基于三维激光扫描技术的宝塔变形监测方法

提出了一种利用三维激光扫描测量技术提取宝塔不同层面中心点监测宝塔变形的方法。首先在宝塔周围选取并测量导线点坐标,用于架设三维激光扫描仪对宝塔进行激光扫描,然后对测量的点云数据进行拼接、剔除噪声点、宝塔三维建模,从模型中提取最底层和合适的高层截面中心点,即可计算变形偏移方向与偏移量。再通过统计各楼层各个面的表面倾角,可推算出具体倾斜角度,结合高层截面距地面高度,同样可计算偏移量,共同验证了宝塔变形的具体偏移量。实验表明,本文方法可行、有效。     

三维激光扫描技术应用于沙丘监测的研究

着重论述三维点云数据获取、拼接、坐标转换、去噪、DEM的生成方法,以及通过两次监测结果对比沙丘的变化情况,目的是研究三维激光扫描技术在沙丘变形监测方面的可行性.     

特征线的高压线塔变形监测

针对传统单点测量技术在监测范围及效率方面存在的问题,该文研究了一种基于特征线的高压线塔变形监测方法。因为高压线塔的塔腿对其安全运行起着重要作用,所以选取塔腿棱线作为特征线,分析塔腿变化情况。通过截面角点提取、塔腿提取及塔腿棱线提取等过程,求取同期塔腿棱线不同分段之间以及不同时期塔腿棱线相同分段之间的偏移角度和方向。基于某高压线塔两期点云数据的实验结果表明:该方法能够从复杂的高压线塔点云数据中,提取出塔腿部分点云,进而提取塔腿棱线,最后根据特征线的方向向量分析塔腿偏移角度及方向,得出高压线塔仍处于安全状态的结论。     

共享近邻聚类算法点云面线提取

针对激光点云数据进行建筑物建模或矢量信息提取中快速识别建筑物面和棱线信息的要求,该文提出基于共享近邻聚类算法进行建筑物面和棱线的快速提取方法。首先,计算点云中每个数据点的单位法向量和点到基准面的距离,利用基于网格的共享近邻聚类算法对点云进行分类确定建筑物面点云;然后,自动判别相交平面,提取建筑物棱线,并与RANSAC算法对某建筑物面的提取结果进行比较。结果证明,该方法自动化程度高,建筑物面和棱线提取快速、准确,提取结果能够应用于三维建筑物自动建模和测绘出图。     

多源点云数据融合的建筑物精细化建模

三维建模技术能够实现建筑物的数字化存档,在古建筑保护与修复和现代建筑规划与改造中具有不可替代的作用。针对倾斜摄影测量和三维激光扫描建模技术中建筑物模型存在的问题,本文提出了一种倾斜摄影测量和三维激光扫描生成三维点云模型相融合的建筑物精细化建模方法。选用无人机和三维激光扫描仪作为试验设备,利用ContextCapture、SCENE软件完成点云拼接、生产和编辑,通过ICP算法完成点云精细匹配,实现多源点云数据融合建模;对比单一建模方法模型,从纹理结构和模型精度两方面对融合建模模型进行质量评价。结果表明,融合建模模型纹理清晰,几何结构完整,模型距离中误差和高差中误差的均值均低于倾斜摄影测量模型的值,接近三维激光扫描模型。     

基于三维激光扫描技术的变形监测方法研究

针对三维激光扫描技术应用于变形监测的研究,本文提出点、面结合的变形监测方法。通过提取变形监测点的三维坐标信息,进行多期数据的监测点坐标信息的比较,获取局部的变形信息。运用豪斯多夫距离对点云模型进行求差运算,得到整体变形信息,并对模型的求差运算结果进行对比分析。实验结果表明,基于三维激光扫描技术的点、面结合的变形监测方法在变形监测中具有较高的实用价值。     

自由设站法在点云拼接中的应用

为方便三维点云数据的统一管理和工程应用,需要为其提供统一的坐标基准。在数据采集阶段,对于在控制点可通视的测区内,可利用后视定向的方法完成点云扫描测量工作。针对控制点无法通视的测区,本文提出基于全站仪三维自由设站控制测量的方法,建立间接设站点平差模型并进行平差,进而解算标靶点坐标,利用标靶将扫描点转换到绝对坐标系中。试验结果表明:标靶坐标的测量精度和点云拼接的精度符合要求。在测区观测条件不好的情况下,自由设站法的应用为点云拼接提供了一种可行的方法。     

