近景摄影测量系统在相似材料模型试验中的应用研究

摘要

相似材料模型试验已成为研究岩层移动及破坏规律不可或缺的方法之一，其中位移测量的精度将直接影响对模型力学行为的深入分析。随着计算机科学技术的迅猛发展和高分辨率数码单反相机的普遍推广，近景摄影测量系统在相似材料模型试验的位移监测中得到广泛的应用。
　　本文针对目前近景摄影测量系统在相似材料模型试验位移监测中存在的精度欠佳问题，采用实验研究和理论分析相结合的研究方法，分别探讨不同因素对近景摄影测量系统解算精度的影响并制定了一套最佳的数据采集方案，同时提出了基于整体最小二乘法的罗德里格旋转矩阵坐标转换模型，最后对矿山开采沉陷相似材料模型的位移监测点进行综合分析。论文主要研究内容和研究成果如下：
　　（1）不同因素对近景摄影测量系统解算误差的影响，分别探讨了拍摄光照环境、摄站位置、观测距离与布点方案等，并针对其具体的影响因素进行相应的试验分析，确定了最佳观测方案以使系统解算达到最佳精度。
　　（2）针对近景摄影测量系统的静态变形工程中的坐标转换模型存在的不足，提出基于整体最小二乘法的罗德里格旋转矩阵坐标转换模型，将不同开挖阶段的各坐标系统下的坐标原点实施重心化处理，并采用整体最小二乘法对误差方程进行求解，试验证实此模型在坐标转换的精度上有了一定程度的提升。
　　（3）制作了相似材料模型试验，使用本文总结的最佳观测方案对模型试验进行了数据采集，同时利用提出的坐标转换模型分析了不同开挖阶段的监测点位移变化，实现了地表及岩层变形的定量化分析，为矿区开采沉陷提供了预测工作，便于采取相应的保护措施。

目录

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目录

1 绪论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 数字近景摄影测量技术的发展及其应用

1.3 研究内容、技术路线及创新点

1.4 论文的内容安排

2 近景摄影测量系统介绍

2.1近景摄影测量原理

2.2系统操作流程概述

2.3系统的关键技术

2.4本章小结

3近景摄影测量系统影响因素分析

3.1系统使用的基本要求

3.2试验模型

3.3精度影响因素的分析研究

3.3本章小结

4基于整体最小二乘法的罗德里格旋转矩阵坐标转换模型

4.1 坐标转换模型

4.2 基于罗德里格矩阵的转换方法

4.3利用整体最小二乘法求解坐标转换参数

4.4坐标转换精度的评定

4.5算例分析

4.6本章小结

5近景摄影测量系统应用于相似材料模型试验研究

5.1 唐山矿铁三区概况

5.2唐山矿铁三区“充-留”开采方案模型试验

5.3试验结果及分析

5.4本章小结

6 结论与展望

6.1 主要研究成果

6.2 不足及展望

致谢

参考文献

攻读学位期间所发表的论文、专利、获奖