文献类型：学位论文

中文题名：基于无人机摄影的危岩体调查技术及应用研究

作者：张恺[1];

机构：[1]绍兴文理学院;

导师：伍法权;绍兴文理学院|王亮清;绍兴文理学院

授予学位：硕士

语种：中文

中文关键词：无人机;摄影测量;危岩体;点云;稳定性

中文摘要：危岩体崩塌作为一种严重的地质灾害,具有广泛性、快速性、隐蔽性、强致灾破坏性的基本特点。每年各种危岩崩塌、落石事件比比皆是,严重影响各类基础设施建设开展,威胁人民群众的生命财产安全,因此事前对危岩体的开展调查,分析潜在危岩体的稳定性十分重要。目前,传统的危岩体调查手段会受到现场地形地貌的限制部分区域难以到达,使用绳索攀岩前往又会使这一工作过于危险。本文从无人机航空摄影出发,提出了一套规范化的危岩体拍摄流程,并对比了市面上的图像处理软件,总结归纳了各软件的优势和劣势;基于无人机摄影获取的三维点云数据,以浙江上虞某废弃采石场为试验场地提出了一套危岩体几何信息的解译计算方法并验证了该技术的可靠性;运用赤平投影法及极限平衡理论分析了危岩体的破坏模式及稳定性,对危岩的稳定性情况进行了评价;最后,作者将该技术应用于天台山“琼台仙谷”景区电梯竖井工程的地质调查中,并为设计施工提供了基础的工程地质资料。主要研究内容及成果如下:（1）结合计算机视觉原理,对基于无人机摄影的岩体三维重构技术进行了概述和归纳,提出了规范化的危岩体拍摄流程,主要包括（1）无人机的选用标准;（2）在进行拍摄前,需要对飞行场地进行踏勘;（3）针对危岩体的发育形态提出“缓坡网格型”和“陡崖网格型”两种飞行航线规划方法;（4）应尽量布置3～5处地面控制点。通过这些工作可以使拍摄可操作性更强、提高危岩体三维重构的成功率和点云质量。（2）以界面操作难易度、视觉效果、点云密度和点云精准度四个指标对比市面上四款图像处理软件及激光扫描获取点云的性能发现Visual SFM四个指标表现均差与其他三款商业软件,不建议用于研究;Pix4d Mapper具有简单的操作逻辑且点云精准性好,但点云密度不均匀,噪点过多;Context Capture的操作逻辑稍显复杂但综合能力较强,无论是点云视觉效果、点云密度还是点云精准度都十分出色;Photo Scan的性能较为均衡,但精准度一般。（3）在上虞老鹰山的试验表明基于对点云坐标的提取可以实现危岩体尺寸的量测,并与地面控制点坐标进行比较证明了点云量测的精度可以达到厘米级;通过对结构面产状几何关系的数学分析,提出了基于点云数据的结构面产状计算方法。实践中可以利用“三点拟合法”或“多点拟合法”对危岩体的结构面进行提取拟合。通过与地质罗盘的测量结果对比验证了该结构面提取计算产状方法的可靠性。（4）结合上虞老鹰山试验场地对其南宕WY1危岩体的稳定性进行了评价,其中通过赤平投影方法发现WY1危岩体上具有不利于稳定的结构面组合,具有较大的崩塌可能;通过力学计算法发现WY1危岩体仅在重力的作用下,稳定性系数为0.9,处于不稳定的状态。（5）在天台山“琼台仙谷”景区电梯竖井工程中实际利用了本文研究的调查技术,并对所发现的危岩体进行了几何信息解译和稳定性分析。