《智能建造數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)》課件 第2章 數(shù)據(jù)采集

《智能建造數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)》數(shù)字采集2章第XXX主講人指導(dǎo)人XXX時(shí)間指導(dǎo)人教材配套PPT學(xué)習(xí)導(dǎo)讀行業(yè)PPT模板/hangye/本章主要介紹數(shù)字技術(shù)與土木工程信息化中各種數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)募夹g(shù)和方法。在學(xué)習(xí)過程中，需要熟悉工程測(cè)試和工程物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)獲取的整個(gè)過程；了解各種檢測(cè)、測(cè)繪、監(jiān)測(cè)、勘察等專業(yè)儀器設(shè)備和技術(shù)，以及多種通信技術(shù)相關(guān)知識(shí)。目錄CONTENT01數(shù)字采集概述行業(yè)PPT模板/hangye/02基于移動(dòng)設(shè)備的數(shù)字采集03基于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)字采集04基于遙感及圖像識(shí)別技術(shù)的數(shù)據(jù)采集05位置信息采集STEPONE概述01/概述背景數(shù)據(jù)采集概念

面對(duì)建設(shè)工地面積大、建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜、人員多、設(shè)備物資分散、管理作業(yè)流程瑣碎等特點(diǎn)，采用傳統(tǒng)的人工巡視、紙筆記錄的信息獲取方式早已無法滿足大型項(xiàng)目建設(shè)和基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控管理需求。

通過各種專業(yè)檢測(cè)設(shè)備和無線通信傳輸?shù)燃夹g(shù)，極大地提高了我們的信息數(shù)據(jù)采集能力和采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、時(shí)效性、便捷性。

利用信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化手段進(jìn)行信息數(shù)據(jù)采集與傳輸，創(chuàng)新監(jiān)管模式是解決工程建設(shè)和基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)管中信息采集與傳輸困難、監(jiān)管手段落后等難題的必由之路。背景背景

數(shù)據(jù)采集(DAQ)，又稱數(shù)據(jù)獲取，是指從傳感器和其他設(shè)備中自動(dòng)采集非電量或電量信號(hào)，送到上位機(jī)中進(jìn)行分析、處理。數(shù)據(jù)采集技術(shù)廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，如視頻攝像頭、傳感器、麥克風(fēng)等都是數(shù)據(jù)采集工具。具體的采集方法有接觸式和非接觸式兩種形式，檢測(cè)元件也多種多樣。數(shù)據(jù)采集的目的是測(cè)量表面光亮(視頻)、電壓、位移、振動(dòng)、溫度、壓力、聲音等物理量。無論采集哪種數(shù)據(jù)，都需要將模塊化硬件、應(yīng)用軟件和計(jì)算機(jī)結(jié)合。典型的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)整合了信號(hào)、傳感器、激勵(lì)器、信號(hào)調(diào)理、數(shù)據(jù)采集設(shè)備和應(yīng)用軟件等。能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集的設(shè)備種類有很多，大致可以分為基于移動(dòng)的設(shè)備和基于固定的設(shè)備(下文主要介紹物聯(lián)網(wǎng))兩類。數(shù)據(jù)采集的概念圖2-1檢測(cè)設(shè)備數(shù)據(jù)采集流程圖STEPTWO基于移動(dòng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集02/基于移動(dòng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集測(cè)試對(duì)象振動(dòng)測(cè)試技術(shù)電磁波測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)室力學(xué)試驗(yàn)設(shè)備測(cè)試平臺(tái)目前工程上的專業(yè)測(cè)量、檢測(cè)技術(shù)基本都是利用聲、光、磁、電及振動(dòng)等特性來獲取與待檢測(cè)或待監(jiān)測(cè)對(duì)象品質(zhì)有關(guān)的數(shù)據(jù)信息，主要可分為波動(dòng)振動(dòng)類、電磁波類等。測(cè)試對(duì)象測(cè)試對(duì)象移動(dòng)設(shè)備又稱行動(dòng)裝置(MobileDevice)、手持裝置(HandheldDevice)等，通過它可以隨時(shí)隨地采集、訪問、獲得各種數(shù)據(jù)信息。智能手機(jī)，平板電腦(Pad)，各種檢測(cè)、測(cè)量設(shè)備等均屬于移動(dòng)設(shè)備，具有便攜性、快速機(jī)動(dòng)、適應(yīng)性和擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)。振動(dòng)測(cè)試技術(shù)利用傳感器拾取測(cè)試對(duì)象表面的微小振動(dòng)來進(jìn)行檢測(cè)是常用的方法，典型的方法包括沖擊彈性波法、超聲波法、聲振法等。

