小型无人机在生产建设项目水土保持监测中的应用

发布时间：2020-11-20 05:04

　　 传统的水土保持监测方法已经不能很好满足现阶段水土保持监测工作的需求,如何利用现有的技术方法对生产建设项目进行及时、全面、有效的水土保持监测是一个亟待解决的问题。基于此,本文将无人机遥感应用于生产建设项目水土保持监测工作中,借助大疆精灵4pro小型无人机低空遥感航测平台,运用Agisoft Photoscan、Arc GIS、互动地图等软件,获取监测对象位置、长度、面积及体积等关键的监测数据,以新的方式替代以往水土保持监测的工作方法,具有较强的科研价值和现实意义。本次研究选择线性生产建设项目为研究对象,以山西省某条在建铁路为例,采用小型无人机进行航拍,将这种低空遥感技术运用于该生产建设项目的水土保持监测中。使用大疆精灵4小型无人机进行外业数据采集,借助Agisoft Photoscan软件进行内业数据处理,得到地图瓦片、正射影像、DEM、三维模型,通过目视数据获取法、计算机辅助法,获取水土保持监测所需的相关数据。研究取得成果如下:(1)无人机外业航拍采集数据,获取了较高质量的航拍数据在进行生产建设项目水土保持监测时,通过对无人机外业航拍所涉及云台相机校准、航拍气象情况选择(云量、太阳高度角、风速)、航线规划、像控点布设等问题的研究,明确在水保监测中利用无人机外业航拍所应遵循的原则及注意事项,以求获得较高质量的航拍数据。(2)内业数据处理,获取了正射影像、DEM等成果并验证其高程精度利用Agisoft Photoscan软件进行内业处理,流程包括:低质量航拍数据剔除、航拍图片导入、航片对齐、控制点加入、航片优化对齐、密集点云建立、网格生成、纹理生成,最后获取地图瓦片、正射影像、DEM等成果并验证其高程精度基本满足水土保持监测的需求。(3)基于内业处理成果提取了水土保持监测所需数据,通过目视法数据获取法、计算机辅助法,利用无人机航拍直接得到的单幅高清图片、视频和内业处理得到地图瓦片、正射影像、DEM等成果,获取水土保持监测所需的相关数据,包括:水土流失及水土保持措施实施的直观特征、用地类型分类、土地扰动面积量算及变化、土石方体积量算等。(4)对重点监测目标三维建模并进行了三维动漫展示以该铁路某隧道进口弃渣场、1号斜井弃土场、路基弃土场、隧道出口弃渣场为例,使用无人机航拍借助Agisoft Photo Scan软件对重点监测目标进行三维建模,并利用三维动漫展示对一些典型的弃土渣场进行展示,十分直观地掌握这些重点监测目标的特征信息与变化。此次研究借助大疆精灵4pro无人低空遥感航测平台,获取监测对象的位置、长度、面积、体积等关键的监测数据,更高效、更精准地开展生产建设项目水土保持监测工作。小型无人机在生产建设项目水土保持监测中的应用性研究,具有较强的科研价值和现实意义。
【学位单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S157
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
    1.1 研究背景、目的及意义
    1.2 国内外无人机应用研究进展
        1.2.1 国外无人机应用研究进展
        1.2.2 国内无人机应用研究进展
        1.2.3 无人机在水土保持监测中的应用现状
第二章 研究目标及内容
    2.1 研究目标及内容
    2.2 研究内容
    2.3 技术路线
第三章 无人机数据采集及处理
    3.1 相关术语和定义
    3.2 无人机配置
        3.2.1 飞行平台参数
        3.2.2 云台参数
    3.3 研究区概况
        3.3.1 项目基本情况
        3.3.2 项目区自然概况
        3.3.3 水土流失状况
    3.4 外业数据采集
    3.5 内业数据处理
        3.5.1 内业处理工具
        3.5.2 内业处理对象
        3.5.3 数据处理过程
        3.5.4 数据处理成果
    3.6 处理成果精度检验
        3.6.1 精度检验方法
        3.6.2 精度检验对象
        3.6.3 精度检验结果
第四章 监测数据获取与应用
    4.1 目视法数据获取与应用
        4.1.1 单幅无人机图像数据
        4.1.2 单幅无人机图像与互动地图相结合
        4.1.3 无人机低空视频拍摄巡查
    4.2 计算机辅助法数据获取与应用
        4.2.1 用地类型分类
        4.2.2 扰动范围量算及变化
        4.2.3 土石方体积量算
    4.3 重点监测目标三维建模及三维动漫展示
        4.3.1 弃渣场三维建模
        4.3.2 弃渣场三维动漫展示
第五章 结论与展望
    5.1 主要结论
    5.2 创新点
    5.3 存在问题
    5.4 展望
参考文献
致谢
个人简历

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本文编号：2890995