移动式三维激光扫描系统在桥面全息变形监测的应用研究

传统的桥梁变形监测通常依据数个独立点的变形观测数据,尚未全面把握桥梁各部分的变形状况,本文提出利用移动式三维激光扫描系统进行桥面全息变形监测的方法.以主跨400m的上承式钢桁拱桥为背景,运用该系统进行了长达半年的桥面几何形态数据采集,综合考虑桥面铺装局部破损及桥面板结构连续性的特点对桥面原始扫描数据进行去噪处理;依据去噪后点云数据的邻域点集获取桥面的拟合空间曲面;以两端桥台路面为匹配基准面,对各次拟合桥面空间曲面进行叠差分析获取桥面全息变形数据;与精密水准仪测量结果和有限元仿真分析结果的比较表明,利用移动式三维激光扫描系统和本文的数据分析处理方法获得的桥面全息变形具有较好的精度和可靠性,并较传统的桥面线形检测显著降低了对运营交通的不利影响,有较好的工程应用前景.     

三维激光扫描在地铁隧道变形监测中的开发应用

地铁隧道进行变形监测时多采用全站仪进行,虽然其监测精度较高,但需在被测处放置特定装置,测量工作量大、效率低。三维激光扫描仪能提供视场内、有效测程的一定采样密度的点云数据,并具有较高的测量精度和极高的数据采集效率,可以有效地避免传统变形监测数据的局部性和片面性,即以点代面的分析方法的局限性。针对运营地铁线路要长期进行隧道变形监测的需求,本文开发了三维激光扫描数据处理系统,功能主要包括点云去噪、配准、断面提取和拟合。通过导入三维激光扫描仪采集的隧道点云数据可以生成不同里程隧道断面图和变化分析图,从而实现三维激光扫描技术在地铁隧道变形监测中的应用。     

基于Geomagic的玩具虾逆向建模方法

通过三维激光扫描设备获得的玩具虾点云数据,利用逆向工程软件GeomagicStudio进行点云数据处理、多边形和曲面片的编辑处理而实现快速构建玩具虾NURBS曲面模型的方法。     

基于三维激光扫描技术的高边坡变形监测分析

针对高速公路高边坡容易发生失稳破坏且监测难度大等问题,提出采用三维激光扫描技术对高边坡工程进行非接触式变形监测分析。为解决多期边坡对象的大体量点云数据难以配准问题,设计了一套基于边坡的永久性三棱锥作为控制点,通过各期点云数据中三棱锥特征提取相应控制点,对多期点云数据进行坐标系换算,进而实现多期点云数据的坐标配准,并对配准后的多期点云数据进行分析,运用算法程序处理并提取边坡变形信息。结果表明:利用三维激光扫描技术对高速公路高边坡进行自动化变形监测,能够获取边坡从局部到整体变形信息,提前预知边坡发展状况,对边坡的失稳破坏做出预警。可见,将三维激光扫描技术应用于高边坡的变形监测具有显著地优越性、可行性和应用价值。     

水下三维激光扫描在导管架平台损伤测量中的应用

海洋石油导管架结构受损点的尺寸测量目前主要使用机械卡尺测量,这种测量方法存在较大的误差,无法全面评估损伤点对导管架的影响,为此,需要引进新的方法和技术来满足导管架损伤点的测量。为准确评估损伤点对导管架的影响,保证导管架运营的安全,采用水下机器人（ROV）搭载三维激光扫描仪,分别对中国某海域导管架的阳极和已知损伤区域进行激光扫描,通过对激光点云数据的处理,得到被测物的三维模型,从而实现损伤结构的尺寸测量。研究结果表明,激光扫描仪便于ROV搭载和安装,可以应用于导管架已知损伤点的测量,测量精度可达毫米级。激光扫描测量的精度受诸多因素影响,作业时需优化作业方式,从而得到高质量的数据。ROV搭载水下三维激光技术,为深水结构物的尺寸测量提供了一种高精度的可行性方案,可以进行水下结构物的三维建模和尺寸测量,调查结果准确可靠,为后续的完整性评估提供参考。     

