综合三维激光与建筑信息模型的精密测量应用

针对一种复杂长大线型空间双曲面形式运动滑道的空间定位精度和表面平滑度优于3 mm的需求,该文提出了一种综合三维激光扫描与BIM技术的空间双曲面赛道精密工程测量方法。该方法利用BIM技术建立空间模型并提取特征点位三维坐标,采用精密型全站仪进行施工测量,准确放样特征点并实现全程跟踪监测,采用三维激光扫描对赛道表面进行扫描,并与BIM模型结合检测表面平滑度。结果表明:该方法有效解决了复杂空间双面形式赛道设计、施工测量和表面平滑度检测的实际需求,并应用于实际工程验证,可满足项目施工设计规范的精度要求。复杂空间双曲面赛道精密测量方法,可为类似大型工程的精密测量提供技术参考。     

最邻近曲面约束的近景光学影像与地面激光点云几何配准

提出一种以最邻近曲面为约束的近景光学影像与地面激光点云高精度配准方法。根据光学影像生成三维稀疏点云,以影像三维稀疏点邻近的激光点拟合的曲面为约束,结合共线条件方程建立影像三维稀疏点云与三维激光点云间变换模型,通过平差迭代解算实现光学影像与激光点云的高精度几何配准。该方法只需提供初始配准参数,无需对激光点云数据进行特征提取和分割,并且基于曲面约束有效地解决了两个点集之间难以精确确定同名点的问题。通过实际数据试验表明该方法能获得很好的配准精度。     

三维点云在轨道板快速检测中的应用

针对现有的CRTSⅢ型轨道板检测方法效率低下、设备组装复杂、部分还需人工操作等不足,基于三维点云数据实现了轨道板外形尺寸的高精度快速检测。利用轨道板标准三维模型建立相关检测特征,在完成轨道板三维点云数据相关预处理后,将点云数据精确配准至标准三维模型,利用模型上已建立的特征拟合计算轨道板表面点云数据的检测特征,获得轨道板各检测指标的测量值;计算测量值与标准三维模型设计尺寸之间的偏差,从而实现轨道板外形尺寸的快速检测。实验表明,与常规的检测手段相比,该方法具有检测精度高、速度快、检测结果稳定可靠、检测项目齐全等优点,具有良好的应用前景。     

GPS高程异常拟合在隧道贯通中的应用分析

隧道贯通三维坐标的精度会直接影响施工的安全、进度和成本,因此,对测量的精度要求很高。本文采用静态GPS进行测量,获取三维坐标,基于移去-恢复拟合方法、二次多项式曲面拟合模型、移动曲面拟合模型三种方法进行高程异常拟合,利用伊通伊丹冯家岭分水枢纽工程的实测数据进行了验证。通过精度对比分析,移去-恢复和二次多项式曲面拟合模型应用于较小型隧道贯通的高程异常拟合精度最高。     

基于三维狄洛尼三角网的曲面重建算法

随着三维激光扫描技术应用领域的不断拓展,对点云数据三维建模的需求越来越迫切。曲面重建技术作为三维建模的核心技术之一,在逆向工程、计算机视觉、计算机制图以及虚拟现实等技术领域都有着非常广泛的应用前景。本文提出一种基于三维狄洛尼三角网的曲面重建算法,其本质是一种结合了曲面生长算法思想的贪心算法,即在一定约束条件下,按照最优三角形选择标准,算法从预先构建好的三维狄洛尼三角网中,逐个筛选出最优三角形添加到生长曲面上,最终输出由一系列显式三角形所组成的流形曲面。这种方法对比目前主流的隐式曲面重建算法具有参数依赖性较小、不需要计算法线等优点,并且能够重建地形扫描、建筑物扫描和精细化扫描的点云模型。利用此算法对多种点云模型进行曲面重建试验,结果表明该算法生成曲面质量好、重建效率高、实用性强,能够很好地应用于三维建模领域。     