振動(dòng)測(cè)試技術(shù)振動(dòng)測(cè)試技術(shù)（1）沖擊彈性波法

采用機(jī)械式激振讓測(cè)試對(duì)象內(nèi)部或者表面產(chǎn)生微小的擾動(dòng)，利用振動(dòng)傳感器接收信號(hào)的方法稱為沖擊彈性波法，由于其具有能量大、測(cè)試距離遠(yuǎn)且適用于頻譜分析等優(yōu)點(diǎn)，正得到越來越廣泛的應(yīng)用。近年來多點(diǎn)檢測(cè)的彈性波計(jì)算機(jī)斷層掃描術(shù)(CT)和彈性波雷達(dá)(ElasticWaveRadar，簡(jiǎn)稱EWR)等可視化技術(shù)得到了飛躍式發(fā)展。圖2-2沖擊彈性波檢測(cè)儀

移動(dòng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集（2）超聲波法

超聲波法與彈性波法類似，但其激振的方式和激發(fā)的信號(hào)頻率有很大區(qū)別。超聲波檢測(cè)儀采用壓電式晶狀體進(jìn)行激振和接收，激發(fā)的信號(hào)頻率超過20kHz該方法具有波長(zhǎng)短、分辨率高等特點(diǎn)，在小型構(gòu)件和金屬構(gòu)件檢測(cè)中應(yīng)用廣泛。圖2-3超聲波檢測(cè)儀

電磁波測(cè)試技術(shù)電磁波測(cè)試技術(shù)

（1）微波

微波在工程檢測(cè)中最常用的為地質(zhì)雷達(dá)，其以微波作為探測(cè)場(chǎng)源，由一根發(fā)射天線向地下發(fā)射一定頻率的電磁脈沖波，另一根天線接收地下不同介質(zhì)界面發(fā)生的反射波；電磁波在地基或工程結(jié)構(gòu)內(nèi)部傳播時(shí)，其傳播的時(shí)間、電磁場(chǎng)強(qiáng)度和波形隨地基或結(jié)構(gòu)的介電常數(shù)及幾何形態(tài)的差異產(chǎn)生變化，地質(zhì)雷達(dá)根據(jù)接收的回波時(shí)間、幅度等信息可檢測(cè)地基和工程結(jié)構(gòu)的地層、缺陷和位置信息。圖2-4地質(zhì)雷達(dá)圖2-5合成孔徑雷達(dá)

移動(dòng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集

（2）激光

激光在工程建設(shè)領(lǐng)域中有多種應(yīng)用，如精密測(cè)量和三維建模、變形監(jiān)測(cè)和定位等方面，具有高精度、高效率和安全性好等特點(diǎn)，代表性的技術(shù)有三維激光掃描和智能全站儀等。圖2-6三維激光掃描儀圖2-7智能全站儀

（3）可視光通過可視光技術(shù)，可以檢測(cè)工程結(jié)構(gòu)中的裂縫、變形、腐蝕等缺陷和問題，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除潛在的安全隱患。同時(shí)，還可用于工程結(jié)構(gòu)的評(píng)估和監(jiān)測(cè)，例如橋梁、隧道、水壩等工程結(jié)構(gòu)的安全評(píng)估和結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)。

實(shí)驗(yàn)室力學(xué)試驗(yàn)設(shè)備

（1）萬能壓力試驗(yàn)機(jī)

萬能壓力試驗(yàn)機(jī)是一種用于材料力學(xué)性能測(cè)試的設(shè)備，可以用于各種材料的壓力試驗(yàn)，如水泥、混凝土、金屬材料等。它通過施加壓力來模擬實(shí)際工程中的負(fù)載情況，以測(cè)試材料的強(qiáng)度和耐久性等性能指標(biāo)。

