数字图像检测技术在施工监控中应用的可行性探讨

黎乐涛

摘 要：随着我国经济和科技的日益发展，传统施工监控技术已经越来越难满足工程需要。工程从业人员迫切希望得到一些可靠的高新技术手段来解决这一难题。而数字图像检测技术以其非接触、设备周边环境要求低以及可同步多测点等优点将有望成为施工监控未来的一大助力。

关键词：施工监控；数字图像检测；边缘检测

施工监控是保证施工整个过程中结构处于安全状态，使施工项目保质保量完成的必要措施，占整个施工过程中一个举足轻重的重要地位。施工监控起到了一个指导的作用，为结构最终建成后能最大程度符合设计要求的线形和结构内力起到了至关重要的作用。而且在体量庞大，要求施工误差较小的重大工程，诸如桥梁施工项目和高层建筑施工等工程项目，施工控制的纠错功能显得尤为重要。

随着图像的数字化技术的形成和进步，传统施工控制技术所存在的很多不足之处都看到了解决的希望。以往的施工监控，大多数的工作都是需要人工操作的。为了与经济效益达到相互平衡，在精准度还有可控参数方面都有比较大的局限性。而且对一项简单而又需要重复操作的工作，人的工作效率显然远远比不上计算机的。而数字图像检测技术的到来为施工控制带来新的生命力。

1 工程概况

本文使用的工程实例，是坐落在广州市番禺区的番禺景观大桥。该大桥是广明高速到S363线段的番禺景观大道工程的第三标段（K2+640～K5+636.8），位于大夫山森林公园东南面，主桥跨越市桥水道。主桥为三跨预应力混凝土连续梁桥（68.5m+115m+68.5m），全长为252m。

2 数字图像检测技术应用思路

对景观大桥施工过程进行数字图像的采集和转化处理，将数字图像由rgb三原色图像转化成黑白二值图像，作为接下来被边缘检测的对象。然后对图像进行初次边缘检测，并对检测结果的精度作出标定，假如不能满足研究需要，则对图像进行降噪、加强信号等处理。以结构边缘作为该参考数据，获得高程、桩号等关键信息并以此指导施工。

3 数字图像检测技术原理及优点

3.1 数字图像检测原理

数字图像测量利用的是图像处理研究领域的最基本问题：边缘检测。因为，边缘是图像众多特征当中最为基本的。而边缘的本质就是指图像中，某些灰度发生了阶跃式的突变又或者是呈屋顶状变化了的像素的集合。

3.2 数字图像检测优势

数字图像测量技术之所以得到各领域的广泛关注和重视是其具有多个传统测量监控技术所不具备的优点：（l）与被观测的对象无接触：对观测与被观测者都不会产生任何损伤，十分安全可靠，这是其他测量方式无法比拟的。（2）提高测量的精度：利用各种图像目标模式定位方法，特别是亚像素定位技术，可以明显地提高图像目标的定位精度。（3）对成像系统的高精度标定和修正：成像系定和误差修正是精密测量的重要环节之一。用数字图像处理技术可以实现对摄像系统高精度的标定和误差修正，为高精度光学测量提供坚实的基础。（4）自动化程度高：随着计算机技术的不断发展使得该技术处理分析的自动化程度大大提高，这样极大地减少了处理的工作量和时间，为在线测量赢得了时间。

非接触、设备周边环境要求低以及可同步多测点多参数的识别能力，使得工程试验突破了以往的束缚，大大提高了测量结果的准确性和可靠性，省去大量人工操作步骤和克服背景、光照等干扰条件。

4 数字图像检测技术与施工监控的结合

运用超高清晰度的图像获取设备对景观大桥主体结构进行拍摄，利用数字图像检测技术对图像进行检测，通过其边缘检测原理，识别现浇梁段顶面边缘线以及水准点，以此求出施工过程中结构的实际标高。再将实际标高与设计文件中的设计预拱度进行动态比较，结合全站仪、经纬仪人工测量计算等传统检测线型手段得到每一个施工阶段的误差量。根据误差量实施了如下的常用的调整优化：（1）实时动态纠偏：如调整下一节段现浇梁体施工预拱度，利用手上既有检测数据推测下一节段可能产生的误差量，及时重新计算该段预拱度。（2）抽样检查：如做好对所浇筑混凝土的容重測量，有需要可重复检测，减小混凝土容重的波动引起的误差。（3）关键部位复检：如对孔道、锚具口和喇叭口等进行预应力摩阻系数的再测定。由于根据大桥施工阶段的变化，各个节段所张拉的预应力钢束的长度或在管内角度等都是有所差别的，因此可以通过现场测试排除这方面的影响。（4）加强工地巡视：如检查节段端部所设的高程测点。每个节段都通过焊接数根垂直的粗钢筋作为高程测点，因此可能由于人为因素或别的一些失误，使得所布置的测点与该节段梁体产生了不同步的变形或者位移，导致即使该节段处于符合标准的情况下却被误判成存在较大误差。

最终景观大桥实际合拢成桥后，主梁成桥后的线形和应力都符合设计目标。表明总体上施工人员是切实履行了施工监测和控制，使得桥梁建筑从施工建设到竣工验收都保持在一个健康、安全、质量较高的状态。

5 结语

将数字图像检测技术结合到桥梁结构的施工监控中去，在理论上和实际操作上都是切实可行的。在日后的开发优化过程中，如能继续改善和提高该方法中所用设备的采集精度，同时加强对外部干扰因素的有效排除或减弱影响，数字图像检测将有望为该监控手段的准确性和可靠度带来相当不错的提升，并可将其作为未来工程线形检测的主要手段。

参考文献

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