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基于无人机摄影测量技术的地表塌陷变形监测及应用研究

张慧超  
【摘要】:地表塌陷变形监测问题,关系到人民生命财产安全,一直是岩土工程与地质灾害领域重点研究的内容。目前地表塌陷变形监测的方法主要是仪表测量法和三维激光扫描仪法,但是它们存在局限性,只能进行局部测量、存在测量死角、测量成本高。近几年发展起来的无人机摄影测量技术具有低成本、高效率、高精度、信息量大且能够重复使用的优点,可以弥补传统方法的不足,为地表塌陷变形监测提供了新的方法。本文把测绘学科中的无人机摄影测量技术与消费级无人机相结合,应用于地表塌陷变形监测。取得的主要研究成果如下:(1)无人机摄影测量系统包括飞行系统、任务荷载和地面系统,及三者的子系统。基于摄影测量的基本原理,研究用于外业拍照的大疆精灵3Pro技术参数以及内业处理软件;分析了无人机摄影测量技术在地表塌陷变形监测中应用的优势。(2)非量测型相机有着较大的光学畸变,所以相机必须标定后才可以使用。研究利用Matlab软件标定工具箱获取相机内参数以提高模型精度的标定方法,并分析了大疆精灵3Pro的标定误差。(3)设计了无人机摄影测量精度试验,对于不同地面分辨率与不同控制点数量的航摄数据,通过数据处理,定量对比分析不同条件下的水平精度与高程精度情况。得到在测区角点与中部区域共布设6个控制点,可以达到较好的精度效果;并得到了不同高度、不同控制点数量情况下无人摄影测量系统的水平测量精度与高程测量精度。(4)研究程潮铁矿西部塌陷区的地表塌陷变形。以程潮铁矿西部地表塌陷区为工程实例,用无人机对研究区域进行三期的航摄,建立地表塌陷区的三维模型并优化设计,导出模型的点云信息,对塌陷区域进行沉降变形分析。


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