地面三维激光扫描技术在公路建模中的应用

为解决传统技术获取公路数据效率低,数据不够精确与详细的问题,本文提出了将地面三维激光扫描技术应用于公路建模的数据采集方案和数据处理方法。根据地面激光扫描的特点和公路建模要求,设计出按最佳扫描距离进行分段设站、分块扫描的数据采集方案。经过点云配准和滤波等预处理后,利用点云几何信息进行了数字表面模型、等高线、纵横断面等模型生成。本文以Trimble GS200地面三维激光扫描仪为例对高速公路路面进行数据采集,以Realworks Survey5.0作为建模工具进行路面建模。结果表明采集方案能提高获取原始数据的效率,并且保证了数据质量,降低了数据处理的复杂程度。     

基于地面激光扫描仪的地铁盾构区3维重建技术

采用地面激光扫描仪技术,分站式获取地铁盾构区间的3维点云数据,实现了盾构区间的3维模型重建。首先在盾构区间布设精密控制网,使用高精度全站仪和水准仪测量控制点的3维坐标;然后对盾构区间采用分段、自由设站的方式进行扫描,同时使用设站在精密控制点上的全站仪无棱镜模式测量标靶中心坐标。最后对每一扫描站的3维点云进行纠正,通过标靶的绝对空间坐标,实现多视点拼接,重建具有规则几何结构的盾构区间实体模型。结果表明,3维激光点云能够重建精细的地铁盾构区间模型,可用于地铁的设计方案展示、变形监测、轨道几何状态检测、调线调坡测量等。     

以窗口化和地形坡度为基础的植被茂密区域点云滤波算法

三维激光扫描仪获得经典地貌的点云数据,需进行滤波剔除地面植被。由于植被茂密区域点云密集或遮挡,地面点极少,无法拟合出地形表面,这部分植被点很难剔除。针对植被茂密区域点云数据的特点,本文提出以窗口化和地形坡度为基础的植被茂密区域点云滤波算法,认为非地形坡度引起的高程差异的两相邻点中,较高的点为非地面点。试验结果表明,本文算法可以很好地去除植被茂密区域中低矮的植被点,保留真实的地面点,提高了植被茂密区域点云滤波的处理精度。     

基于标靶配准的廊道点云数据

三维激光扫描仪在不同测站获取的点云都是在各自的仪器内部坐标系中,为了获得扫描对象的完整的点云,需将各测站扫描的点云要转换到一个统一坐标系中。本文依托大学生创新训练计划项目地面三维激光扫描数据建模方法研究,对学校廊道点云数据进行三维建模,将各测站扫描的标靶进行中心提取,并对多测站点云数据进了行基于标靶的配准。     

平坦区域等密度激光点云数据获取方法

基于激光点云分布原理,通过试验确定合理的分区扫描方法。利用徕卡C10扫描仪以单站方式进行整体和分区扫描对比试验,针对条带状区域和矩形区域分别采用多站扇形分区和多站环形分区扫描方式获取激光点云数据,并对激光点云数据进行处理与分析。研究结果表明：在平坦区域分区扫描方法可以获得等密度激光点云数据,具有扫描时间较短、文件字节数较小的优势,分区扫描方法具有较好的应用前景。     

目标颜色和粗糙度对三维激光扫描点云精度影响研究

三维激光扫描仪获取的点云精度受多种因素影响,研究扫描目标颜色和粗糙度对点云精度影响有实际意义。本文选择6种不同颜色和2种不同粗糙度的材料,在室内利用三维激光扫描仪获取点云数据,采用随机软件获取每个样本的点云数量和平均反射强度,并对数据进行全面分析。研究结果表明,目标颜色和粗糙度对三维激光扫描仪获取的点云精度有一定影响;颜色对精度影响较大,粗糙度对精度影响较小。     

基于地面三维激光扫描数据的快速建模

三维激光扫描技术具有速度快、精度高、自动化程度高并且不与物体直接接触等诸多优点,现已应用于古建筑保护、数字城市、工业生产、地形测绘等不同领域。本文利用地面三维激光扫描仪对校内樱花园手形建筑物进行扫描,获取该目标物的点云数据,并对获取的点云数据进行拼接、去噪处理。同时,利用点云数据处理软件Geomagic对目标物进行快速的三维模型重建并达到了预期的效果。     

