基于数字图像处理的拱顶位移监测系统研究

摘要

随着国民经济的发展，隧道工程也迅速的发展着。对于隧道工程来说，施工监控量测是工程建设中必不可少的重要环节。其中，拱顶下沉测量是确认围岩稳定性，尤其是事先预报拱顶崩塌的重要手段。因此，准确、及时的获取拱顶位移变化，显得尤为重要。对于拱顶下沉测量，存在了很多方法，并且在工程建设中发挥了重要作用，但是这些方法未能做到精度、操作性和成本的统一。因此，本文结合隧道工程建设中对拱顶位移监测的要求，设计了数码相机与电子经纬仪相结合的一套系统，推导了系统的实现原理，并开发与系统相适应的监测软件。通过这套系统，希望能够做到精度、操作性和成本的协调统一。
　　 本套监测系统采用数码相机结合电子经纬仪作为量测工具，设计出与系统相应的标定板。在系统应用中，将目标标定板安置在需要监测的位置处（对于隧道工程来说，通常为拱顶位置），并在基准点处安置参考标定板。系统由以下几步实现：首先，运用数码相机拍摄目标标定板和参考标定板，结合数字图像处理技术，实现相机标定，得到光心坐标；其次，利用光心坐标，结合经纬仪测角，解算出经纬仪中心（三轴交点）坐标；再次，利用经纬仪中心坐标，结合两幅标定板之间角度信息，解算出目标标定板中心点和参考标定板中心点之间的三维坐标；最后，通过对两幅标定板进行长期监测，得到目标标定板中心点的三维位移，并绘制其时程图。
　　 通过多组实验，验证了系统原理的正确性，以及系统具有自由设站这一特性。
　　 基本实现了本套系统在精度、操作性和成本的协调统一，为隧道工程建设提供了一种更为理想的拱顶位移监测方法。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪 论

2 基于数字图像处理的隧道拱顶位移监测系统构成

3 基于数字图像处理的隧道拱顶位移监测实现原理

4 基于数字图像处理的隧道拱顶位移监测系统实验验证

5 总结与展望

致 谢

参考文献

附录