论文中文题名: | 基于无人机影像的城市道路施工进度监测方法研究 |
姓名: | |
学号: | 19210210049 |
保密级别: | 公开 |
论文语种: | chi |
学科代码: | 085215 |
学科名称: | 工学 - 工程 - 测绘工程 |
学生类型: | 硕士 |
学位级别: | 工程硕士 |
学位年度: | 2022 |
培养单位: | 西安科技大学 |
院系: | |
专业: | |
研究方向: | 遥感图像处理与应用 |
第一导师姓名: | |
第一导师单位: | |
论文提交日期: | 2022-06-23 |
论文答辩日期: | 2022-06-02 |
论文外文题名: | Research on Monitoring Method of Urban Road Construction Progress Based on UAV Image |
论文中文关键词: | |
论文外文关键词: | Construction schedule ; Construction road extraction ; Object-oriented ; Random forest |
论文中文摘要: |
城市道路的施工进度关系到城市道路建设的建设周期、成本控制以及质量目标的实现。传统施工进度监测主要依靠监测员进行实地踏勘,但若在工程体量大、施工周期长、施工人员众多等复杂情况下,传统监测方法可能存在施工时效性低、项目经济成本提高等缺陷。因此,探究一种高时效性、高可靠性的城市道路施工进度监测方法,对于城市道路建设的精细化管理具有重要意义。 本文以西安市浐灞区广运潭大道路段的施工道路为研究对象,尝试使用面向对象的遥感分类方法提取施工不同阶段无人机获取的影像中城市施工道路,通过对三种不同分类方法进行实例验证,选择一种最优的城市施工道路提取方法,分别提取三期影像中的施工道路,并根据提取的结果对三个时期城市道路施工进度进行分析研究,以达到施工监测的目的。主要研究内容和结论如下: (1)对城市施工道路最佳分割尺度展开研究。通过探究不同同质性组合参数下多尺度分割结果的差异性,并分析影像中施工道路的分割效果,确定出无人机影像城市施工道路的最佳同质性组合参数;在确定城市施工道路最优分割尺度时,对三期影像进行迭代分割,确定出三期影像的最优分割尺度参数。结果表明:第一期影像最佳分割参数组合为:形状因子为0.3,紧致度因子为0.3,最佳分割尺度为74;第二期影像最佳分割参数组合为:形状因子为0.3,紧致度因子为0.5,分割尺度为98;第三期影像最佳分割参数组合为:形状因子为0.3,紧致度因子为0.5,最佳分割尺度为72。 (2)城市施工道路特征空间构建及优化研究中,通过对三期无人机影像中城市施工道路特征进行分析,结合光谱、纹理、指数、几何等特征,构建出35类特征集合。分别计算三期无人机影像中各类样本在此特征空间的分离度,比较不同特征空间产生的分离度,最终确定出三期影像的最优特征组合。结果表明:通过对构建特征空间的优化,三期影像中,用于城市施工道路提取的最优特征空间维数分别为20、22、29维。 (3)对城市道路施工进度监测方法进行研究。采用决策树、随机森林、贝叶斯三种分类方法对研究区城市施工道路进行提取,在三期影像中生成随机点并目视解译其类型,利用混淆矩阵对分类结果进行精度验证,结果表明:四种精度评价指标对比下随机森林法的分类精度最高,三期影像中采用随机森林法的城市施工道路提取的生产者精度和用户精度分别为:第一期91.10%,76.40%;第二期87.75%,89.26%;第三期92.70%,85.04%。故面向对象的随机森林法对城市施工道路提取的精度最佳,能够满足高分辨率遥感影像城市施工道路的提取,采用该方法能够快速实现对城市道路的施工进度监测。 |
论文外文摘要: |
The construction progress of urban roads is related to the construction period, cost control and the realization of quality objective of urban road construction. The traditional construction progress monitoring mainly relies on monitors to carry out field reconnaissance. However, under complex situation such as huge project volume, long construction period, and numerous construction personnel, the traditional monitoring method may have the defects of low construction time efficiency and high project economic cost. Therefore, it is of great significance to explore a monitoring method of urban road construction progress with high efficiency and high reliability for the fine management of urban road construction projects. In this paper, the construction roads of Guangyuntan Avenue in Chanba District of Xi'an City are taken as the research object. The object-oriented remote sensing classification method is used to extract the urban construction roads in the images obtained by UAV at different construction stages. Through the verification of three different classification methods, an optimal extraction method for urban construction roads is selected to extract the construction roads in the three phase images respectively. According to the extraction results, the construction progress of urban roads in the three periods is analyzed and studied to achieve the purpose of construction monitoring. The main research contents and conclusions are as follows : (1)The optimal segmentation scale of urban construction roads is studied. By exploring the difference of multi-scale segmentation results under different homogeneity combination parameters and analyzing the segmentation effect of construction roads in images, the optimal homogeneity combination parameters of urban construction roads in UAV images are determined. When determining the optimal segmentation scale of urban construction roads, the iterative segmentation of the three phase images is carried out to determine the the optimal segmentation scale parameters of the three phase images. The results show that the optimal segmentation parameter combination for the first-phase image is: 0.3 for shape factor, 0.3 for compactness factor and 74 for the optimal segmentation scale; the optimal segmentation parameter combination for the second-phase image is: 0.3 for shape factor, 0.5 for compactness factor and 98 for segmentation scale; the optimal segmentation parameter combination for the third-phase image is: 0.3 for shape factor, 0.5 for compactness factor and 72 for the optimal segmentation scale. (2)The construction and optimization of the feature space of urban construction roads are studied. the feature of urban construction roads in the three phase of UAV images is analyzed, 35 types of feature sets are constructed by combining spectrum, texture, index, geometry and other features. The degree of separation of various types of samples in this feature space in the three phase of UAV images is calculated separately, and the the degree of separation generated by different feature spaces are compared. Finally, the optimal feature combination of the three phase images is determined. The results show that through the optimization of the constructed feature space, the optimal feature space dimensions for the extraction of urban construction roads in the three images are 20, 22 and 29 dimensions respectively. (3)The monitoring method for the construction progress of urban roads is studied. The classification methods of Decision Tree, Random Forest and Bayes are used to extract the urban construction roads in the study area. Random points are generated in the three phase images, and their types can be visually interpreted. The accuracy of classification results is verified by using confusion matrix. The results show that the classification accuracy of the random forest method is the highest under the comparison of the four accuracy evaluation indexes. The producer accuracy and user accuracy of the urban construction roads extracted by the random forest method in the three phase images are respectively as follows: 91.10%, 76.40% in the first-phase image; 87.75%, 89.26% in the second-phase image; 92.70%, 85.04% in the third-phase image. Therefore, the object-oriented random forest method has the best accuracy for the extraction of urban construction roads, which can meet the needs of the extraction of urban construction roads from high-resolution remote sensing images. Using this method, the construction progress monitoring of urban roads can be quickly realized. |
参考文献: |
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中图分类号: | P237 |
开放日期: | 2022-06-24 |