高精度大地测量监测自动化系统研究

高精度大地测量监测自动化系统研究

陶赛健

上海祥阳水利勘测设计有限公司，上海 202150

摘要：在计算机数字技术发展中，工艺生产和制造标准越来越高，促使大地测量监测更加精确。但是，在以往大地测量监测中，更多使用人工监测方式，效率和精度都不高，直接影响到测量工作的质量。当前，大地测量工作呈现多样性、复杂性等特点，更加需要高精度大地测量监测技术的使用，并且也要满足自动化工作的要求，才能符合我国测量工作的需求。本文通过对视觉测量技术概述，分析了高精度大地测量监测自动化系统，为大地测量监测工作提供了参考。

关键词：高精度；大地测量；监测自动化

引言

在十四五规划出台后，推动生产检测的高质量发展，提升产业基础，实现产业链现代化是主要目标[1]。基于这种情况下，现代科技综合性发展的自动化生产模式开始取代人工方式，并且部分行业的精密仪器检测中，以往的人工手段不管是在精确性、效率等方面都无法满足测量工作的需求[2]。而视觉测量技术有着更高的精度和速度，符合当前大地测量监测自动化工作的需求。因此，在大地测量监测中，应当提升测量精度和实现自动化，这就需要使用到视觉测量技术，从而形成测量监测自动化系统，以此满足我国测量工作的需求。

1 视觉测量技术概述

计算机产生和使用后转变人民群众的生活和生产方式，并且在诸多行业产生重大作用，推动社会文明的发展[3]。而且，在测量工作中，视觉是非常有效的测量方式，也能为测量人员提供很多信息。通过计算机和视觉的融合，对社会生产和生活带来重大影响。为更好满足测量工作的需求，计算机视觉对测量行业影响更加深入。从具体层面而言，计算机视觉是借助摄像机对数据获取，并且利用计算机处理、分析图像，以此实现人的视觉功能[4]。其中，图像获取也是依托CCD等传感设备完成的，并且利用图像处理算法对测量目标信息获取。机器视觉测量本质上是综合性的学科，利用了光学设计、自动控制、图像处理等知识，从而形成高度集成化系统。和其他机器测量技术比较，这是一种非接触式测量手段，具有数字化、灵活性等特点，并且也能完成重复性监测工作，以此提升测量工作的精度和效率[5]。如果机器视觉系统使用后，其安全性、可靠性等也会增强，从而实现大地测量监测自动化的目的。

2 高精度大地测量监测自动化系统分析

2.1 系统构成

本文研究的高精度大地测量监测自动化系统是利用视觉测量技术形成的，其主要是机器视觉监测系统组成，涉及到计算机、相机、镜头等设备，以此发挥出自动化测量监测的作用。第一，处理分析设备。主要是配置相应性能的计算机，能够对图像算法处理。第二，摄像机。通过使用光电转化功能将光信号转化为电信号，并且传递给计算机处理设备，以此提供给计算机进行处理。第三，光源。借助光线科学合理的对被测内容进行测量，而且光源有着突出性，从而提升图像质量。第四，镜头。在使用光源对被测对象测量中，会反射出相应的光到摄像机元件上。第五，通讯接口。外接设备也可以将采集到的数据进行共享，并且可以让处理设备传递控制指令。一般情况下，健全功能的视觉测量系统是由不同功能单元组成。高精度大地测量检测自动化系统是使用摄像机将被测对象转变为图像信号传递到计算机，再结合被测量对象的图像形态、像素、颜色等信息，以此对测量对象进行控制。

2.2 测量系统特点

第一，非接触式监测。在机器视觉监测应用前，测量工作都是由物理接触式监测，需要使用监测设备和被测目标进行接触。但是，部分测量物体存在很多影响因素，监测过程会对被测对象造成影响。为避免这些问题出现，降低测量工作成本，监测现场大部分情况下都是对物体进行随机抽查，无法对质量进行保障。而机器视觉监测系统不需要和测量目标接触，而是直接使用摄像机对测量对象的数据收集，经过计算机处理后采集到的图像，能够很好提升测量数据精度。因此，机器视觉监测系统不会对测量物体产生任何损坏，也可以提升测量效率和精度。

