基于VB的水准网平差软件的设计与开发

根据最小二乘法平差原理,以Visual Basic 6.0为开发平台,设计并实现了水准网平差软件。该软件旨在解算工程水准网在不同基准,间接平差或附有限制条件间接平差模型下的水准网平差问题。     

点松弛法在测量平差方程组解算中的应用

在最小二乘测量平差的函数模型求解问题中,最后都归结为线性方程组的求解问题。在讨论点松弛法用于解决平差问题数学模型的基础上,利用VB开发了点松弛法解算条件平差和间接平差的子程序,可为测量平差计算提供源代码支持。     

机载三线阵CCD摄影测量的直接解模型与精度分析

机载三线阵CCD摄影测量系统是GPS／INS与三线阵CCD相机联合工作的测量系统．通过GPS／INS给出的投影中心位置、视准轴姿态观测值及三线阵CCD像空间坐标，可以直接计算地面点在物空间的坐标．介绍直接解算的几何模型．并依据共线方程建立地面点像空间坐标与控制点或同名点物空间坐标的关系．从而把问题归结为间接平差，给出了平差的误差方程．最后对直接解算模型进行了精度分析．     

基于立体视觉的三维立体模型全自动拼接方法

基于影像的三维立体模型重建时,如何自动地将部分模型拼接成完整模型是个亟待解决的问题。目前关于三维立体模型拼接大多限制在手动取两个模型上的公共点完成拼接。提出一种方法,能够全自动地、快速地、高精度地实现三维立体模型的拼接。与图像拼接类似,三维立体模型拼接也要经过特征点提取、特征点匹配、空间变换三个步骤。值得一提的是,在特征点提取时利用了三维重建时的点云数据、特征点匹配时利用了点与点间距客观不变、空间转换参数RT矩阵计算时提出了仅用四对精匹配点计算等方法,完成三维立体模型全自动、快速、高精度地拼接,拼接精度达到毫米(mm)级。     

基于光束法自由网平差的无人机影像严格拼接

以稀少控制信息的无人机影像严格拼接为目的,引入光束法自由网平差的原理及计算过程,并推导了相应的误差模型.选择广东省增城市西部两条航带中的4张相邻影像进行试验,利用该方法,解决了在Google Earth中选择的控制信息精度不一致的问题.通过权值的选择,实现了带有坐标及投影信息的无人机影像严格拼接.分析了线元素、角元素与拼接误差的关系,为在稀少控制信息条件下影像的拼接提供理论依据.     

一种对数字化图形进行几何纠正的方法

提出了用间接平差方法对数字化地形图进行几何条件纠正的思路,用豪斯霍尔德变换解算误差方程式,最后给出相应的数学模型和有关结论．     

不适定平差模型的迭代解法及其在测量中的应用

当平差模型为不适定模型时,比如模型病态时,一般是在均方误差准则条件下求得参数的有偏估计。有偏估计在参数的求解过程中,偏参数的确定是一个关键和困难问题。本文采用迭代解法求解不适定平差模型,无需确定偏参数,不仅可回避病态平差模型偏参数确定的困难,而且试验表明,对于秩亏不适定平差模型解算,也同样收到良好效果。     

广义逆矩阵在测量平差中的应用

通过对广义逆及带权广义逆进行介绍,并按广义逆解线性方程组的3种约束情况及算法,对条件平差、间接平差、附有参数的条件平差、附有条件的间接平差及秩亏自由网平差的计算公式进行推导。并指出,由于引用了广义逆矩阵,并且部分推导还采用了零权和无限权的方法,使上述公式推导变得更加简便,而且得出与教科书上相一致的结果。     

双变量线性回归解算方法的等价性

在回归分析中,有必要讨论同时顾及自变量和因变量误差的回归计算。在总体最小二乘原则下,从公式上导出了3种解算方法,为条件平差、间接平差和两步解算算法。通过矩阵运算,从理论上证明了3种解算算法的等价性,可保证解算结果的一致性。     

曲线元素数字化数据处理模型的探讨

本文讨论了曲线元素数字化数据处理模型的建立方法,分析表明用附有未知数的条件平差模型较其它模型更为简便,文章最后分析了该模型在工程测量和地籍测量中的应用。     

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。     

基于激光三维扫描的数据采集技术在模型黄河数字化河床试验中的应用

激光三维扫描和三维地质建模技术的应用能够使工程地质体表面的变形、沉降、扭转、位移等勘察工作变得更加高效、快速和经济.介绍了逆向工程的基本思想,探讨了逆向工程在数字化河床试验中的应用模式,阐述了激光三维扫描技术的发展现状、工作原理和技术特点,在此基础上讨论了河床数据的采集方法,描述了数据有效性诊断、数据拼合和曲面建立的算法过程.研究认为, 激光三维扫描数据采集技术能够全面、有效地获得模型河床的表面数据和曲面建立,为下一步建模工作打下良好的基础,而且该技术在工程勘察领域的发展前景较为广阔.     