利用点云数据进行三维可视化建模技术研究

依据三维激光扫描仪的工作原理,阐述点云数据处理、数据提取与快速建模的全过程工作原理。以某一建筑物扫描为例,先获取其点云模型数据,并对点云数据采取不同的方法进行拼接处理,且对因拼接方法不同而产生的误差进行比对分析,选取出最优的拼接方法;然后对点云数据进行合并、去噪等处理;最后使用建模工具从点云数据模型中获取建筑物的各立面线划图,完成快速精准的三维可视化建模。     

三维激光扫描技术在曲面模型重建中的应用

利用地面三维激光扫描仪对目标物体表面进行多方位、多角度的扫描,可以获取其表面大量且密集的高精度点的三维坐标信息以及反射率信息,将这些信息存储到电脑中,使用专业软件进行处理,再使用建模软件生成建筑物的三维模型。本文所研究的是使用地面三维激光扫描仪,通过高速激光测量方式,快速、全面、精确地获取建筑物表面的三维信息,经过一系列的点云数据处理及模型处理,最终完成曲面模型三维重建的过程。     

一种从LIDAR数据提取城区DTM的方法

由机载激光扫描系统获取的点云数据,可以直接生成扫描区域的数字表面模型,但要想提取数字地面模型还须对点云数据进行分类处理。提出了一种获取数字地面模型的方法,其主要思路是利用原始的激光数据构建二维三角网,从而构建数字表面模型。通过分析数字表面模型的坡度进行初始的分割,剔出坡度较大的三角形。经过初步的分割之后,通过连通区域分析来获取每个分割区域的特征,提取出裸露地表高程,从而由点云数据构建出数字地面模型。     

ArcGIS Engine下的三维点云变形监测可视化研究

针对地面三维激光扫描仪获取的点云数据,设计了以Arc GIS Engine为二次开发组件、C#为开发语言的变形监测三维可视化程序,实现了对点云数据的数据管理、三维建模、纹理渲染、数据查询、地形分析5大功能模块。在此基础上,通过将变形前后的两期点云数据进行三维建模与可视化、区域变形量提取,验证了该程序应用于变形监测的可行性。     

全站扫描点云支持下的铁路隧道横断面快速提取及变形分析

使用全站扫描仪对采动区的铁路隧道进行扫描，在分析了测边后方交会设站扫描方法精度的基础上对拱形隧道的变形进行了研究，提出了通过拱形隧道的拱顶轴线完成横断面快速提取的方法。该方法基于高程差异获得隧道拱顶点集，而后采用随机采样一致算法对其处理并对处理后的点云拟合得到拱顶轴线，以该轴线方向作为横断面的法向完成横断面点集的快速提取，并基于所提取横断面点集获得横断面轮廓线并计算隧道变形。使用全站扫描仪的点云数据进行试验并进行变形分析。结果表明该方法能够完成对拱形铁路隧道横断面的快速提取，并且所提取的横断面能够反映隧道变形情况。     

三维激光扫描建筑物立面数据的自动提取

对地面三维激光扫描仪所获取的海量点云进行建筑物立面数据的提取,有利于提高后续分割拟合、三维建模及变化检测等处理的效率和稳定性。因此本文针对建筑立面点云数据的特点,提出了一种基于相邻扫描点角度间隔直方图的提取方法。首先介绍了固定式三维激光扫描获取的数据特点,然后对基于扫描线的建筑物立面数据提取方法应用于固定式三维激光扫描数据的局限性进行了分析,在此基础上提出了统计扫描角度范围内指定大小（如1°×1°）格网内扫描点的个数,以生成相邻扫描点角度间隔的二维直方图并转换成灰度图像,通过二值化和连通区域标记方法提取了建筑立面数据。试验证明本文方法是行之有效的。     

