【摘要】：流域水沙運(yùn)動的研究是現(xiàn)階段河流動力學(xué)的一個重要分支和研究熱點(diǎn),無論是物理模型實(shí)驗(yàn)還是數(shù)值模擬,首先需要解決的關(guān)鍵性基礎(chǔ)問題是獲得并提取所研究子流域的高精度三維地形,并在此基礎(chǔ)上重構(gòu)水沙運(yùn)動的基本單元(坡面、溝坡及溝道)。由于子流域地形起伏變化大、溝壑縱橫,給提取高精度三維地形工作帶來諸多難題。隨著大數(shù)據(jù)時代到來和數(shù)字一體化進(jìn)程加快,這種矛盾就更加突出,獲取實(shí)時的、高精度的流域下墊面影像,并以此為基礎(chǔ)重構(gòu)相應(yīng)區(qū)域的三維地形已成為流域相關(guān)研究不可或缺的重要組成部分。傳統(tǒng)的航空、航天遙感技術(shù)雖然在一定程度能夠?yàn)橄嚓P(guān)流域研究提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ),但上述技術(shù)很難在實(shí)時性、精確性、經(jīng)濟(jì)性等方面同時獲得最優(yōu)的解決方案。近年來,無人機(jī)遙感技術(shù)以其快速便捷、操作簡單、機(jī)動性強(qiáng)、成本低等顯著優(yōu)點(diǎn),在突發(fā)災(zāi)害應(yīng)急數(shù)據(jù)獲取及小范圍快速成圖方面顯示出了獨(dú)特的優(yōu)勢,應(yīng)用的領(lǐng)域也越來越廣泛。本文首先討論了流域地形提取的相關(guān)方法,總結(jié)了各方法之間的優(yōu)劣性,概括了無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀、無人機(jī)的系統(tǒng)組成部分。分析了相機(jī)產(chǎn)生畸變的原因以及對重構(gòu)三維模型精度的影響,建立二維控制場對無人機(jī)搭載的數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定,通過試驗(yàn)分析了畸變影像和畸變改正后影像的誤差。本研究以攝影測量理論為基礎(chǔ),利用SfM方法對無人機(jī)所獲取的區(qū)域影像進(jìn)行三維重構(gòu),并對不同飛行高度下所重構(gòu)的地形三維點(diǎn)云精度進(jìn)行了分析和評估,為實(shí)際三維地形重構(gòu)過程中的精度控制提供依據(jù)。針對流域中陡坡坡面上的微地形及河道(或溝道)兩類不同地貌特征的區(qū)域,分別進(jìn)行了基于無人機(jī)的影像拍攝及三維地形重構(gòu)。在陡坡微地形的研究中,對不同飛行高度情況下拍攝的影像進(jìn)行了陡坡微地形提取,并采用D8法提取了坡面由于降雨形成的細(xì)溝流路。而在河道地形提取中,對單航線和雙航線精度進(jìn)行評估,并將河道地形和陡坡地形進(jìn)行橫向?qū)Ρ?分析了SfM方法在提取不同地形時的適用性。同時將無人機(jī)提取的河道地形與傳統(tǒng)的大斷面法進(jìn)行對比,體現(xiàn)了無人機(jī)在流域地形提取過程中實(shí)時、快速、高精度的優(yōu)勢。
【圖文】：

圖 2-1 徑向畸變和偏心畸變Fig.2-1 Radial distortion and tangential distortion機(jī)畸變可分為徑向畸變和偏心畸變，如圖 2-1 所示。其YC ）為圓心，隨半徑r在徑向方向產(chǎn)生變形。而偏心畸鏡的光學(xué)中心和幾何中心不在同一點(diǎn)引起的像差，它的變，，同時還伴有切向方向上的畸變，因此也稱為切向畸為徑向畸變的 1/7 左右 5 ，有些計算影像畸變時將其忽起的構(gòu)象變形又可分為桶形畸變和枕形畸變兩大類。桶超大變焦鏡頭以獲取更大的拍攝視野，從而導(dǎo)致拍攝的形變形則恰恰相反，它拍攝出的影像使物體出現(xiàn)向外伸

它拍攝出的影像使物體出現(xiàn)向外伸展的現(xiàn)象，如圖2-2 所示。圖 2-2 桶形畸變和枕形畸變Fig.2-2 Barrel distortion and pincushion distortion由幾何光學(xué)可知，徑向畸變差可有多項(xiàng)式來表示，公式如下：
【學(xué)位授予單位】：華北水利水電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：P231

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2520064