基于图像处理的滑坡后缘裂缝位移监测技术研究

论文摘要

山体滑坡作为地质灾害中常见的灾害类型,对其作出科学合理的监测,能有效降低对人民群众生命财产的威胁。滑坡后缘裂缝曲线为滑坡运动发生后,滑坡后缘和不动的山体之间的裂缝曲线,其变化趋势代表着滑坡体的运动轨迹,常见滑坡后缘裂缝曲线监测方法为在山体滑坡灾害体上加装角度、位移传感器,获取滑坡形变数据,这种方法普遍存在高成本、低精度和监测盲区等问题。数字图像处理诞生于上世纪50年代,其采用相机等图像采集设备所采集到图像数据作为数据来源,一般对图像进行图像去噪、图像增强、图像分割等操作后,以目标区域信息提取为最终目的。该方法在道路裂缝检测、桥梁变形裂缝监测等领域进行了大量应用,其可以替代固定点位传感器,监测面积更广,效果显著。针对滑坡监测存在的问题,结合图像处理的技术优势,本文开展了基于图像处理的滑坡后缘裂缝位移监测技术研究,具体内容如下:(1)滑坡灾害体特征研究。着重研究滑坡形成原因与滑动影响因素,以及所形成的滑坡后缘裂缝曲线形状分类。(2)滑坡后缘裂缝曲线识别方法研究。深入研究将图像处理技术应用于滑坡灾害体的理论可行性,使用相机采集滑坡灾害体图像,并依次对图像进行增强与降噪处理,凭借滑坡后缘与不动山体间的颜色反差较大,识别出滑坡后缘裂缝曲线。(3)滑坡后缘裂缝曲线位移信息提取方法研究。深入分析各种滑坡后缘裂缝识别曲线的走势情况,设计“区间中值比较”算法用于简化原弯曲折叠曲线为单一走向曲线,以滑坡后缘曲线角度差值作为裂缝曲线的方位角偏移值,以滑坡后缘裂缝曲线距离作为该裂缝曲线滑动位移,将不同时间阶段的曲线汇总至一个界面,标注方位角偏移方向和位移最值变化点,直观展示滑坡后缘裂缝曲线位移变化趋势。(4)滑坡后缘裂缝曲线三维展示技术研究。深入研究裂缝曲线三维展示实现条件,采集同一滑坡灾害体正视图和俯视图图像,依次配准两幅图像中各自二维像素点形成三维像素点。从研究工作的开展到系统设计的完成,主要取得了两方面成果:(1)滑坡裂缝曲线的识别。完成了识别方法对应的代码编写与系统调试,所设计的系统能够识别滑坡后缘裂缝曲线,识别曲线结果与图像源中滑坡后缘裂缝曲线走势基本一致。(2)滑坡裂缝曲线位移变化的描述。完成了裂缝曲线方位角偏移和位移变化的定量描述,分别在3D模拟模型、沙砾模型、泥土模型和攀枝花机场滑坡中应用本方法进行了测试,结果证明了本设计方法是有效的。本文创新点体现在:(1)数据全面性。传统滑坡监测中,碍于滑坡后缘裂缝曲线一般较长,监测传感器数量有限的现状,地质工作者只能根据经验判断滑坡灾害体下一阶段可能滑动的位置,并加装传感器,此方法极易漏掉真实有效的滑坡运动数据,即存在“监测盲区”。本系统设计方法利用计算机强大的计算能力,以遍历计算的方式计算所有滑动位置的位移值大小,使得监测数据更加全面。(2)滑坡裂缝运动表达。鉴于当前滑坡裂缝运动变化的表达方式尚不明确(或统一),提出了一种简约的可量化的裂缝运动表达方法,该方法充分考究了滑坡灾害运动与滑坡后缘裂缝曲线形状的关联影响。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 聂东林

导师: 王洪辉

关键词: 滑坡裂缝位移监测,数字图像处理,滑坡裂缝运动表达

来源: 成都理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑,信息科技

专业: 地质学,地质学,工业通用技术及设备,计算机软件及计算机应用,自动化技术

单位: 成都理工大学

基金: 国家创新研究群体科学基金(西部地区重大地质灾害潜在隐患早期识别与监测预警 41521002),国家自然科学基金(地震引发暂存库中核废物桶破损分布式光纤在线感知及灾害定位研究 41704130),四川省重点研发计划项目(面向西南核基地地质灾害监测预警的地-空传输网研究与示范2018SZ0347),四川高等学校成果转化重大培育项目(地质灾害监测预警设备标准化主控平台研究 17CZ0004)

分类号: TP391.41;TP212;P642.22

DOI: 10.26986/d.cnki.gcdlc.2019.000425

总页数: 90

文件大小: 9503K

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