基于LiDAR技术的古建筑复杂曲面三维重建

随着信息技术和测绘科学的迅猛发展,传统的空间数据获取模式已经不能满足现在的信息化需求。三维激光扫描技术的出现,推动了现代化测绘技术的发展,其高精度、快速的非接触式扫描测绘方法改变了传统空间数据采集模式。古建筑文化遗产的三维数字化保护是目前社会的研究热点,利用三维激光扫描技术来重建古建筑独特复杂的表面模型,为古建筑数字化管理和修复提供数据参考是一个很有意义的事情。本文以利用地面三维激光扫描系统构建古建筑三维模型为研究对象,通过洞窟类实例对古建筑点云数据处理和NUBRS三维模型复杂曲面重建技术进行研究与探讨。     

北京大兴国际机场核心区钢结构变形监测的创新方法

针对北京大兴国际机场超大规模不规则自由曲面工程,采用三维激光扫描法及全站仪三维坐标测球面四点法进行数据采集,结合GeomagicControlX及Surfer16等三维建模和地学分析软件实现了异形钢结构复杂三维变形的可视化分析.确保了工程施工过程的安全,有效指导了相关工序的施工,同时也验证了复杂钢结构卸载理论受力和预计...     

基于ICP方法缺乏纹理物体三维曲面模型的匹配

对缺乏纹理物体建立三维模型,关键的难度在于缺乏特征点和点的坐标获得。本文采用ICP算法来对物体进行匹配,当特征点不足时,ICP算法是一个很适用的匹配方法,只需要对物体的给定点寻找最近点。为了计算目标点的坐标,利用投影器投射清晰稳定的纹理到缺乏纹理物体的表面,然后CCD相机对物体进行拍摄。通过线检测和空间前方交会解算出物体部分模型表面的空间点;并使用无需控制点的ICP方法对相互重叠的部分模型进行匹配,从而完成物体的三维重建。实验证明ICP方法对缺乏纹理物体的三维曲面匹配有效。     

矿山相似模拟实验三维数字散斑方法

针对矿山相似模拟实验过程中自动化程度低、精度差等问题,应用摄影测量计算机视觉方法,基于三维散斑影像匹配对相似模型进行位移变化监测及应变分析.在相似模型上布设数字散斑,获取实验各个阶段散斑影像,通过影像序列、立体以对角匹配得到描述开挖前后模型变形的同名点三维坐标,进而由位移变化计算模型应变.通过由全站仪测得的三维点坐标与所给方法得到三维点坐标进行对比验证,结果表明:本文所给方法获得的三维点位与全站仪测得的三维点位最大偏差小于4 mm,满足矿山相似模拟实验要求.     

基于三维激光扫描的建筑物变形监测方法

首先介绍了运用激光点云技术进行变形监测的步骤;再利用NURBS法构建三维模型进行整体变形分析,同时利用重心法提取特征点坐标进行局部变形分析,突破了传统以点代面的分析方式;然后通过误差分析,论证了该方法可行性;最后与传统监测方法进行了比较。     

利用点云切片提取技术分析桥梁形变

三维激光扫描技术作为近年来发展迅速的测绘手段,在桥梁健康监测中,已经成为监测技术的重要组成部分。本文以武汉市某跨江大桥为例,首先采用Trimble SX10三维激光扫描仪对桥梁进行长期监测扫描,并对桥梁钢结构和桥墩的点云进行切片;然后在Trimble Business Center 和 Trimble RealWorks软件的帮助下对每期的扫描点云进行处理,提取桥拱断面点坐标并对桥墩切片点云进行最佳垂直圆柱体拟合,获取拟合平面中心点坐标;最后对比分析每期特征点平面坐标的偏差和三维偏移量。本文研究成果验证了三维激光扫描仪在桥梁变形监测中的可行性,丰富了桥梁监测数据的表现形式,可以为相关研究提供依据和参考。     

Automated extraction of 3D vector topographic feature line from terrain point cloud

This paper presents an automated topographic feature lines detection method that directly extracts 3D vector topographic feature lines from terrain point cloud. First, signed surface variation (SSV) is introduced to extract the potential feature points. Secondly, the potential feature points are segmented to different clusters by combining region growing segmentation and conditional Euclidean clustering. In order to extract feature points, the potential feature points in each cluster are iteratively thinned using a HC-Laplacian smoothing method with SSV weighted taken into account. Besides, SSV-based and elevation-based simple rules are added for accelerating this thinning process. Finally, the feature lines are obtained by constructing the minimum spanning tree of the extracted feature points. By comparing with manually digitized reference lines, the correctness and the completeness of extracted results are about 80% or even higher, which are much higher than those extracted by D8 algorithm.     