（2）鋼筋拉力試驗(yàn)機(jī)

鋼筋拉力試驗(yàn)機(jī)是一種用于測(cè)試鋼筋材料力學(xué)性能的試驗(yàn)機(jī)。它可以計(jì)算出材料的最大力、屈服力、平均剝離力、最大變形、屈服點(diǎn)、彈性模量等參數(shù)。鋼筋拉力試驗(yàn)機(jī)通常有多種力量放大倍率和位移分解度，可以進(jìn)行拉伸、壓縮、彎曲、剪切、撕裂、剝離等試驗(yàn)。圖2-9萬能壓力試驗(yàn)機(jī)圖2-10鋼筋拉力試驗(yàn)機(jī)

測(cè)試平臺(tái)Android、Windows、Linux和MacOS都是主流的操作系統(tǒng)。設(shè)備分類用于移動(dòng)數(shù)據(jù)采集的設(shè)備主要可以分為IPC、MCU和智能手機(jī)。其中，IPC功能強(qiáng)大，但體積大、功耗高、價(jià)格貴；單片計(jì)算機(jī)則相反，但功能相對(duì)較單一。另一方面，智能手機(jī)（SP）隨著功能的不斷強(qiáng)大，在移動(dòng)數(shù)據(jù)采集中也得到了越來越廣泛的應(yīng)用。圖2-11工控機(jī)圖2-12樹莓派modelB+STEPTHREE基于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集03/基于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集傳感器數(shù)據(jù)分析

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集物聯(lián)網(wǎng)是指通過信息傳感器、射頻識(shí)別技術(shù)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器等各種裝置與技術(shù)，實(shí)時(shí)采集任何需要監(jiān)控、連接、互動(dòng)的物體或其過程中的聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、位置等各種有用的信息，接入網(wǎng)絡(luò)并實(shí)時(shí)分析和控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物品和過程的智能化感知、識(shí)別和管理，任何時(shí)間，任何地點(diǎn)的人、機(jī)、物都能互聯(lián)互通。物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)各種數(shù)據(jù)采集技術(shù)應(yīng)用于土木工程建設(shè)和養(yǎng)管過程中，可以極大地提高獲取數(shù)據(jù)的能力和廣度。圖2-13工程物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)圖加速度傳感器、速度傳感器、射線輻射傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、位移傳感器、流量傳感器、液位傳感器、力傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器等。按用途分類振動(dòng)傳感器、濕敏傳感器、磁敏傳感器、氣敏傳感器、真空度傳感器、生物傳感器、電學(xué)式傳感器、光學(xué)式傳感器、電勢(shì)型傳感器、電荷傳感器、半導(dǎo)體傳感器、諧振式傳感器等。按原理分類模擬傳感器、數(shù)字傳感器和開關(guān)傳感器。按輸出信號(hào)分類

傳感器是獲取被測(cè)物信息的關(guān)鍵器件，它與通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)成了信息技術(shù)的三大支柱，是當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)獲取信息的必要手段。工程監(jiān)測(cè)傳感器由于需要長(zhǎng)期放置在環(huán)境惡劣的現(xiàn)場(chǎng)，所以其在封裝、采集方式與安裝方法上具有特殊的屬性。傳感器傳感器分類土木工程長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中，除了溫度計(jì)、雨量計(jì)、風(fēng)速計(jì)、加速度及速度傳感器等其它行業(yè)也常用的類型以外，特有的傳感器還有：（1）

傾斜計(jì)

用于測(cè)量結(jié)構(gòu)物的傾斜變形，也稱為傾角傳感器，常用于橋梁、高層建筑等工程中，用來測(cè)量相對(duì)于水平面傾角變化量。通常測(cè)試的時(shí)加速度信號(hào)，通過積分的辦法推算被測(cè)結(jié)構(gòu)物的位移和傾角。（2）

應(yīng)變計(jì)