反求工程在汽车转向节逆向设计中的应用

借助手持式三维激光扫描仪REVscan对汽车转向节进行扫描,得到转向节的点云数据并导入Geomagic Studio软件进行点云和多边形处理;基于NURBS曲面重构技术,对转向节多边形数据进行曲面拟合和质量分析。结果表明:通过NURBS曲面重构技术可快速改进产品原型,为汽车转向节开发提供了重要途径。     

三维激光扫描仪在空区测量中的应用与研究

三维激光扫描技术又被称为实景复制技术,它突破了传统的单点测量方法,具有高效率、高精度的独特优势,三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据,因此可以用于获取高精度高分辨率的数字地形模型.为了验证三维激光扫描技术在空区测量中的精度和优点,与传统测量对比作业结果,总结出了三维激光扫描技术使用应采取的测量措施,确保测量精度提高工作效率.     

回转窑点云数据的曲面重建

针对形体较大、形状较规则的回转窑,很难用传统方法对其进行测量,可以采用三维激光扫描技术获取其点云数据,用逆向工程Geomagic软件对点云数据做建模处理,方便后续应用.针对某回转窑,阐述如何用Leica三维激光扫描仪获取其点云数据,然后用逆向工程软件Geomagic实现曲面重建和精度分析的具体过程.     

基于三维激光扫描全站仪的矿山开采沉陷监测方法

为了快速准确地获取矿山地表沉陷变形数据,在分析主流监测方法的基础上,提出基于MS50三维激光扫描全站仪的矿山开采沉陷变形监测方法。选取青海省西海煤炭公司海塔尔矿为研究区,通过实验分析对MS50最佳扫描距离进行研究,推算自由设站法点位精度,介绍施测方法和点云数据处理方法,构建研究区地面三维模型和数据对比分析模型,并将三维模型数据与水准测量数据进行对比分析。结果表明:200 m内MS50扫描精度优于10 mm,范围越大精度越低;推算出自由设站点位中误差为1. 271 mm,能够满足矿山开采沉陷控制点位精度要求;三维激光模型数据能够反映出矿区沉陷变形情况,可以替代水准测量数据进行矿山开采沉陷监测工作。MS50自由设站三维激光扫描法相比传统方法可宏观、快速、准确的描述矿区地表移动变形真实状态,相比普通扫描仪具有设站灵活、扫描精度高、无须坐标转换、减少点云拼接误差等优点,是值得在矿山开采沉陷地表移动监测领域中进一步推广的方法。     

隧道三维激光扫描点云数据拼接技术研究

三维激光扫描技术可以实时、准确、全方位获取隧道空间变形数据,进行隧道监控量测,对施工变形分析和反分析,进行隧道施工风险预警预报,指导信息化施工,但点云数据的拼接质量直接影响到监测结果,该文对点云空间信息,几何特征信息,影像信息等进行分析,提出基于几何特征信息的拓扑拼接方法,工程实践表明,拼接质量好,误差小,速度快,适应于隧道监测信息化管理的要求.     

机载双频激光雷达样机设计与水陆联测试验

为了识别水下目标和获取水陆一体的三维地形数据,运用机载双频激光探测的原理,建立了水陆联测数学模型,设计了机载双频激光雷达样机,进行了水陆联测试验。运用蓝绿激光扫描技术以实现水下地形的实时测绘,运用红外激光扫描技术以实现陆地目标的快速精细探测,采用机载双频激光雷达技术把蓝绿激光扫描技术与红外激光扫描技术进行结合,先后产生两个激光脉冲回波,结合飞行平台的一维运动,共同构建地表和海底表面的三维坐标点云,获取地表和海底的三维地形,实现水下目标的识别和水陆一体化量测。试验结果显示,每平方米地面点云数量达到12个,水下勘测点云数量达到2~4个,水下测深达到5~7米,既提高了陆地目标的探测精度又实现了水下目标的探测,验证了水陆联测系统的可行性。     

