基于近景摄影测量与三维激光扫描技术的山地边坡变形监测

发布时间：2017-03-24 16:10

  本文关键词：基于近景摄影测量与三维激光扫描技术的山地边坡变形监测，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：数字近景摄影测量与三维激光扫描技术作为新兴的两种测绘手段,都具有非接触、受环境等因素影响小、数据采集速度快等优点,在工业、建筑业等领域应用广泛,也逐渐被引入到变形监测方面。摄影测量与三维激光扫描技术各优缺点,如果将这两种技术联合运用到变形监测中,那么相对于单一技术的劣势,效果将大大改进。本文依靠河南省重点攻关项目,联合使用非量测数字相机近景摄影测量与地面三维激光扫描技术于山地边坡监测中,总结两项技术在变形监测中的优劣,就观测站布设、数据采集方式选取、数据影响条件展开讨论,针对试验目标实际地貌情况,设计数据采集方案,通过多基线摄影方式和三维激光扫描仪,得到三期影像数据与三维激光点云数据,并进行了内业处理。对各期数据进行了精度评价,表明无论三维激光点云还是影像数据,精度均能满足变形监测10mm以下要求。分别利用相同标靶系统和相应特征线完成了影像与点云的配准,得到了融合影像信息的彩色点云,提出并实现了基于影像信息辅助的高陡坡点云滤波,滤波效果良好。处理得到了各期数据的表面模型及等值线模型等数据成果,总结对比了地面三维激光扫描技术与多基线近景摄影测量技术应用的差异性,并利用各期数据对监测目标进行了变形分析,结果表明在观测周期内试验目标未发生变形,得到一套有效的联合变形监测方案。
【关键词】：数字摄影测量 三维激光扫描技术 配准 滤波 变形监测
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P234;TU196.1
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-20
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 国内外研究现状11-18
• 1.2.1 近景摄影测量技术在变形监测方面国内外研究现状11-12
• 1.2.2 数字近景摄影测量常用相机12-13
• 1.2.3 三维激光扫描技术国内外研究现状13-15
• 1.2.4 地面三维激光扫描仪常用仪器15-18
• 1.3 研究内容及技术路线18-20
• 1.3.1 研究内容18-19
• 1.3.2 技术路线19-20
• 2 基本理论及仪器检校20-32
• 2.1 近景摄影测量系统基本理论20-23
• 2.1.1 共线方程20
• 2.1.2 光学畸变20-21
• 2.1.3 直接线性变换21-22
• 2.1.4 自检校光束法平差22-23
• 2.2 非量测数码相机几何标定23-26
• 2.2.1 基于标准检校场的相机检校24-25
• 2.2.2 自检校方法25-26
• 2.3 地面三维激光扫描系统基本理论26-27
• 2.4 地面三维激光扫描仪的精度检校27-32
• 2.4.1 距离精度检校27-29
• 2.4.2 角度精度检校29-32
• 3 野外数据采集及预处理32-52
• 3.1 研究区概况32
• 3.2 仪器的选取32-33
• 3.3 控制点的布设及坐标获取33
• 3.4 数据精度影响分析33-37
• 3.4.1 多基线近景摄影测量系统精度影响分析33-35
• 3.4.2 三维激光扫描系统误差精度影响分析35-37
• 3.5 外业数据采集及预处理37-49
• 3.5.1 第一期数据采集及预处理37-45
• 3.5.2 第二期数据采集及预处理45-46
• 3.5.3 第三期数据采集及预处理46-49
• 3.6 本章小结49-52
• 4 影像与点云的配准及影像辅助的点云滤波52-70
• 4.1 基于特征点的影像数据和点云配准53-55
• 4.1.1 影像与点云特征点提取53-54
• 4.1.2 基于相同标靶的影像数据与点云的配准54-55
• 4.2 基于特征线的影像数据与点云配准55-62
• 4.2.1 影像的特征线提取55-57
• 4.2.2 点云的特征线提取57-60
• 4.2.3 数据配准60-62
• 4.3 影像信息辅助的点云滤波62-68
• 4.3.1 实验分析65-68
• 4.4 本章小结68-70
• 5 技术分析及变形监测70-86
• 5.1 技术应用对比分析70-73
• 5.1.1 采集方式的区别70-71
• 5.1.2 目标物与仪器位置关系影响对比71-72
• 5.1.3 数据精度对比72
• 5.1.4 数据处理过程与结果对比72-73
• 5.2 数据成果73-76
• 5.2.1 数字表面模型的生成73-75
• 5.2.2 等值线图生成75-76
• 5.2.3 体积计算76
• 5.3 变形分析76-84
• 5.3.1 基于特征线的变形分析77-79
• 5.3.2 基于固定方向的变形计算可行性分析79-80
• 5.3.3 基于Geomagic Qualify软件的变形分析80-84
• 5.4 本章小结84-86
• 6 总结与展望86-88
• 6.1 主要工作及结论86-87
• 6.2 不足及展望87-88
• 参考文献88-92
• 作者简历92-94
• 学位论文数据集94

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本文编号：265843