振弦式應(yīng)變傳感器的基本原理是：在被測(cè)構(gòu)件的適當(dāng)部位固定兩個(gè)短立柱作為弦的兩個(gè)支點(diǎn)，在兩支點(diǎn)間固定一根耐久性和防腐性均良好的弦。測(cè)試時(shí)，利用激振模塊可讓振弦產(chǎn)生激振，通過測(cè)量振弦的固有頻率，進(jìn)而換算弦的張力和被測(cè)體的應(yīng)變。傳感器土木工程長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)領(lǐng)域常用傳感器圖2-14傾角傳感器圖2-15基于弦振動(dòng)的應(yīng)力應(yīng)變傳感器（3）

靜力水準(zhǔn)儀是依據(jù)連通管原理制造的一種傳感器，主要用于監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)、坡面、地表的豎向位移或沉降變化。使用時(shí)，各傳感器容器使用連通管連接，注入液體并保證其可自由流動(dòng)。由于各容器的液面始終保持在同一水平面，但各個(gè)容器中的液體深度并不相同，液體的深度差反映了各個(gè)容器所在的各個(gè)參考點(diǎn)的高程不同，進(jìn)而可計(jì)算出各個(gè)位置的相對(duì)差異沉降。（4）激光位移計(jì)激光位移計(jì)是近年來發(fā)展起來的一種新型距離測(cè)量設(shè)備，在很多行業(yè)都有較多的應(yīng)用。其原理很簡(jiǎn)單，即將激光對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射出去，測(cè)量其往返時(shí)間再乘以光速然后除以2就可測(cè)得距離。該傳感器測(cè)試距離可達(dá)百米、測(cè)量精度可達(dá)毫米乃至亞毫米級(jí)。傳感器圖2-16靜力水準(zhǔn)儀圖2-17激光位移計(jì)（5）溫濕度傳感器（6）揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)傳感器根據(jù)檢測(cè)原理，揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)傳感器主要分為兩大類：采用光散射原理的粉塵傳感器：這種傳感器利用激光散射的原理來檢測(cè)細(xì)顆粒物濃度。采用靜電感應(yīng)原理的粉塵傳感器：這種傳感器基于靜電感應(yīng)原理來檢測(cè)顆粒物濃度。