基于三维激光扫描技术的桥塔挠度测量

现有的单点式挠度测量需要安装目标点,由于点数少,难以全面给出大型物体的变形。地面三维激光扫描技术采用了无接触式的测量方式,可以在短时间内获取物体表面高精度和高密度的三维坐标。将该技术应用到桥塔挠度监测方面,针对桥塔特点,提取桥塔棱线处的点云,通过去噪、拟合等处理方法,获取在不同荷载情况下整体桥塔的挠度变化,并进行对比分析。试验证明了该方法在桥塔挠度测量中的可行性。     

基于TLS的高压线塔倾斜与曲率变形研究

高压线塔是杆状构筑物,在受到开采等活动影响时,地表移动和变形对高压线塔的安全有重要影响。文中根据地表移动与变形规律,提出一种高压线塔倾斜与曲率变形分析方法。首先运用地面三维激光扫描仪扫描高压线塔,对点云数据进行分层处理,提取各层点云数据切片中心点坐标,计算高压线塔基础倾斜、塔身倾斜与曲率。研究表明,文中使用的三维激光扫描技术和数据处理方法能够较好地分析得出线塔基础倾斜、塔身倾斜与曲率等数据,规避传统监测方法塔基倾斜和塔身倾斜分开分析的弊端,为进一步研究线塔倾斜变形奠定技术基础,为线塔的变形分析提供可靠依据。     

影像密集匹配点云的单体化提取

以倾斜影像密集匹配点云数据为研究对象,提出了一种快速提取建筑物单体点云模型的方法。首先通过过滤地面点云数据以实现地物分离,采用高程频率直方图确定植被点云的高程区间并予以剔除。然后采用基于密度的聚类分析算法对剩余建筑物顶部点云进行了聚类。最后根据每栋独立建筑物屋顶点云的坐标范围,从原始点云数据中提取了每栋独立建筑物的完整点云,实现了对于倾斜影像密集匹配点云的单体化提取。     

一种基于影像的古建筑点云生成方法

针对现有古建筑数字化保护点云模型生成方法存在的诸多问题,该文采用增量式运动恢复结构技术构建了一种基于影像的古建筑点云模型生成方法,可简单、快速、低成本地实现古建筑点云生成。首先使用普通相机拍摄目标古建筑影像集并平滑预处理,然后使用运动恢复结构技术构建三维稀疏点云模型,最后密集点云加密处理并纹理映射得到古建筑三维点云模型。该方法创新性地将运动恢复结构技术引入古建筑点云生成领域。实验结果表明:该方法能快速构建古建筑三维点云模型,为古建筑数字化保护点云模型建立提供了一种新思路。     

一种基于全站扫描的特征点自约束点云变形分析方法

为了对大坝、高层建筑、滑坡区、采空区等危险变形体进行变形观测,针对智能全站仪、GNSS测量、三维激光扫描等变形监测技术无法很好地实现变形特征点和点云的综合变形分析问题,提出了基于全站扫描特征点自约束点云变形分析方法,获取变形体的离散特征点和整体点云变形数据,利用特征点形变矢量求取点云至模型的形变量,从而刻画变形体的整体形变信息。试验结果表明,利用本文所提出的方法能够成功计算出点云至模型的形变量,经统计分析,所有点的形变量真误差的期望值为-0.04 mm,结果精度为1.2 mm。试验结果能够反映变形体的整体形变信息,且具有较高精度。     

基于BDS PPP技术的超高层建筑变形监测

超高层建筑变形监测是后续超高层建筑维护与修缮的重要内容．目前我国北斗卫星导航系统（BDS）已被广泛应用于建筑物的变形监测,本文利用BDS精密单点定位技术(PPP),根据高频超高层建筑BDS变形监测数据,以静态网解算三维坐标为基准,分析超高层建筑复杂环境下BDS数据质量、PPP定位精度以及超高层变形趋势．研究结果表明,在监测时间段内,BDS卫星数多于GPS,空间几何分布精度略低于GPS,观测时间达1 h以上开始收敛,水平向定位精度可以达到1 cm,竖直向定位精度可以达到2 cm,能满足超高层建筑变形监测的精度要求,可为今后的超高层建筑变形监测提供一种新的技术手段．      

