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基于无人机倾斜摄影测量的桥梁形变监测方法研究
| 论文题名： | 基于无人机倾斜摄影测量的桥梁形变监测方法研究 |
| 关键词： | 桥梁形变监测;无人机;倾斜摄影测量;3D模型;建模效率 |
| 摘要： | 桥梁形变监测是桥梁施工控制和运营监测的重要内容，对分析桥梁结构受力性能及变化规律具有重要意义。相较于传统的桥梁形变监测方法，基于无人机倾斜摄影的测量技术监测效率高、操作灵活性好，在桥梁形变监测领域具有广阔的应用前景。目前，该技术主要通过分析测量对象形变前后两期三维（3D）重构模型以获取位移信息，其几何测量精度一般为厘米级，难以适应桥梁形变监测的毫米级精度需求。如何切实提高基于无人机倾斜摄影技术的形变监测精度，目前已成为各国学者在该研究领域的重点突破方向。针对无人机倾斜摄影测量桥梁形变精度的优化问题，本文通过试验研究和理论分析，探究基于无人机倾斜摄影测量的桥梁形变监测精度及测量效率变化规律，明确关键影响参数，并通过双目标优化分析等手段，建立基于无人机倾斜摄影测量的桥梁形变监测参数优化方法，进而建立基于无人机倾斜摄影测量的桥梁形变监测精度评价方法。主要研究内容及成果如下： （1）基于对国内外无人机倾斜摄影测量技术的最新研究进展的系统梳理，并结合复杂环境下桥梁形变监测特点，提出了利用无人机倾斜摄影测量桥梁形变的技术框架，并通过理论模型探讨了桥梁形变监测精度的关键影响参数，为开展桥梁3D模型重构的试验研究提供科学依据。 （2）以某人行连廊桥为研究对象，开展了基于无人机倾斜摄影测量的桥梁3D模型重构试验研究，探究无人机飞行规划及控制点布设对3D模型重构质量的影响规律。结果表明：采用融合航线能显著改善桥梁3D模型的重构质量，实现较高的几何测量精度，且整体航线高度对精度影响较小，可满足桥梁形变监测需求；缩减融合航线的局部贴近摄影距离、增加局部影像重叠率和增加控制点数量可提高3D模型的重构质量；控制点采用全局四边形布置形式的3D模型重构质量最高，相较其他布置形式，模型点位精度提高了11.3%~91.1%；但高质量的3D模型会显著增加模型重构难度，降低建模效率。 （3）以无人机局部贴近摄影距离、局部影像重叠率和控制点数量为基本变量，建立了桥梁3D模型质量和建模效率的双目标优化模型；结合正交试验与灰色关联分析方法，探明了参数取值的最优方案，进而建立了基于无人机倾斜摄影测量的桥梁形变监测参数优化方法。 （4）结合某大跨斜拉索加劲连续刚构桥工程建设，将基于无人机倾斜摄影测量的桥梁形变监测参数优化方法应用于施工线形监测，并基于其3D重构模型分析结果，建立了桥梁形变测点有效性评价方法。结合参数优化方法及测点有效性评价方法的桥梁形变监测精度介于0.3mm~4.9mm，可满足工程实际中桥梁形变监测的精度需求。 |
| 作者： | 郭晓纯 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 禹智涛;贺绍华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广东工业大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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