溫濕度傳感器適用于長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)穩(wěn)定環(huán)境中的大氣溫濕度。其工作原理是通過感溫元件和感濕元件的電學(xué)特性變化來測(cè)量環(huán)境溫度和濕度。傳感器圖2-19揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)傳感器圖2-18溫濕度傳感器圖像傳感器圖像成像傳感器組成：感光元件；信號(hào)處理電路；輸出接口等部分。其中感光元件包括CMOS和CCD兩種類型，CMOS具有低功耗、集成度高等優(yōu)點(diǎn)，而CCD則具有高靈敏度、低噪聲等優(yōu)點(diǎn)。圖像傳感器是一種將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器，它可以將物體的圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，用于數(shù)字圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺等領(lǐng)域。圖像傳感器的原理是利用半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)，在感光元件上產(chǎn)生電荷并通過信號(hào)處理電路轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。傳感器圖像傳感器在土木行業(yè)中主要應(yīng)用在建筑物、橋梁、隧道等結(jié)構(gòu)的安全檢測(cè)和維護(hù)等方面。例如：通過使用無人機(jī)和圖像傳感器可以對(duì)建筑物和橋梁的結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的裂縫、變形和損傷等問題，提高了安全性和可靠性。此外，圖像傳感器還可以用于測(cè)量工程中的距離、面積和體積等參數(shù)，提高測(cè)量的精度和效率。邊緣計(jì)算邊緣計(jì)算的數(shù)據(jù)分析主要是在邊緣設(shè)備上進(jìn)行的，它可以快速響應(yīng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，提高數(shù)據(jù)處理的效率和實(shí)時(shí)性。邊緣設(shè)備可以使用本地算法和模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理和分析，將處理后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫诉M(jìn)行更深入的分析和挖掘，提取更加有價(jià)值的信息和知識(shí)。物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)分析是指對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備采集到的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，以提取有用的信息和知識(shí)。邊緣計(jì)算和云計(jì)算是物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析的兩種常用方式。數(shù)據(jù)分析優(yōu)點(diǎn)：大大減少了數(shù)據(jù)和反饋的延遲，這對(duì)需要快速結(jié)果應(yīng)用場(chǎng)景如應(yīng)急安全監(jiān)控報(bào)警、自動(dòng)駕駛汽車等有著重要的意義?？梢韵W(wǎng)絡(luò)不斷連接的需求，從而提高系統(tǒng)了的可靠性，在網(wǎng)絡(luò)條件較差的應(yīng)用場(chǎng)景可以發(fā)揮重要作用。缺點(diǎn)：資源受限，邊緣設(shè)備的計(jì)算和存儲(chǔ)資源相對(duì)有限，無法滿足大規(guī)模計(jì)算和存儲(chǔ)的需求。此外，邊緣設(shè)備數(shù)量眾多，管理和維護(hù)復(fù)雜度較高，需要專業(yè)的管理和維護(hù)人員。云計(jì)算與混合計(jì)算云計(jì)算之所以被稱為“云”，是因?yàn)樗鼘⒂?jì)算資源和服務(wù)像云一樣提供給用戶，用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)隨時(shí)隨地訪問和使用這些資源和服務(wù)，就像云一樣無處不在、隨時(shí)可得。此外，云計(jì)算還使用了大規(guī)模的分布式計(jì)算架構(gòu)，這些計(jì)算資源像云一樣分布在全球各地，為用戶提供高效、靈活、可靠的計(jì)算服務(wù)。數(shù)據(jù)分析云計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)在于：（1）資源豐富：云計(jì)算可以提供大規(guī)模的計(jì)算和存儲(chǔ)資源，滿足各種規(guī)模的業(yè)務(wù)需求；（2）管理簡(jiǎn)單：云計(jì)算的管理和維護(hù)相對(duì)簡(jiǎn)單，通常由云服務(wù)提供商負(fù)責(zé)；（3）可擴(kuò)展性強(qiáng)：云計(jì)算可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行彈性擴(kuò)展，提高了業(yè)務(wù)的可擴(kuò)展性。云計(jì)算的缺點(diǎn)在于：（1）響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)：云計(jì)算需要通過網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，響應(yīng)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。（2）數(shù)據(jù)隱私性較低：云計(jì)算需要將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫诉M(jìn)行處理，存在數(shù)據(jù)隱私泄露的風(fēng)險(xiǎn)。（3）網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較重：云計(jì)算需要通過網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，可能占用較大的網(wǎng)絡(luò)帶寬。STEPFOUR基于遙感及圖像識(shí)別技術(shù)的數(shù)據(jù)采集04/基于遙感及圖像識(shí)別技術(shù)的數(shù)據(jù)采集遙感技術(shù)概述無人機(jī)攝影測(cè)量OCR技術(shù)利用飛機(jī)、無人機(jī)等載具搭載遙感傳感器，對(duì)地球表面進(jìn)行高空拍攝，獲取高分辨率的影像數(shù)據(jù)。優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)分辨率高，覆蓋面積大，缺點(diǎn)是成本較高，受氣象條件和飛行時(shí)段限制。0102航空遙感衛(wèi)星遙感遙感數(shù)據(jù)采集的主要手段包括遙感技術(shù)概述利用衛(wèi)星搭載遙感傳感器，對(duì)地球表面進(jìn)行觀測(cè)，獲取大范圍、連續(xù)、多時(shí)相的遙感數(shù)據(jù)。優(yōu)點(diǎn)是覆蓋面積廣，可以實(shí)現(xiàn)全球遙感監(jiān)測(cè)，缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)分辨率較低，成本高，數(shù)據(jù)獲取受限于衛(wèi)星軌道和傳感器性能。03地面遙感利用在地面上安裝的遙感傳感器，對(duì)地球表面進(jìn)行觀測(cè)，獲取地面特征數(shù)據(jù)。優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)分辨率高，數(shù)據(jù)處理和分析成本低，缺點(diǎn)是覆蓋面積小，數(shù)據(jù)采集效率低。空中三角測(cè)量聯(lián)合平差多視角影像特征點(diǎn)識(shí)別與匹配三維表面重建影像預(yù)處理三維航拍影像的預(yù)處理包括圖像的畸變校正和勻光勻色處理。影像預(yù)處理由無人機(jī)搭載相機(jī)云臺(tái)采集目標(biāo)物不同角度的多視影像，經(jīng)多視影像聯(lián)合平差來保證平差結(jié)果精度?？罩腥菧y(cè)量聯(lián)合平差多視影像數(shù)據(jù)包含目標(biāo)物的多個(gè)視角下的圖像信息，包含目標(biāo)物側(cè)面和頂面的全方位信息?；跓o人機(jī)定位系統(tǒng)記錄像機(jī)曝光時(shí)的位置信息，在多視角相鄰航拍圖像的重疊區(qū)域進(jìn)行同名點(diǎn)的提取匹配。多視角影像特征點(diǎn)識(shí)別與匹配由于三維實(shí)景重構(gòu)模型的本質(zhì)為網(wǎng)絡(luò)面模型，借此可建立規(guī)則和不規(guī)則三角網(wǎng)，通常用區(qū)域增長(zhǎng)算法建立不規(guī)則三角網(wǎng)，用以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)建筑物、地形等三維結(jié)構(gòu)的整體表達(dá)。三維表面重建無人機(jī)攝影測(cè)量無人機(jī)攝影測(cè)量構(gòu)建三維模型基本原理三維模型紋理自動(dòng)映射三維模型紋理自動(dòng)映射在三維的三角網(wǎng)白模上建立與二維紋理的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并將二維圖像上的顏色與灰度信息映射到三維模型，實(shí)現(xiàn)三維模型的真實(shí)彩色效果。（1）控制點(diǎn)布置

