三维测量光流恢复算法结合BIM对震后建筑倾斜度测量的研究

震后危险建筑倾斜度的移动测量过程较为复杂,常规测量方法会存在对称偏差。为了提高震后危险建筑倾斜度测量的准确性,设计三维测量光流恢复算法结合BIM的震后建筑倾斜度测量方法。采用BIM技术采集并整合全部建筑倾斜度信息,构建危险建筑信息模型;采用三维测量光流恢复算法获取所构建建筑信息模型内多个目标特征点,设计震后危险建筑倾斜度的三维测量模型。仿真实验说明,所提方法测量震后危险建筑三维坐标值误差率均小于0.4%,平均评估时间仅为2.5 s,说明该方法可提高建筑倾斜度评估效果。     

考虑视觉传达效果的震后区域三维图像虚拟重建

传统二维震害图像方法对震后区域进行研究时,由于其拍摄角度具有局限性,震后区域图像的视觉效果不理想。提出基于三维激光扫描技术的震后区域三维虚拟重建方法,采用三维激光扫描仪测量震后区域,获取该区域的点云数据,采用Cyclone软件合并点云数据后,得到震后区域拼接后的整体点云图,将该图点云数据进行去体外孤点、去噪声点以及点云取样等处理后实施封装,在封装的点云数据上采用Sketch模型实施贴图操作,实现视觉传达效果理想的震后区域三维图形的虚拟重建。实验证明,所提方法对震后区域的三维图像虚拟重建结果精度高、视觉效果好。     

基于隧道点云特征孔洞修补方法

针对隧道三维激光扫描点云的特征,设计一种基于提取轮廓线进而孔洞修复方法。该方法能够对三维激光扫描点云进行圆柱投影,利用Delaunay三角构网,提出基于隧道表面三角网的孔洞识别方法。并且通过阈值过滤标记潜在谷脊点,并在每个潜在谷脊点的局部邻域内构建紧附于潜在曲面、能反映该点局部几何特征信息的三角网格。最后根据相邻隧道轮廓相似的特点,利用相邻的管片点云对孔洞进行修复该方法能很好的修复孔洞并保留隧道结构细节,并以真实的隧道扫描数据验证算法的有效性和可靠性。     

BIM技术在震后灾区居民装配式建筑设计中的应用

为解决震后灾区地形复杂,建筑建设困难问题,将BIM技术应用在震后灾区居民装配式建筑设计中,基于BIM体系框架设计震后灾区居民装配式建筑建造流程,通过设计阶段、工厂预制阶段、运输阶段以及安装阶段完成震后灾区居民装配式建筑项目的构建,采用Revit软件和Tekla软件构建装配式建筑的建筑模型和结构模型,利用BIM技术的可视化、参数化以及高合作性优势,优化模型以及构件,再通过Navisworks软件依据建筑模型实现建筑工程的碰撞检测,减少施工过程中的变更,降低建筑工程施工成本;通过基于BIM的震后建筑进度管理模型,实现建筑进化计划编制以及进度控制;利用Lumion软件输入工程材质实现建筑项目的实时漫游,直观了解装配式建筑效果。     

震后建筑进度BIM估计模型改进

传统震后建筑进度BIM估计模型,未考虑精益管理对建筑施工的影响,造成建筑成本浪费较多,影响后期建筑施工进度。本文构建基于BIM和精益管理的震后建筑进度评估模型,根据模型细分震后建筑进度评估过程,在此基础上根据BIM实施三维算量,采用进度计划编制子模型获取各分项工程量,确定建筑施工的主要进度计划,实现对建筑进度计划的编制;通过虚拟施工和现实施工两条主线,利用进度控制子模型实现对施工状态的模拟和精益管理。以此为基础,进行挣值分析比较计划施工成本、实际施工成本和挣值曲线,获取震后建筑的施工进度与成本情况。实验结果说明,本文构建的模型可对震后建筑进度和工程成本进行精准估计,能够减少成本浪费。     

三维激光扫描技术在震害调查中的应用

三维激光扫描技术是近年发展起来的一门新技术。作为获取空间数据的有效手段,该技术以其快速、精确、无接触测量等优势在众多领域发挥着越来越重要的作用。本文简要介绍了三维激光扫描仪的基本原理及工作流程,并以芦山7.0级地震为例回顾了该仪器在震害调查中的应用情况和现场工作特点,对破坏后实景建筑物点云数据的收集、拼接、分析处理及三维虚拟重现进行了实践和研究,最后分析并探讨了该仪器在地震应急及科学考察中的应用前景。     

