高速公路路基表面沉降光学测量方法及应用

摘要

目前，高速公路的发展十分迅速，但安全性及舒适性的问题也越发地突出，路基沉降的准确测量也越发的带来挑战性，对路基沉降的控制也有了更高的要求。目前，相关部门已经研究了几套路基沉降测量的方案，但都或多或少地存在个别缺点，制约了其对路基沉降方便高精度的测量应用。本课题需要研制一套由红外LED，摄远物镜和线阵CCD组成的适用于高速公路的路基表面沉降监测系统。研究目的是实现对路基表面沉降的高精度，自动，安全稳定的远程测量。
　　本文做了下几个方面的工作:
　　1.简要介绍了路基沉降的先进测量方法，阐述了其优点，也列出了相应的不足。
　　2.设计了基于光学成像的路基表面沉降测量方法，详细的介绍了测量原理、双光路自标定测量，通过对基础光路、折叠光路、摄远物镜光路的对比，最终选择了摄远物镜光路进行沉降测量。
　　3.根据提出的测量方法设计了路基表面沉降测量系统。
　　4.为适应现场应用进行了路基表面沉降测量系统工程化设计，通过实验室实验与现场测量结果，验证了其稳定性和分辨率均满足实际测量的需求，从而保证了高速公路的安全运营。

目录

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致谢

摘要

附图目录

附表目录

1 引言

1．1 研究背景及意义

1．2 公路路基沉降原因

1．2．1 公路施工项目不规范

1．2．2 地质考察不到位

1．2．3 侧向变形

1．3 公路路基沉降压实度的标准

1．4 公路路基沉降的常见现象

1．4．1 高填方路基的沉降

1．4．2 土质恶劣

1．4．3 交通要塞

1．5 公路路基沉降的特点及危害

1．6 公路路基沉降类型

1．7 国内外研究现状

1．7．1 传统路基监测技术

1．7．2 光学测量技术

1．7．3 GPS技术

1．7 主要研究内容

2．基于光学成像的路基表面沉降测量方案设计

2．1 基于光学成像的路基表面沉降测量原理

2．1．1 基于光学成像的基础测量光路

2．1．2 基于双光源的测量光路

2．2 不同物距的系统光路设计

2．2．1 摄远物镜与基础光路对比

2．2．2 摄远物镜与折叠光路对比

2．3 基于摄远物镜的光路设计

2．3．1 摄远物镜原理

2．3．2 ZEMAX仿真分析

3．表面沉降测量系统设计

3．1 系统整体结构

3．2 光源的选择

3．3 探测器的选择

3．3．1 线阵CCD

3．2．2 面阵CCD

3．2．3 CCD光斑中心提取算法

3．2．4 面阵CCD对比实验

3．2．5 线阵CCD与面阵CCD对比实验

3．2．6 小结

3．3 无线传输方案设计

4．表面沉降测量系统工程化设计与现场应用

4．1 工程化设计

4．1．1 观测仪与点光源

4．1．2 现场布点设置

4．1．3 现场观测桩安装设计

4．2 现场测量

5．结论

参考文献

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