基于地面三维激光技术的建筑物变形监测研究

地面三维激光雷达测量系统是最近几年刚刚新生的一个测量技术,本文提出一种研究建筑物变形的方法即用三维激光扫描仪对建筑物或者构筑物进行三维扫描并获得建筑物的三维点云模型,然后通过前后两次建筑物的三维点云数据的比对、分析,可以对建筑物进行平面位移监测、沉降监测、倾斜分析、整体形变监测。     

融合GNSS和加速度计监测数据的超高建筑动态特性分析

GNSS和加速度计是目前动态监测超高建筑环境载荷变形的主要手段。GNSS具有无需通视、可直接获取三维位移等优点,但受精度和采样率的限制,其对微变形及高频振动信息不敏感;而加速度计具有高精度和高采样率等优点,但无法监测超高建筑低频的似静态变形。为充分发挥这两种传感器的各自优势,提出利用多速率Kalman滤波和RTS平滑方法对超高建筑GNSS和加速度计监测数据进行融合处理。试验结果表明,与单一的GNSS监测技术相比,该方法有利于削弱GNSS高频噪声的影响,提高位移数据的采样率,可有效识别超高建筑的低频和高频振动频率,提高对微变形振动的监测能力;与单一的加速度计监测技术相比,该方法可以准确监测超高建筑的低频变形信息,具有良好的工程应用价值。     

无人机近景摄影支持下的古建筑三维建模

三维建模已经广泛应用于文物保护、工程测量、城市服务、应急救灾、林业保护等多个方面。本文结合实际工程经验,对多旋翼无人机近景摄影的古建筑物三维建模进行了研究,提出了一种自主飞行结合手动多高度、多角度拍照的古建筑三维建模方法,并通过多个试验场景,验证了三维模型的精度和质量。同时,引入地面布设的控制点,利用空中三角测量及密集匹配技术,进而获得古建筑上各个特征点的三维坐标,为近景摄影测量在古建筑物变形监测方面的研究提供了新的思路。     

三维激光扫描的龙柱倾斜观测方法

针对城市高耸建筑物倾斜观测作业时间长、信息量少的问题,将三维激光扫描技术应用到城市高耸建筑物变形监测领域,探讨对无观测标志、不可或不便攀登的城市高耸建筑物进行倾斜观测的施测方法。以龙柱为例,制定了可行的测量方案,并采用高斯曲面拟合算法对其表面进行拟合,精确计算出龙柱的倾斜量,且与全站仪倾斜观测结果进行对比。结果表明,该方法可以快速、全面的获取观测对象的整体信息,且能够满足高耸建筑物倾斜观测的精度要求。     

基于激光扫描技术的建筑物三维重建

三维激光扫描技术作为一种新型高精度的全自动立体扫描技术,区别于传统的单点式测量,它能够快速获取被测物体表面大量的三维空间坐标。同时获得的点云数据不仅能够直观地表现出物体属性,还能构造出目标物的三维模型进行规划分析,大大推动了数字城市的建设进程。而本文详细介绍了三维激光扫描技术,并结合实际案例来阐述利用地面激光扫描仪对青岛市某高层建筑进行外业测量以及点云数据处理,最终利用Realworks和Sketchup软件对点云数据进行三维重建及展示。     

基于徕卡MS60与深度图像的变形监测研究

徕卡MS60不仅能获得高精度的单点坐标,还可以得到激光点云和图像数据,各传感器的同轴性为获得同一坐标框架下的变形监测数据提供了便利。本文根据不同类型数据探测形变的优势,利用徕卡MS60的望远镜相机采集监测区域的图像拼接形成全景图像,再结合扫描得到的点云数据构建深度图像,通过多期深度图像匹配得到监测区域的三维位移矢量。试验表明,基于深度图像的监测方法为变形监测提供了新的思路。     

基于分区回归模型确定建筑物倾斜状态

针对高层建筑物外部结构复杂、仪器设站困难的问题,提出了分区回归模型,拟合基础沉降面,确定建筑物倾斜状态。在建筑物内部基础上均匀布设沉降监测点,测量出各周期累积沉降量,对基础沉降进行分块拟合,获得基础沉降的局部变形特征,以此进行区域划分,最后利用基础沉降面的法线向量确定建筑物倾斜度和倾斜方向。对比传统倾斜测量结果可以看出,利用分区回归模型能满足实际工程需求,比回归平面模型具有更高的精度和适用性。