標(biāo)志牌的擺放位置為高邊坡左側(cè)，沿碎落臺(tái)擺放，間隔為5~15m，擺放位置為5~8級(jí)邊坡碎落臺(tái)。無人機(jī)影像構(gòu)建三維模型的具體流程

下面結(jié)合某邊坡的變形監(jiān)測(cè)，對(duì)無人機(jī)影像構(gòu)建三維模型的流程進(jìn)行講解。（2）控制點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量

采用全站儀等設(shè)備測(cè)量經(jīng)緯度坐標(biāo)、高程等。無人機(jī)攝影測(cè)量圖2-22標(biāo)志牌布置設(shè)計(jì)與擺放航線規(guī)劃對(duì)攝影質(zhì)量有很大影響，通常需要利用軟件進(jìn)行航線規(guī)劃。其中，Altizure軟件是一款優(yōu)秀的飛控及航線軟件，支持DJI等多款型號(hào)的無人機(jī)。通過空中三角測(cè)量、密集匹配與模型構(gòu)建、紋理貼合、最終，反演出被監(jiān)測(cè)邊坡的三維模型。無人機(jī)攝影測(cè)量航線規(guī)劃與影像采集三維模型構(gòu)建圖2-23空中三角測(cè)量結(jié)果圖2-24三維模型成果采用上述方法，對(duì)該邊坡定期進(jìn)行觀測(cè)，將兩個(gè)不同日期的地形數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比?？梢园l(fā)現(xiàn)，前后兩次測(cè)量得到的上部4級(jí)邊坡形狀沒有明顯改變，邊坡變形在可控制范圍內(nèi)。無人機(jī)攝影測(cè)量結(jié)果及分析圖2-25邊坡變形分析結(jié)果OCR技術(shù)OCR技術(shù)

