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基于谷歌地球与无人机图像的道路平曲线几何元素提取方法研究
| 论文题名： | 基于谷歌地球与无人机图像的道路平曲线几何元素提取方法研究 |
| 关键词： | 高速匝道;道路线形;几何元素;信息提取;安全评估;遥感图像;无人机图像 |
| 摘要： | 利用遥感图像生成和更新道路几何信息对于多种地理信息系统的用途有着重要作用，这些信息已通过各种方法获取。然而，由于高速公路建设和运营错误的存在，从旧的存储数据库获取这些数据可能很困难，并且经常缺少道路线形的原始设计资料，导致难以评估现有道路线形的安全性能。 而使用传统的工具来获取这些信息需要人工进行大量的人工工作，既费时又容易出错。 因此，对施工后的道路线形进行专门的测量对于分析安全相关问题以确保它们符合设计规范至关重要。 最近，遥感图像包括航拍图像和卫星图像在交通工程领域的众多测量应用中变得流行。与传统方法相比，它们需要更少的成本和时间。 此外，它们能够在危险、复杂或其他可能存在高安全风险的条件下执行摄影测量数据采集。 然而，用于研究应用的航空影像数据提取仍处于起步阶段，尤其是在道路管理方面； 关于提取道路线形几何元素的研究较为有限。 因此，基于上述存在的不足，本研究在寻找一种从遥感影像包括（谷歌地球影像和无人机影像）中获取道路线形参数的有效方法。该研究基于不同的案例研究分三个步骤进行：首先，本文从谷歌地球图像提取了获取道路线形参数的半自动方法，该方法通过曲率分析和线形拟合方法先确定曲线起点和终点的位置，然后，通过最小二乘法计算其线形参数, 接着，本文也提取了一种利用无人机正射影像提取道路曲线几何元素的有效方法；该方法首先通过道路中心线的偏转角的变化确定曲线起点和终点的位置，然后，用基本的曲线几何算法计算其线形参数。其次，采用基本精度分析，初步证明使用无人机摄影测量在实地测量中的有效性；考虑到精度受飞行高度、图像重叠和像素大小等元素的影响，并用精度分析结果为进一步利用提供分析基础，在该方法中，首先使用谷歌地图选择研究区域周围清晰地标的地面控制点(GCPs)，然后使用无人机在不同高度捕获研究地点。 之后，用无人机处理软件和 MATLAB 对无人机原始图像进行处理。 最后，通过将从无人机图像中提取的数据与地面实地数据进行比较来进行精度评估。 结果表明，本研究提取的方法成功地提取了道路匝道的曲线 PC/PT，并以较高的精度提取了其几何元素。 此外，根据已公布的标准、实践经验和文献对无人机摄影测量获得的物体进行精度分析，通过与实际值的比较，误差在可接受的范围内。 |
| 作者： | 胡塞因 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 程建川 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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