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模型机航空近景摄影测量系统的开发

杜学飞  
【摘要】: 位移监测是岩土工程设计和施工中必不可少的一个环节,对于通行困难或者作业危险地区的岩土工程,现有大多数位移监测技术不仅耗时耗力,甚至无法实施。不受场地条件制约,又有较高精度且不受航空管制的高效、低成本的位移测量技术具有广泛的应用领域和前景,为此,开发了基于微型模型机的航空近景摄影测量系统。本文的主要内容如下: 第一:对摄影测量在岩土工程位移测量方面的应用现状进行了回顾,对以无人机为载体的民用技术研究展开了调查。进行了模型机航空近景摄影测量系统的可行性研究。 第二:结合摄影测量的工程应用以及无人机技术的研究现状,提出了模型机航空近景摄影测量系统的概念。以微型模型机为平台,以数码相机为传感器,通过分析数码相机拍摄的数字影像来获取地面信息。实现了系统的硬件集成,在试验过程中,对系统进行了优化和改进。 第三、介绍了摄影测量的基本原理以及解析方法。针对普通数码相机内方位元素未知且变化大,光学畸变系数大的特点,采用自检校的光束平差法进行计算,介绍了基于理想针孔模型的数码相机的标定方法及其特点和适用条件,介绍了数字影像的图像处理技术,提出了数字影像像点的计算机量测方法。 第四、提出了模型机航线的高程自动匹配的概念,通过修改控制软件得到实现,避免了低空拍摄时地面起伏引起的较大比例尺差异的问题。 第五、进行了低空航拍的试验,从空中获取了大量的高清晰的大比例尺的照片,考虑到地形起伏、地球曲率、地球自转以及大气折射等因素对数字影像的影响,对照片进行数字影像的纠正,得到了比较满意的结果。证明了该系统可以有效的完成小范围、大比例尺的航拍任务,是卫星遥感的有益补充。其获取高分辨率影像的能力在一定程度上可与航空摄影和高分辨率成像卫星相媲美。


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