基于三维激光扫描的桥梁转体过程 监测方法研究

转体施工是桥梁工程中一种重要的施工方式，尤其对于铁路沿线等跨障碍桥梁，但以传统监测作为基础数据的方法存在精度低、测点不全面的问题。以某转体桥梁为项目依托，采用高精度相位式三维激光扫描技术，快速获取转体桥底部的丰富点云数据并采用曲面重构算法生成三维精确曲面，通过与转体目标高程偏差对比分析完成每个关键转体阶段整体质量评估；以及自动化提取桥底中线以及两侧边线的三条重要线形，并绘制该三条线形与转体目标高程偏差包络图，对桥梁高程允许偏差超过±20mm时采取降低或抬高超限端的必要措施，从而保障全施工过程的规范与安全。实验结果表明，利用激光点云作为桥梁转体全过程监测数据支撑，不仅提高了桥梁监测的前期基础数据的精度，而且能显示转体期间与转体目标位置偏差的三维直观分布情况，对于转体桥梁尤其是高难度、大跨度转体施工具有重要意义。     

三维激光扫描技术在隧道变形监测及检测中的应用

为保证隧道的安全施工及运营,及时掌握隧道变形情况尤为重要.针对传统隧道监控量测方法中存在的测量效率低、精度有限以及需布置监控量测点等问题,引入三维激光扫描技术采集隧道全断面三维数据,通过色谱分析法对整体变形进行定性分析,更加直观、自动化地获取各部位变形情况,同时自动处理算法对重点区域进行平面特征拟合获取其形心坐标,通过分析形心位置变化情况定量获取隧道内部变形情况,且变形量测精度达到相关规程要求,同时通过与隧道设计BIM(building information modeling)模型的对比,快速检测施工质量及偏差,研究成果具有重要理论意义及实际价值.     

激光扫描点云数据的NURBS曲面重构技术研究

利用激光扫描系统采集的点云数据具有在某一维上不变的特点,提出了基于NUBRS重构曲面的方法.在原始点云数据预处理上,采用删除非曲面上的点云数据、拼接、排序和点云数据切片等方法,利用最小二乘非均匀B样条法对切片点云数据进行光滑和必要的数据插补,并经二次采样后得到重构曲面的数据.以鼠标表面的重构过程说明了该方法的有效性和实用性.图4,参7.     

点云格网化滤波方法及其在隧道变形监测中的应用

将三维激光扫描技术应用于地铁隧道变形监测,针对点云数据的预处理问题,研究基于小波分析的点云格网化滤波方法。结合南京地铁隧道扫描点云数据及其特性,分析和选择合理的插值方法对隧道点云进行格网化处理,采用小波变换对格网点数据进行异常值探测,采用小波阈值去噪对格网点数据进行整体去噪,获得滤波后的点云并进行封装对比,获得了很好的滤波效果。     

地面激光点云结合摄影测量的建筑物三维建模

当地面激光扫描仪扫描建筑物时,由于地物的遮挡、或者某些地方不便设站等原因,造成了点云缺失,导致点云数据不完整.本文主要是以安徽师范大学敬文图书馆为例,在利用地面激光扫描测量生成建筑物点云的基础上,借助航拍摄影测量技术获取图书馆顶部的点云数据,对点云空洞进行修补,即在获取地面激光点云数据和摄影测量点云数据之后,对两种点云数据进行配准、几何建模及纹理映射,最终生成图书馆的三维立体模型,实现建筑物的三维可视化表达.     

三维激光扫描地形数据获取处理

利用三维激光扫描测量技术测得的点云数据获取数字地面模型的关键之处在于将地面点与非地面点进行分离。提出了一种基于高程直方图进行多阈值分割的方法。首先对点云进行离散化,然后进行多阈值分割分层,再对各层中的地面点进行连通,最后利用趋势面拟合法再次对各层地面点进行滤波,最终即可获取纯净的地面点。经试验验证,该方法有效可行。