分鐘/次，或3600分鐘/次觀測被測建筑的圖像信息。已針對偏移、沉降效率不同的被測建筑。

進而通過監(jiān)測點三維坐標數(shù)據(jù)隨時間的變化量及第一次觀測得出的監(jiān)測點三維坐標數(shù)據(jù)繪制出監(jiān)測點的三維坐標的變化趨勢圖。以便于直觀了解被測建筑變化程度。

在測量相機的拍攝間隔時間一定時，每次監(jiān)測點的三維坐標數(shù)據(jù)變化量均比上一次監(jiān)測點的三維坐標數(shù)據(jù)變化量增加時，縮短測量相機的拍攝間隔時間。同時設(shè)置一變化量閾值，當監(jiān)測點的三維坐標數(shù)據(jù)變化量超過變化量閾值，通過計算機警示用戶。

根據(jù)測量相機的拍攝間隔時間，對數(shù)據(jù)進行運算后，獲得一監(jiān)測點的三維坐標數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，進而獲得單位時間內(nèi)監(jiān)測點的三維坐標數(shù)據(jù)的變化量的數(shù)據(jù)庫。便于通過觀測變化量變化，觀測出被測建筑偏移、沉降趨勢。通過單位時間內(nèi)監(jiān)測點的三維坐標數(shù)據(jù)的變化量的數(shù)據(jù)庫形成一變化量的變化趨勢圖。以便于直觀了解被測建筑的偏移、沉降趨勢。

步驟五中，通過將得到的數(shù)據(jù)結(jié)果先寫入現(xiàn)場數(shù)據(jù)庫，再由遠程服務定期發(fā)送命令將數(shù)據(jù)取回遠程數(shù)據(jù)中心進行分析、備份。以提高數(shù)據(jù)安全性。

可以實時獲取所需的被監(jiān)測建筑物各類數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)將同時備份于現(xiàn)場和遠程服務器中以供今后分析利用。

可以做到遠程實時發(fā)送命令拍照查看現(xiàn)場監(jiān)測情況，并取回相關(guān)分析數(shù)據(jù)，做到基于物聯(lián)網(wǎng)的遠程實時監(jiān)測。

作為一種方案，測量相機有兩臺，兩臺測量相機拍攝的被測建筑的成像面積重疊度在70％～95％之間。成像面積重疊度在70％～95％之間便于以控制點為基礎(chǔ)，觀察被測建筑上的監(jiān)測點的位置變化。同時此設(shè)計中僅采用兩臺相機，成本低，當滿足重疊度在70％～95％之間時，兩臺相機之間的距離小，占地小，便于布置。兩臺相機適用于對稱性的建筑，或者直徑不大形態(tài)簡單的塔類建筑。

作為另一種方案，測量相機為8臺，8臺測量相機環(huán)繞在被測建筑外圍呈環(huán)狀，相鄰的兩臺相機間隔45度夾角，相鄰兩臺測量相機的拍攝的圖像信息中，被測建筑成像面積重疊度達到70％以上。8臺相機監(jiān)測效果好，對于形體復雜，或者保護級別較高的建筑則8臺相機環(huán)繞建筑物按照間隔45度夾角來進行全方位監(jiān)測的效果較佳。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征以及本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。