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。     

三维激光扫描技术在滑坡变形监测中的应用

为了能够捕捉滑坡体变形的细节变化,借助三维激光扫描技术对平朔公司东露天矿东北帮进行了三维测绘,采用最小二乘曲面拟合法对原始点云数据进行去噪处理,将Kriging插值法与曲面拟合法结合对预处理后的点云数据进行插值研究为滑坡体处理方案提供了一定的参考价值。     

基于三维激光扫描数据的不规则实体表面积和体积计算方法

根据特定工程精度的要求,实体表面的三维激光扫描数据可以划分成不同大小的有限元,用于工程不规则曲面的面积和土石方量计算.首先对扫描数据进行去噪、过滤,获取扫描实体表面点云数据,然后将实体分割成若干有限元;对实体表面的单元进行二次曲面拟合,获取了曲面特征参数,用积分方法计算实体表面面积和体积.该方法计算结果与传统方法的结果相比,体积精度比传统解算精度高出一个数量级,相对精度达到1∶20万.     

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。     

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。     

装配式钢混组合梁全息图像拼接方法试验研究

针对传统桥梁监测方法存在测点数量有限的问题,提出一种通过摄影测量手段获取桥梁全息几何形态信息的方法,以进行对全桥任意点变形监测。首先采用形态图像数据采集系统获取试验梁具有重复区域连续照片,然后基于改进后SIFT算法对连续图片进行拼接可得试验梁全息图片,进而获取试验梁全息几何形态,最后基于全息形态位移信息追踪算法提取试验梁各工况下的全息变形曲线。通过与传统位移计测量结果和基于SIFT算法拼接而得位移结果进行对比发现：基于改进后SIFT算法实现的拼接图像包含信息丰富,可为大尺度结构大视场应用情况下全息几何形态监测奠定基础。     

基于轨道移动式激光扫描多期点云的隧道断面变形提取方法

针对轨道移动式激光扫描技术监测地铁隧道变形的点云数据特征和隧道断面变形信息提取与分析的问题,本文提出了一种基于轨道移动式激光扫描点云的隧道断面变形提取方法和处理流程.首先采用RANSAC圆柱检测法提取地铁结构特征部位点云,利用提取的隧道结构点云进行点云的粗配准.然后设计了一种基于权重的ICP算法的精配准方法,精配准后的隧道点云通过切片点云降维处理得到二维断面数据,利用断面的k近邻点拟合曲线提取隧道断面变形值,并采用弧线投影的方法对断面变形表达.实验验证表明,提出的基于曲线拟合隧道断面变形分析的方法和过程,能够准确高效地提取到0.7 mm以上的地铁隧道断面变形信息.     

三维激光扫描技术在建筑物建模上的应用

三维激光扫描技术的应用领域日益广泛,但点云数据内业处理较为复杂,对此方面的研究一直是许多相关专业的热点．通过三维激光扫描仪对历史建筑进行扫描,对采集的数据进行处理,建立建筑物的三维模型．提出了控制网的布设方案,完成激光扫描仪坐标下点云数据向全站仪坐标下数据的转换,对海量点云数据去噪、拟合、建模,完整地建立建筑物的真三维模型,为建筑物的保护和管理提供了基础数据．     

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。     

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。     

塔形建筑物轮廓点Z坐标点云倾斜监测方法

针对目前三维激光扫描技术对塔形建筑物的倾斜监测,普遍采用拟合点云数据提取塔体中轴线的方法计算塔体倾斜度,数据计算方案较为单一且无法逐层计算倾斜量等问题,为更好解决这一难题,提出新的基于激光扫描点云数据倾斜监测思路,一种基于轮廓点Z坐标倾斜监测方法。该方法通过提取塔檐轮廓点中Z坐标最大、最小值点,利用相关函数计算出各层倾斜度,引入权要素,计算整体倾斜量。以大雁塔为例,对三维激光扫描点云数据进行倾斜变形计算、对比分析。结果表明:2种方法计算结果相差约0.26%,基于轮廓点Z坐标倾斜监测方法切实有效;在明确塔体倾斜方向后,可直接提取沿该方向的塔檐对角点,作为Z坐标最大值最小值点参与倾斜量计算;该方法能快速计算出塔体倾斜量,有效提高工作效率,为三维激光扫描塔形建筑物倾斜监测提供一种新的数据处理方案。     

