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数码摄影技术在地下空间变形信息采集中的分析研究

作　者: 张璞
导　师: 李新平
学　校: 武汉理工大学
专　业: 岩土工程
关键词: 围岩变形非接触量测数码图像解析地下空间
分类号: TV221.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 154次
引　用: 4次
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内容摘要

随着我国西部大开发的迅速发展，大中型水电站项目与日俱增，现代地下厂房的发展趋势使得隧洞和地下结构的跨径和断面不断扩大，因此对施工技术的快速、安全提出了更高的要求，传统的围岩变形信息的采集和量测方法以人工现场接触测量为主，不仅现场的劳动强度大而且效率相对低下，难以和现代化施工的要求相匹配，因此研究采用围岩变形信息非接触量测的方法具有重要的理论和实际意义，为隧洞和地下结构的变形信息的快速获取开辟了新的途径。为解决大型隧洞及地下空间围岩变形信息测量中所面临的困难，本文阐述了一种基于数字化摄影测量技术的非接触测量方法，并将其应用于隧洞围岩变形信息观测中，给非接触的量测方法开辟了一条新的途径。基于数码摄影技术的岩体变形测量法，是一种与传统测量完全不同的新方法，可以高效率地测量岩体变形。本文基于数字图像处理理论，针对图像的特点，对这一新方法进行了比较全面地探索，提出了图像的现场采集方法及其解析路线，并对相应的步骤进行编程处理分析。按照上述解析路线，对典型数字图像进行了试算、分析和总结，初步证明了此解析路线的可行性。本研究把测绘学与工程力学紧密结合，通过现场测量，研究以普通数码相机为主要数据采集系统的数字近景摄影测量技术来获取岩体变形信息。通过不同方案的比较分析，研究并证实了数字摄影测量技术获取变形信息的可行性。本文介绍了依据现代计算机视觉理论开发的岩体数码图像的信息处理方案。应用该法不但可提高工作效率、减少误差，而且可以大大地改善工作环境。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-14
  1.1 选题依据及意义  8-10
  1.2 国内外研究的历史与现状  10-11
  1.3 本文研究的目的和内容  11-14
    1.3.1 研究目的  11-12
    1.3.2 本文研究的内容主要包括以下几个方面  12
    1.3.3 研究思路、方法及技术路线  12-14
第2章数码摄影技术获取岩体变形信息理论  14-40
  2.1 数码摄影测量常用的坐标系  14-16
    2.1.1 物方(空间)坐标系  14
    2.1.2 图像平面坐标系  14-15
    2.1.3 像空间坐标系(辅助坐标系)  15-16
    2.1.4 相机坐标系  16
    2.1.5 摄影测量坐标系(辅助坐标系)  16
  2.2 不同坐标系间的坐标转换  16-18
  2.3 数码摄影像片的方位元素  18-20
    2.3.1 内方位元素  18-19
    2.3.2 外方位元素  19
    2.3.3 转角系统  19-20
  2.4 数码摄影测量中共线、共面方程  20-27
    2.4.1 空间直角坐标变换  21
    2.4.2 方向余弦的确定  21-25
    2.4.3 像点与相应地面点之间的关系  25-27
  2.5 非接触技术进行围岩变形测量的方法  27-37
    2.5.1 空间极坐标测量方法  27-28
    2.5.2 空间前方交会法  28-29
    2.5.3 前后交替摄像法  29-35
    2.5.4 标定摄像法  35-37
  2.6 数码摄影测量精度分析  37-40
    2.6.1 影响精度的主要因素  38
    2.6.2 提高精度的建议  38-40
第3章数码摄影技术进行围岩变形测量系统  40-49
  3.1 系统硬件组成  40-45
    3.1.1 摄影器材(数码相机)  40-42
    3.1.2 底部调平装置  42
    3.1.3 三角架  42
    3.1.4 照明设备  42-43
    3.1.5 控制点的标志及点位布设  43-44
    3.1.6 活动控制系统  44-45
  3.2 普通数码相机的标定检验  45-47
  3.3 图像畸变系数的求解方法  47-49
    3.3.1 畸变系数的求解  47-48
    3.3.2 相机内方位元素的测定  48
    3.3.3 Canon数码相机的检校誓言  48-49
第4章数码摄影技术进行地下空间变形测量分析  49-67
  4.1 图像处理及解译  49-64
    4.1.1 图像数字化  49-50
    4.1.2 图像的增强  50-59
    4.1.3 图像分割  59-61
    4.1.4 图像解译流程  61-64
  4.2 数据处理  64-67
    4.2.1 图像特征点坐标  64-65
    4.2.2 数据分析及处理  65-67
第5章结论与展望  67-69
  5.1 结论  67
  5.2 展望  67-69
参考文献  69-71
攻读硕士学位期间发表的论文及科研实践  71-72
致谢  72

数码摄影技术在地下空间变形信息采集中的分析研究

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