基于几何元素的具有影像纹理的三维空间数据模型

基于对城市三维地理信息系统中复杂对象进行描述 ,以及三维空间查询和影像纹理真实化表达的需要 ,将空间现象抽象为点对象、线对象、面对象、体对象、数字地面模型和栅格影像 6类。基于点、直线段和面片 3类几何元素 ,建立了具有真实影像纹理的三维地理信息系统的空间数据模型 ,并给出了其数据存储结构。理论分析表明 ,该模型不仅可以表达规则对象 ,也可以表达非规则对象 ,同时还可以依据模型中隐含定义的几何元素之间的拓扑关系 ,方便地推求空间对象之间的空间关系。相对于矢量栅格集成的数据模型而言 ,该模型把三维几何建模矢量数据和影像纹理栅格数据分开存储 ,可以方便地在关系数据库中予以实现 ,同时 ,采用基于面片几何元素的形式很容易实现空间面对象或体对象的不同侧面的影像纹理贴加。     

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。     

基于车载三维激光扫描结果的桥面变形分析

车载三维激光扫描技术能够直接对目标结构表面进行三维量测,并采用三维阵列点云的方式来生成结构物表面的三维形态和记录点位坐标,打破了传统的桥梁变形监测方法仅有数个独立点的局限性,扩大了桥面变形监测范围,提高了结构物的观测精度,并能快速、完整的进行量测。本文将车载三维激光扫描技术引入到桥梁变形监测中,基于全长331.2m的预应力混凝土连续-刚构桥为背景,采用三维激光扫描技术对其温度变形进行探索。在监测环境温差20℃范围内,对其进行多次桥面几何形态数据采集,并对采集的数据进行处理。对基于车载三维激光扫描点云数据的NURBS(Non-Uniform Rational B-Splines)曲面提出了一种新的变形测量方法,得到整个桥面的变形测量结果,再与采用有限元分析软件MIDAS CIVIL建模得到的各温差下理论变形数据进行对比,发现基于NURBS曲面的分析处理方法获得的变形测量值具有良好的精度和可靠性,并能够获取桥梁点-线-面的整体变形监测结果,与单点变形监测相比,弥补了其缺乏线性变形及整体变形特征的不足,有较好的工程应用前景。     

基于激光雷达和摄像机融合的智能车障碍物识别方法研究

针对智能车环境感知中单一传感器所存在的局限性问题,本文提出一种通过激光雷达融合摄像机来感应识别智能车前方障碍物的方法。首先,通过激光雷达与摄像机之间的校准,来实现目标的三维数据的图像投影,并进行视觉图像与目标的三维雷达数据的融合,以提取障碍物候选区域。其次,提出了一种基于卷积神经网络和SVM的障碍物识别模型,用于训练KITTI数据库中的数据,检测视觉图像中的行人和车辆目标,以此来得到所需要的单帧下各传感器的目标检测数据。实验结果表明,所提出的模型在KITTI中选择的小数据集上获得的模型在实际测试中具有良好的性能,具有可靠的识别能力和良好的分类结果。     

基于三维扫描振镜系统音圈电机的离散滑模控制

近 20 a 来,激光扫描技术被广泛应用于工业加工领域,三维扫描振镜作为一种更高效的激光加工仪器,其核心部件和关键技术主要依靠国外进口。 针对国内对三维扫描振镜系统研究较少,且在传统控制方法下,振镜电机普遍存在阶跃响应慢和控制精度低等问题,设计了一种基于新型趋近律与干扰补偿器相结合的离散滑模控制器,该控制方法有效补偿了外部的干扰,具有强鲁棒性。 首先,建立基于三维扫描振镜系统的音圈电机线性动力学模型,并对该模型离散化,构建其离散状态空间方程;其次,依据滑模变结构控制理论设计离散系统控制器;最后,通过 Simulink 搭建控制系统的仿真模型,仿真结果表明:1%和 10%的全行程阶跃响应时间分别为 2. 1 ms 和 2. 4 ms,10%全行程正弦信号位置跟踪的定位精度在 3×10-4 mm 以内,实现了对指令信号的完全跟踪,达到了工程应用要求,为高速三维扫描振镜系统的控制研究提供了新的思路。     

使用Sketch Up结合车载扫描和航空影像数据进行建筑物三维建模——以纽约布法罗为例

使用车载扫描或航空影像数据进行三维建模,有自己的优点和缺点.车载扫描数据精度高,但由于设备是立面扫描,扫描得到的建筑物往往只有一个侧面,因此建筑物的信息不完整,它也经常遇到失锁的问题,从而大大影响数据的精度.在同一时间得到的航空影像数据的空间分辨率和精度低,并且缺乏仰角信息,然而它的图像特征连续并且包含光谱信息.通过将车载扫描数据和航空影像数据的结合,我们可以提高数据的精度.本文利用车载扫描获取的布法罗一个街区的激光点云数据,结合相应的航空影像数据,首先对点云和影像数据进行预处理,将数据进行定位配准;然后使用Sketch Up对街区进行三维建模;最后将该模型上传到Google Earth的3D模型库,来检测该模型的精度.     

基于COMSOL与AVIZO联合仿真方法的土体三维细观渗流特性研究

为实现COMSOL与AVIZO联合仿真过程,以福州某地原状花岗岩残积土为研究对象,基于工业CT扫描与图像处理技术,建立真实土样的三维孔隙网络模型,并以单相水渗流场模拟为例,详细探讨了两者数据交互对接的可视化过程。结果表明：可视化联合仿真技术可以较好地实现细观尺度下的三维模型渗流场模拟和渗透率计算。研究方法丰富了现有土体三维重构仿真模拟的手段,为细观孔隙结构及流体渗流研究提供了新途径。     

地面三维激光扫描建模精度研究

历史建筑三维模型重建是当前研究的一个热点.以某优秀历史建筑为例,分别对其进行全站仪CAD建模与地面三维激光扫描建模.首先阐述了两种建模方式的流程,并对不同建模方法进行对比分析,指出两者各自的优缺点;然后通过对两种建模方法得到模型的点位误差、几何体误差、整体模型中误差等不同方面进行分析研究,探讨地面激光扫描仪应用于大型建筑建模中能达到的精度,以及适应的场合.试验结果表明,相对于CAD建模方法,扫描建模方法具有快速、高效,模型精度较高等优点,并保留了建筑物细部特征,但其后期数据处理自动化程度不高.