基于MS60的BIM放样与施工结果精度分析

随着各种异形建筑的不断出现,传统施工放样方法及检测技术已不能完全满足施工要求,因此需要引进新的施工放样及检测技术。本文结合重庆仙桃数据谷金融大楼项目,运用MS60的BIM放样与三维激光扫描技术,探究其在异形建筑施工放样及结果检测中的高效性、可靠性。在施工放样过程中,首先通过在BIM模型上选取放样点,利用MS60全站扫描仪自动搜索与追踪,简化施工放样流程;然后运用BIM模型与点云数据相结合的表面偏差分析对施工结果进行高精度分析,从而为后续施工提供参考。     

基于激光反射率的点云与图像自动融合

提出一个基于激光反射率的点云图像自动融合算法,数字图像与点云反射率图像特征点匹配,得到数字图像特征点像点坐标和相应物点物方空间坐标对,采用直接线性变换算法(DLT)建立点云数据反投影至二维图像点的投影模型,实现点云图像自动融合,得到目标表面的全面信息,包括物体表面三维坐标和纹理信息。自动地实现点云图像融合,无需人工参与,提高效率和准确率,同时结合实验验证该算法的可行性。     

铁路沿线地物参数化三维建模方法研究

提出了一种利用DOM和Li DAR点云数据的参数化建模方法,利用DOM分析地物的模型特征,通过Li DAR点云数据获取地物特征点坐标,采用特定的三角网连接方法构建出地物的三维模型,最后对模型进行贴图显示。这里所构建地物模型的方法不仅快速高效,而且自动化程度高,能够满足铁路三维GIS展示的要求;同时,由于是通过点云数据构建模型,在后期导入三维地形过程中能够大量减少安放地物模型工作。     

监控视频动态目标的空间定位方法北大核心CSCD

针对监控视频动态目标的空间定位问题,本文在考虑相机畸变的前提下,对监控相机、目标像素坐标和地理场景之间的映射关系进行了研究,提出了基于数字表面模型(DSM)和基于平面约束的目标定位算法。首先,完成相机的标定,确定相机的成像模型;然后,提取畸变校正后的目标像素坐标,并通过目标定位算法计算目标的三维地理坐标;最后,进行了定位精度评定,并分析了两种定位算法的应用特点。本文的定位算法将以像素坐标定位的目标数据解析为以三维坐标定位的空间地理信息,为多摄像头的目标跟踪提供了统一的地理参考框架。     

Fast registration of multisource three-dimensional city models in GeoGlobe

We address the registration problem of multisource three-dimensional (3D) human-made buildings with remote sensing images and the earth's surface in the context of virtual globes. Challenges include fast transformation of 3D coordinates with different reference systems as well as the efficient use of original model information for rigorous and accurate model registration. This paper introduces a novel fast and scalable registration approach that can establish correspondences between heterogeneous external 3D city models and images/terrain surfaces of virtual globes in an efficient and accurate manner. The approach utilizes the projected 3D feature information of 3D city models to develop robust coordinate transformation and reliable model registration methods. The proposed approach builds a solid foundation for the fusion of multisource geospatial data in a united virtual globe reference framework. We report experimental results of online registration tasks for up to over 13K buildings in an integrated 3D virtual globe platform, namely, GeoGlobe.     

Morse理论支持下的建筑物点云特征提取

针对传统特征提取算法的结果存在交叉紊乱、不连续、缺少拓扑关系等问题,本文提出了基于Morse理论的建筑物点云特征提取算法。首先定义三维表面模型上顶点的Morse函数指标;然后采用邻点比较法自动提取特征点;最后针对Morse-Smale复形的对偶性在建筑物拓扑特征中已无实际意义的问题,提出了单复形拓扑模型的提取与简化算法。试验结果表明,该算法能够获得清晰、连续、完整的建筑物特征线,实现对建筑物模型表面的完全分割;简化算法在保证建筑物特征线拓扑一致性的前提下,可以获取不同层次的建筑物拓扑特征,为建筑物模型的重建与可视化提供了保障。