OCR（opticalcharacterrecognition）文字識(shí)別是指電子設(shè)備（例如掃描儀或數(shù)碼相機(jī)）檢查印刷或手寫的字符，然后用字符識(shí)別方法將形狀翻譯成計(jì)算機(jī)文字的過程。OCR軟件主要是由幾個(gè)部分組成（1）圖像輸入、預(yù)處理；（2）版面分析；（3）字符切割；（4）字符識(shí)別；（5）版面恢復(fù)；（6）后處理、校對(duì)。圖2-26OCR軟件組成遙感及圖像識(shí)別技術(shù)的數(shù)據(jù)采集OCR技術(shù)在工程試驗(yàn)、檢測(cè)中的應(yīng)用在工程試驗(yàn)、檢測(cè)等領(lǐng)域，存在大量人工手寫表單資料。通過OCR技術(shù)使紙質(zhì)表單快速轉(zhuǎn)換成電子表單資料，與手工錄入相比，不僅可大幅節(jié)約人力和時(shí)間成本，而且有助于信息化、智慧化的工程管理系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用。當(dāng)前技術(shù)既可以對(duì)單張表單進(jìn)行拍照識(shí)別，也可以通過掃描儀進(jìn)行快速批量化處理。圖2-27OCR應(yīng)用STEPFIVE位置信息采集05/位置信息采集室外定位系統(tǒng)構(gòu)件及室內(nèi)定位系統(tǒng)身份識(shí)別系統(tǒng)位置信息采集定位技術(shù)

定位技術(shù)是指通過一定的手段和方法，在空間中確定物體或人的位置。它是現(xiàn)代信息技術(shù)的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于室內(nèi)和室外場(chǎng)景。室外定位技術(shù)主要使用衛(wèi)星定位系統(tǒng)，如美國(guó)的GPS(GlobalPositioningSystem)、歐洲的Galileo、我國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)等。室外定位技術(shù)精度高，覆蓋面廣，可以實(shí)現(xiàn)全球范圍的定位，廣泛應(yīng)用于導(dǎo)航、物流、安防等領(lǐng)域。室內(nèi)定位技術(shù)則主要使用無線信號(hào)和傳感器等技術(shù)。無線信號(hào)定位技術(shù)包括WiFi定位、藍(lán)牙定位、ZigBee定位等。室內(nèi)定位技術(shù)精度相對(duì)較低，但覆蓋范圍廣，適用于室內(nèi)導(dǎo)航、商場(chǎng)定位、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。室外定位系統(tǒng)室外定位系統(tǒng)

室外定位的主要原理是測(cè)量出已知位置的衛(wèi)星到用戶接收機(jī)之間的距離，然后綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，從而確定接收機(jī)的具體位置。在我國(guó)，應(yīng)用最廣衛(wèi)星系統(tǒng)有GPS和北斗。北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)是我國(guó)自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，由空間段、地面段和用戶段3部分組成，可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時(shí)為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時(shí)等服務(wù)。北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)位置信息采集高精度定位技術(shù)在工程應(yīng)用中為了得到高精度的定位信息，需要借助更加精密的定位技術(shù)，其中比較重要的方法是差分處理技術(shù)。差分處理技術(shù)是將一臺(tái)衛(wèi)星接收機(jī)安置在基準(zhǔn)站上進(jìn)行觀測(cè)，根據(jù)基準(zhǔn)站已知精密坐標(biāo)與衛(wèi)星接收機(jī)計(jì)算坐標(biāo)之間的相對(duì)誤差計(jì)算修正量。用戶接收機(jī)在進(jìn)行衛(wèi)星觀測(cè)的同時(shí)，也接收到基準(zhǔn)站發(fā)出的修正量，并對(duì)其定位結(jié)果進(jìn)行改正，從而使定位精度達(dá)到厘米級(jí)乃至毫米級(jí)。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(RTK)載波相位差分技術(shù)是代表方法之一，主要由一個(gè)基準(zhǔn)站(也稱參考站)和若干個(gè)流動(dòng)站組成。圖2-28RTK測(cè)量示意圖位置信息采集RTK的應(yīng)用RTK的差分方式有兩種：一種是采用本地差分，該方式需要在場(chǎng)地附近建立基站。另一種是采用網(wǎng)絡(luò)差分，這種方式不需要在本地架設(shè)服務(wù)器，而是通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與差分服務(wù)器(如移動(dòng)通信基站)進(jìn)行差分，定位精度同樣能達(dá)到厘米級(jí)，甚至是毫米級(jí)。代表性的有千尋等。該方式初期成本較低，但在使用中需要支付服務(wù)商費(fèi)用，且在山