圖形數字化技術在土木工程結構試驗中的應用

梁維豪　楊瑋琛　何源星

摘 要 隨著科技的發展，土木工程的實驗結構的處理方法也發生了很大的變化。傳統的圖形處理方法已經不再滿足人們的需求，而圖形數字化的技術則可以解決現有的一些問題，能夠方便的使用計算機對相關的數據存儲、傳輸以及處理進行輔助性協助。該篇文章主要介紹了圖形數字化技術在土木工程結構試驗中的運用方式、適用方面等特點，而且對這種技術的未來發展進行了預測。

關鍵詞 圖形數字化 數字攝影 數字化信息 實時監測

中圖分類號：TU317 文獻標識碼：A

1圖像數字化技術

1.1含義

所謂圖形數字化技術，就是利用計算機等現代化的方式，對圖形進行采集、傳輸以及處理的一種技術。圖形的原始數據，在生成圖像的過程中會經歷一系列的變化，而變化的過程會導致對于相同的輸入數據而又不同的輸出結果，再把這些數據進行一定的組織之后就能夠形成所需要的圖形文件了。這些圖形文件具有數據量大、結構性強等特點。這是因為現在獲取信息的手段越來越多，因此得到的數據也越來越復雜。可是無論如何，數據在本質上只能分為數字化以及模擬的兩種信息，且兩者之間是可以相互轉換的。

1.2 處理流程

對于圖像的圖形數字化，需要經歷這幾個步驟。首先要進行圖像信息的獲取，主要是將獲得的圖像轉換成數字信號，因為計算機只能對數字信號進行處理。然后，對圖像信息進行存儲。因為圖像的數據量很大，所以在存儲的時候要用到數據壓縮的技術等。然后就可以傳遞圖像的信息了，在傳遞到計算機之后，計算機就可以對圖像進行處理，一般會使用幾何處理、算數處理、圖像重建或復原等處理方式。最后，就可以把處理后的圖像進行輸出了。

2 土木工程結構試驗中圖形處理方法應用

在土木工程中使用圖形處理方法具有很大的應用前景，而圖形數字化技術主要有數字攝像測試技術和數字圖形處理學兩個方面。

2.1 數字攝影技術測試應用

使用數字攝像技術測試和傳統的方式相比，具有其沒有的優勢。這種測量方法的效率高、信息量大，能夠客觀真實地反應食物，并且在同一時刻能夠對多個目標進行拍攝。

數字攝影技術有遠景拍攝和近景拍攝之分。土木工程的結構在使用的時候經常會發生整體偏移的情況，而且可能出現局部變形、裂縫開展等問題，而遠景攝影測試技術則能夠很準確的把發生這些問題的結構的參數的變化表現出來。具體的測試方法就是，在需要被測的結構的某個位置固定好光標，然后利用遠距離的攝像儀來對攝像儀來對光標進行取影，最后可以用數字圖形處理技術來確定光標的位置。現在，這種技術已經得到了廣泛的使用，對于大型建筑物的觀測特別適用。而近景的拍攝則能夠測量土木結構的局部變形、或者開裂等情況，且這種技術既可以用于動態的拍攝，也可以用于靜態的拍攝。

2.2 圖形數字化技術應用

這種圖形數字化的技術和傳統的圖形處理方式相比，也有著很多的優勢。首先，它在對于土木工程結構的測試過程中，并不一定要和其進行接觸。由于數字攝影這種先進的測量技術，能夠直接從結構上就獲得位移、變形、裂縫寬度等數據，卻不需要進行接觸，不僅大大的方便了測試，而且在精度、速度以及數據量等方面和以往使用的方式相比較都有著極大地提高。其次，這種方式在任何時間都可以對土木結構進行攝影。傳統的方式需要連續的攝影，這就需要拍攝人員用連續的時間來拍攝，往往很不方便，而現在這種新技術則克服了這種困難，采用數字化的攝影，幾乎可以在任意的時間間隔來拍攝圖像。除此之外，數字化的圖像攝影還能夠把實驗的全過程完整的拍攝下來，并且進行存儲，可以在以后多次重現。而傳統的技術，只能保證把圖像演示一次，在教學的時候不能滿足學生的需要，因此這種數字化攝影技術具有很大的優勢。而且，利用圖形數字化的技術，還能夠利用計算機處理已經獲取的圖像數據，從而形成立體的圖形，將結構的位移、裂縫數據信息等清楚的表現出來，反映出在受力的情況下結構的性能。除此之外，在土木工程結構試驗中，運用圖形數字技術，對于多媒體的教學也是很有幫助的。這種方式，能夠把教學中所需要的內容、材料以及相關的數據，用圖像的方式生動的表現出來，這樣學生對于土木工程的結構又能夠有著更加深刻、真實的認識，便于學生的理解和接受。

當然，圖形數字化技術存在這些優勢的同時也是有很多要求的。比如說，這種技術需要的儀器設備十分復雜，對于相關人員的技術要求也很高。在不同的情況下，對于計算的軟、硬件設置也需要有不同的配置。

3 結語

如今已經是信息化時代，土木工程的設計中也應用到了新的科技。和傳統的測試方式相比較，把圖形數字化技術應用到土木工程結構的試驗之中，具有很大的優勢。該篇文章首先討論了什么是圖形數字化技術，然后對這種技術在土木工程呢過結構試驗中的應用的的優勢進行了分析，無論是在拍攝上、還是在對于圖像的處理上，都具有傳統的方式沒有的優勢。數字圖形技術在土木工程結構中的應用，在技術上是可行的，而且成本也不高，隨著時代的發展，會得到更廣泛的接受以及越來越多的應用。

參考文獻

[1] 薛偉辰，劉恩.圖形數字化技術在土木工程結構試驗中的應用[J].實驗技術與管理，2004，01：41-44.

[2] 申杰，劉浩吾.基于圖像的虛擬現實技術在土木工程領域的應用[J].土木工程學報，2002，03：90-93.

[3] 董雪，郭秀麗.淺談計算機技術在土木工程中的應用[J].內蒙古科技與經濟，2013，09：80-81.

[4] 馬偉.土木工程中的計算機應用[J].中小企業管理與科技（上旬刊），2013，07：247-248.