高速公路路基表面沉降光学测量方法及应用

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1、学校代码：密级：公开硕士学位论文高速公路路基表面沉降光学测量方法及应用作者姓名崔迪学科专业光学工程指导教师冯其波教授培养院系理学院二零一五年六月硕士学位论文高速公路路基表面沉降光学测量方法及应用作者：崔迪导师：冯其波北京交通大学年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导

2、师签名签字曰期：年月曰签字曰期年月曰学校代码：公开：密级北京叉通大学硕士学位论文高速公路路基表面沉降光学测量方法及应用作者姓名：崔迪学号：导师姓名：冯其波职称：教授学位类别：工学学位级别：硕士学科专业：光学工程研究方向：光电检测北京交通大学年月致谢时光荏苒，岁月如梭，三年的硕士生涯即将落下帷幕。三年里，我接触到很多尊敬的师长和可爱的同学，在他们的陪伴下我度过人生中重要的三年时光。首先，我要感谢我的导师冯其波教授，本论文的工作是在冯老师的悉心指导下完成的。冯老师对我论文的选题进行了指导，对我所参加的科研项目十分关心，冯老师严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助

3、和影响。其次，我要感谢高瞻教授和杨婧博士，高老师和杨婧师姐作为我所参加项目的负责人，平时对我的实验进行了热心指导，并提出了十分有用的建议，帮助我顺利地开展了实验，完成了毕业论文。此外，谢芳教授、邵双运副教授、滕永平副教授、刘依真高工、崔建英高工、陈士谦高工对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此一并表示衷心的感谢。另外非常感谢我的父母，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。北京交通大学硕士学位论文中文摘要中文摘要摘要：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

4、的要求。目前，已经相关部门己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摄远物镜和线阵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：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。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。根据提出的测量方法设计了路基表面沉降测量

5、系统。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。关键词：路基沉降；光学测量；仿真；摄远物镜；北京交通大学硕士学位论文：北京交通大学硕士学位论文：北京交通大学硕士学位论文冃录目录中文摘要附图目录引言研究背景及意义公路路基沉降原因公路施工项不规范地质考察不到位侧向变形公路路基沉降压实度的标准公路路基沉降的常见现象局填方路基的沉降土质恶劣交通要塞公路路基沉降的特点及危害公路路基沉降类型国内外研究现状传统路基监测技术光学测量技术技术主要研究内容基于光学成像的路基

6、表面沉降测量方案设计基于光学成像的路基表面沉降测量原理基于光学成像的基础测量光路基于双光源的测量光路不同物距的系统光路设计摄远物镜与基础光路对比摄远物镜与折叠光路对比北京交通大学硕士学位论文目录基于摄远物镜的光路设计摄远物镜原理仿真分析表面沉降测量系统设计系统整体结构光源的选择探测器的选择线阵面阵光斑中心提取算法面阵对比实验线阵与面阵对比实验小结无线传输方案设计表面沉降测量系统工程化设计与现场应用工程化设计观测仪与点光源现场布点设置现场观测桩安装设计现场测量学位论文数据集北京交通大学硕士学位论文冃录附图目录图基于光学成像的路基表面沉降测量原理图图物距。的误差对沉降测

7、暈的影响图基于双点光源的路基表面沉降测量原理图图不同物距系统光路示意图图不同物距测量装置实验装置实物图图双胶合透镜与摄远透镜对比实验装置图双胶合透镜与摄远透镜成像对比图双胶合透镜与摄远透镜对比实验结果（单位：图不同测量装置稳定性对比实验物距图不同测量装置自标定对比实验物距图摄远物镜结构原理图图正负透镜外形图图摄远物镜安装结构设计与装配图图视场选择图波长选择图优化函数图镜头数据图光路结构图几何像分析与散点图图物距、步长沉降仿真结果图物距、步长沉降仿真结果图公路路基表面沉降远程自动监测系统图型红外实物图图型红外发光谱线图型红外电路结构与外形尺寸图图型线阵实物图图型线