三维激光扫描技术边坡监测研究

本文介绍了三维激光扫描技术原理,给出边坡监测数据获取与处理的技术流程:首先用基于区域的分割方法对深度图像分割,用标志点匹配法进行点云数据匹配,然后利用滤波方法对点云数据进行简化,最后利用迭代最近点法(ICP算法)进行点云拼接。以某边坡的实际监测数据为例,采用Trimble GX200三维激光扫描仪获取点云数据,RealWork Survey Advanced扫描数据处理软件获得DEM数据。结果表明,采用本文技术可获取边坡的DEM及边坡形态,为边坡变形监测与灾害预报提供基础数据。     

地面三维激光扫描站点的快速选择方法

在地面三维激光扫描中,站点的选择直接影响到外业数据的采集效率和后续内业数据处理速度,为了能够快速地在外业工作中进行站点的设置,本文基于通视分析的原理,利用测区已有的DEM数据,对给定的扫描架站位置,给定的水平视角、垂直视角以及指定的范围半径,分析出该设置点位置能够扫描到的区域,对地面三维激光扫描仪外业设站的站点进行选择,最后得到一个合理的站点布设位置。实验结果表明,采用该方法能够一定程度地降低野外扫描站点的布设站数。     

三维激光扫描仪高度对地面点云数据质量的影响

三维激光扫描测量中,扫描仪扫描高度对点云数据质量有一定的影响。本文通过现场试验,获取了距扫描仪中心5～250 m距离范围内的点云数据,分析了扫描高度对特定地物LiDAR点云数量、靶标点位精度和靶标反射率的影响。结果表明特定地物点云数量随扫描高度增加而增加,增幅为2.8%～36.6%;竖直方向上点云点位精度和靶标反射率随扫描高度增加而提高。靶标反射率随入射角β的增大而降低,在60°～75°范围内下降速度最大,而在80°时靶标反射率趋于稳定。     

地面LiDAR数据模拟及单木LAI反演

地面激光雷达Li DAR可以快速获取高精度、高密度的点云数据,在植被结构参数获取方面的应用越来越广泛。为了定量分析地面激光雷达点云数据获取单木结构参数的能力和精度,本文提出利用光线跟踪结合植被真实结构模拟地面3维激光扫描仪的单木点云数据(以RIEGL VZ-1000为例),并结合间隙率模型反演单木叶面积指数LAI。在点云模拟过程中,充分考虑了脉冲特性,包括光斑大小、波束发射角以及回波探测强度。重点分析了光斑大小和最小探测强度对LAI反演的影响,并采用根河实测单木数据进行了验证。结果表明,光斑大小和最小探测强度的设定对于LAI反演结果存在很大影响,该结论对于提高地面激光雷达点云数据反演植被结构参数精度具有重要意义。     

利用地面激光扫描数据进行建筑物变化检测

利用地面激光扫描仪具有的数据获取速度快、精度高、实时性强、能全天候工作等优点,在快速获取三维点云的基础上,通过点云自动拼接、Hausdorff距离检测不同时期建筑物的三维模型变化,并改进了检测算法,提高了算法的执行效率。通过拟合平面构建Delaunay三角网求解变化区域的面积来评估灾害对建筑物的破坏程度,从而为灾害应急响应以及保险理赔等提供了可靠的决策依据。     

三维激光扫描技术在特殊结构测量中的应用

三维激光扫描技术可以根据所需的采样间隔快速、自动、准确地获取目标对象的点云数据。对于倾斜埋设的柱形墩桩,客户很难利用常规测量方法测得其地面或者水面以下任意深度处中心点坐标,三维激光扫描技术可以根据获取的外面部分的点云数据进行建模分析,得到所需的测量成果。本文以某栈桥扫描点云数据为例,探讨点云数据进行建模分析的方法,以得到最终测量结果,为构筑物下二次施工提供提供数据支持。     

三维激光点云处理软件的若干关键技术

正一、点云处理工作三维激光点云需要处理的工作包括:点云去噪、点云平滑、点云编辑、点云分类、点云着色、目标识别、地物表面重构、影像与点云配准、基于影像与点云的单点测量、模型贴纹理等。地面三维激光扫描仪首先需要解决多测站点云快速拼接问题,包括地面站点云与车载、机载点云的拼接。二、点云处理关键技术1.点云数据存储海量点云的数据存储是点云处理首先需要考虑的一个基础性关键技术。目前比较常规的数据存储