大型空腔定子叶片热处理变形的数字化测量及评定

针对大型空腔定子叶片在进行热处理工艺时易发生翘曲变形的问题,采用三维激光扫描测量设备对热处理前后的叶片进行数字化测量,并把测量得到的点云数据进行去噪、精简处理。将热处理后的叶片点云数据重构为三维数字化曲面模型,将热处理前的点云数据与热处理后三维曲面模型进行匹配,计算出大型空腔定子叶片热处理变形量的分布情况。研究结果表明:经过热处理工艺的叶片,变形较大的部位主要分布在空腔及其与实体连接部位,变形极大值为4.76 mm,极小值为-5.13 mm。     

基于SR300体感器人体扫描点云的去噪方法

为克服传统三维人体扫描系统体积大、线路复杂、成本高的缺点,采用SR300体感器获取三维人体点云,针对体感扫描点云噪声大的问题,提出由外而内,分步去除噪声的系统方法。此方法无需点云间的拓扑关系,可以直接对三维散乱点云进行处理。首先,设计体感扫描实验平台获取人体点云并采用圆柱体分割法进行点云预处理;接着,提出并实现2种体外离群点去噪的算法,即统计分析法和球半径法,将这2种算法结合使用去除不同类型的离群点;最后,调整人体深度图的双边滤波去噪算法的权重因子到合理的范围内,分别以单幅点云和全身点云为对象,去噪时间分别仅为传统双边滤波的7.52%和3.69%。借助VS2010开发环境,并调用PCL库进行大量算法实验。研究结果表明:本文方法能够有效去除内外噪点且能保持边缘特征,获得较好的三维人体点云结果。     

基于三维激光扫描技术的边坡表面变形监测

为克服传统边坡监测方法中监测点数少的弊端,基于三维激光扫描技术展开的张承高速某边坡表面位移监测,建立了点与面结合的监测系统;同时利用扫描点云生成的网格及等高线,可获取整个边坡的三维模型及位移云图,进而进行整体位移场的动态分析和特征点的重点监测。试验结果表明,三维激光扫描技术应用于大规模边坡位移长期、高精度监测,突破了传统方法中点对点监测的限制。相比于传统边坡监测方法,三维激光扫描技术具有大范围、高精度、高效率和高速等特点,可以获取三维空间内边坡的详细信息,尤其对区域性预警拥有独特的优势。     

点云数据在室内场景信息获取与装潢设计中的应用

以位于厦门市新城际广场商品房为研究对象,提出基于高精度、高速率的三维激光点云数据的室内场景三维信息研究.通过三维激光扫描,对采集的点云数据进行拼接、去噪等预处理,并基于点云数据运用算法,精确提取砖块和管道信息,绘制室内的几何平面图、二维线划图,实现室内信息数据的有效获取及分析.应用结果表明,三维激光扫描技术对室内三维数据的提取及场景设计效率高,大大降低了数据采集的时间成本和人工成本,提高了生成实践效率.     

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.     

基于地面三维激光扫描技术的建筑变形监测研究

为研究地表和空间对象点、线、面、体的形变特征,达到有效的预防和控制,常采用变形监测技术进行研究,鉴于三维激光扫描技术的诸多优点,可用于传统监测手段严重受限的特殊领域。本文通过介绍地面三维激光扫描技术变形监测的原理,以某建筑工程为例,研究分析了地面三维激光扫描技术在该工程中的监测实施过程,并对误差进行了分析,验证了该方法的可行性。研究表明,在古建筑领域利用三维激光扫描技术有不可替代的优势。     

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。     

桥梁结构全息模态参数识别方法试验研究

针对传统桥梁结构健康监测中使用的接触式传感器存在数据离散性大、安装程序繁琐、难以反应桥梁结构整体状况等局限性,本文基于全息视觉传感器智能监测系统,识别结构全息几何形态在相应时空域上的振动信号,较为准确的获取结构全息图像数字化位移坐标信息,同时针对提取的振动位移进行频谱分析,获取桥梁结构的模态参数,实现对桥梁状况的基本识别。本文对一座缩尺模型桥进行试验验证,研究结果表明：全息视觉传感器智能监测系统测试结果与位移传感器测试结果吻合度较高,针对竖向荷载响应的功率谱,两种方法实测结果在低频范围内都能够较好地吻合,振型变化趋势基本一致。基于全息视觉传感器智能监测系统的桥梁形态监测真实、连续、敏感,较为准确地反映了结构在各工况下的位移变化和模态响应,后期将会进一步优化全息视觉传感器监测系统识别灵敏度,实现在各种工况激励下的高阶模态参数和结构损伤识别。