第二，实现连续工作，使用成本低。和以往使用测量设备，机器视觉监测系统是通过计算处理设备、光学成像设备、数据传输设备等构成。这种测量方式是非接触式测量，如果设备调试后，就可以进行连续工作，而且工作中也无法带来物理损耗和工作疲劳。在科学技术进步中，生产工艺也在提升，机器视觉监测系统的硬件成本也会越来越低。

第三，监测效率高。机器视觉监测系统是使用图像采集和处理实现的，并且在计算机硬件持续更新中，也会提升运算效率，使用成本也越来越低。图像算法也在进行优化，促使图像处理结果更为精确。在一些监测环境中，这种系统也可以实现更高的监测效率。

2.3 视觉测量系统发展趋势

在机器视觉测量监测系统中，为更好提升测量结果精确性，而且也需要保障监测效率，其研究趋势也开始从图像收集、图像处理等方面进行发展。基于当前视觉监测更多是处于二维层面的，也开始在测量大地测量监测自动化中进行使用，但是三维视觉运用不够成熟，存在很多问题。大部分具体测量中，都会对精度和效率目标进行明确，如何在使用成本和算法间找出更加合理的视觉监测方案，也是机器视觉监测开发中应当考虑的问题。为实现机器视觉测量监测系统的精度和效率目标，需要从软件层面出发，也需要选择更高性能的摄像机，制定科学合理的测量方案，从而获取到高质量的测量图像。一般情况下，高精度的测量图像为后续处理工作降低难度。但是，硬件层面上的改变，会增加整个测量系统的使用成本，导致无法对单个设备进行升级，也会对硬件性能产生新的问题，如高分辨率图像对传输和存储要求更高。因此，为提升测量系统的精度和效率，不仅仅需要从硬件层面出发，也需要对其他方面进行关注。

视觉监测中非常关键的因素是边缘监测性能，边缘区域找的越好，系统监测性能也会更好，从而实现高精度高速测量。因此，在具体生产中，应当对软件算法进行创新，这就需要从亚像素边缘监测进行研究。这种检测方式比其他监测方式精度更好，也能提升监测精度和效率。因此，在视觉测量系统发展中，需要对系统进行整体优化，也应当对硬件和软件层面进行分析，从而保障大地测量监测工作的顺利完成。

3 结语

在社会经济发展中，大地测量监测工作更为重要，能够对地质灾害防治、经济发展等产生重大影响。但是，传统大地测量监测技术更多是依靠人工方式进行，导致测量精度和效率无法实现，甚至会影响到测量自动化实现。基于这种情况下，需要意识到科学技术发展的重要性，也要加大力度对新技术进行使用，逐步建立高精度大地测量监测自动化系统的研究，以此满足我国测量工作的需求。因此，视觉机器监测系统的使用，符合高精度大地测量监测自动化工作的需求，以此推动测量工作高质量完成。

参考文献

[1]曾涛.基于高精度GPS河道断面测量的深基坑变形风险控制研究[J].水利科学与寒区工程,2023,6(08):142-146.

[2]白雷雷,刘明波.精密三角高程测量在高陡边坡垂直位移监测中的应用[J].四川水力发电,2023,42(04):90-93.

[3]戴嵩,魏冠军,梁斌.控制点布设方案对无人机精度测量的影响及其应用——以西北地区某尾矿坝地表沉降监测为例[J].中国地质灾害与防治学报,2021,32(05):113-120.

[4]于琳琳,许谦,王娜.基于虚拟相机的天线俯仰轴形变快速高精度测量方法研究[J].天文研究与技术,2022,19(03):235-243.

[5]周世明.浅谈三维激光扫描技术在复杂艰险山区铁路全生命周期建设中的应用[J].高速铁路技术,2020,11(05):31-35.