简介

　　人们逐步积累了有关河床表面特征的大量知识，也基本了解了水流作用和泥沙的搬运过程。摄影技术历史悠久，在各种学科中一般用来作为表面的测量工具。在水利工程中，它曾经被用于河床侵蚀的研究、场地与河槽的“辫穗”作用研究以及野外出露的粗糙砾石滩表面的研究。但直到近代，摄影技术的推广普及一直受硬件不足的限制。数学图表分析表明，摄影技术作为地表的测量仪器，其性能价格比是较高的。它能够使数据自动采集，至少部分自动采集，而且在软件方面有很大发展，相对于昂贵的硬件，软件的价格要便宜许多。本文的目的就是举例论证摄影技术正以快速增长的趋势应用于水利工程、特别是河槽的研究方面。文中对摄影方法没有进行详细的描述，在即将出版的相关摄影技术中有专门的使用指南。本文重点描述了摄影测量技术在不同比例的试验河槽研究中的应用过程。主要从如下几个方面做了介绍：

1 试验河槽研究的河床表面监测方法

　　在这一章中，以两项试验为例，对河床表面监测法进行了叙述。

　　这两项试验过程中都需要量测不同试验条件下的表面结构（泄水、泥沙补给、粒径特性等）。研究是以６０ｍ长、２０ｍ宽的河槽为基础，２级渠道和0.6m宽的活动河床。该项研究注重于确定在各种不同水流状态反应和泥沙补给中河床结构的演变。根据流量反应和泥沙补给率变化情况进行的表面监测，对于识别河床结构的短暂性演变是非常重要的。

　　任一试验的有效时段为３个星期。渠槽中心0.25×0.25m的面积用激光传感器进行量测。激光传感器安装在机械化定位系统上，定位系统将其设置在一个假设的平面中。

试验２是以泄洪渠道为基础。

　　这项研究关注于蜿蜒渠道的流量、沉沙以及河床形态变化之间的相互作用。在一系列试验中，当水流达到平衡后，即可以量测水流。在这一过程中，采用一个敏感性强的，增量、自动２Ｄ河床剖面系统，对河床床面情况进行记录。将-10mm直径的不锈钢杆，放置在河床面上，用于记录床面的形态变化。数据探测率比较慢。使用数码摄影技术，在这项研究中数据抓取速度虽然增加不大，但表面信息的空间密度增加较大。

2闭合排列的数码摄影仪闭合排列数码摄影仪是采用透视投影的基本原理，以数码影像的自动分析为基础。（Ａlbertz 1975;Slama 1980）

　　在这项技术中可以假设一条直线穿过所关注表面的一个点（物体空间坐标Ｘ、Ｙ、Ｚ），透视映像设备的中心（即：像机镜头通过的物体空间坐标Ｘ０、Ｙ、０、Ｚ０），并指向记录工具（映像空间坐标ｘ，ｙ，ｚ）。射线传输，从三维物体到二维影像平面。任一影像的坐标点为不变值，平衡于像机聚焦的长度。因此，由公式扩展并重新排列推导出的熟知的共线成像公式，提供了摄影测量学的基础。（公式略）

　　实际上在叙述中有些程序被复杂化，由于镜头、大气折射等原因，实际操作中很少能够达到非常完美的透视投影。

　　数字或摄影测量学用于数字影像的人工测量或自动化立体拟合，以识别共轭点。立体拟合具有的优点是可以显著地减少数据选择的时间，但有可能发生一定数量的错误匹配，需要小心检验和校定。

摄影测量学分析阶段的简述用下图表示。

应用数码摄影测量学方法的基本步骤

　　该图强调其关键是第一步，在任一摄影测量方法中的第一步是方案的设计。方案设计中所要求的精确程度和需要的ＤＥＭ密度，是用于确定所需的影像尺寸和图像覆盖范围的依据。

　　文中列举的两个试例可归类为“闭合式排列”，因为这两个例子中，像机与物体的距离都没有超过３００ｍ。对该方法的应用、争议和结果更加全面的介绍发表在２００１年Ｃｈａｎｄｌｅｒ等人的文章中。

　　在应用情况一章中，以可调整坡度的水槽为例，介绍了数字式摄影测量学光控点的设计，采用激光剖面方法获得的非常适合的数字高程模式。

　　目前的激光方法提供的分辨率为0.0005m；精确度为0.25×0.25m。试验河槽采用可调坡水槽，为1.0m宽，并规定出摄影控制点，活动河床设置紊流，摄像控制点要设置在有坡度渠槽的边坡和过水板上。将十字头螺钉拧入过水板。光控点位置决定影像探测的范围；像机在渠槽上方的位置必须有足够的高度以覆盖获取所有的光控点。这就需要采用一个绝对高度为２m。