基于BIM的机电设备在建筑消防设计施工的应用、技术推广

研究基于建筑信息模型(Building Information Modeling)~([1])概念,以福州某酒店为实际案例,提出BIM技术在建筑二次装修工程中应用的效果和推广的可行性。研究表明BIM技术可对施工中的各分项工程、分部工程进行模拟分析,避免"错、漏、碰、缺",以降低施工和管理成本,并且BIM技术通过Revit~([2])实现水电暖构件的信息化、可视化,以推动BIM软件的可持续发展、推广。该研究成果可为目前存在的很多商业综合体、写字楼、酒店主体竣工后进行建筑消防设计施工决策提供技术支持,并有助于相关领域人士学习与借鉴。     

三维激光扫描仪在跨断层形变监测中的实验研究

三维激光扫描系统是集成了多种高新技术的非接触式主动测量方式的对地观测系统。该技术可一次性获取监视区域密集点云数据,将传统的以点代面的监测方法发展为地形、地物三维空间观测,既可进行区域微变形监测,亦可对兴趣点的变形进行监测。当前应用研究主要针对断层活动相关的构造地形、地貌展开,其在高精度跨断层形变测量领域应用较少。以唐山地震台跨断层形变观测场地为试验场地,检验该技术用于跨断层形变测量的可行性。经过多次实验,目前中短距离上可检测到毫米级的变化量。随着研究的不断深入,其在断层三维形变监测中有着很大的应用前景。     

机载激光雷达技术在构造地貌定量化研究中的应用

<正>在过去的10年,激光雷达(Light Detection and Ranging,简写为LiDAR)技术凭借其能够精确、快速地获取地面三维数据的技术特点已在众多行业领域得到广泛运用。该技术集成了GPS、IMU、激光扫描仪、数码相机等设备,其中主动传感系统(激光扫描仪)利用返回的脉冲可获取探测目标高精度的距离、坡度、粗糙度和反射率等信息,而被动光电成像设备(航空摄影相机)则可获取探测目标的数字成像信息。上述数据经后续处理可生成三维激光点云,     

地震灾害后区域生态环境修复三维建模与仿真

地震灾区生态环境复杂,区域修复效果容易受到关联信息的影响,导致修复过程复杂,形成修复碎片化,修复效果不理想。为此设计基于激光扫描的地震灾害后区域生态环境修复的三维模型,通过三维激光扫描原理,获取自然景观和设施的详细位置原始数据;引入平面特征图像分割方法,对原始数据几何纠正,并完成整体数据纠正匹配,根据修正后的生态环境数据,采用法向量实行最小化,获取拼接匹配信息;根据匹配信息进行重采样,完成三维网格模型的构建,获取区域地震灾害后生态环境整体信息;并依据模型构建地形刷物理区域,修复区域地震灾害后的破损地形环境。将该方法应用于某灾区震后生态环境修复工作中,验证得出其可控性较强,且修复后的生态环境破碎化与缩小率都低于其他修复方法,具有一定使用价值。     

一种用于标定工业CT设备点云提取精度的配准及评价算法

基于工业CT测量数据的逆向建模技术广泛应用于军事、汽车制造、航空、航天等领域。目前,在基于工业CT点云数据的逆向重构精度验证和标定上,国内外缺少相关研究。本文提出了一种用于标定工业CT设备点云提取精度的配准及评价算法。基于CT扫描和三维光学扫描点云数据,在研究多种配准算法的基础上,总结手动选点粗配准和自动全局精配准相结合的配准算法:手动选择三个匹配点,利用坐标变换完成粗配准;用ICP算法完成自动精配准,并利用修正的Hausdorff距离为目标函数来评价配准结果。对基于七参数法和ICP算法的计算步骤做了详细说明,并赋以实例。最后,以自行设计的标准件为例,获得CT测量设备点云提取精度标定值,验证配准流程的适用性。      

影像三维激光扫描测量技术在风沙地貌台风响应模式中的应用研究

影像三维激光扫面测量是目前前沿的监测技术之一。在阐述影像三维激光扫描测量的原理及在分析其理论测量误差的基础上,采用影像三维激光扫描技术于2014年至2017年实地对福建平潭岛百犬山海岸地貌进行了21次观测,分析结果表明:影像三维激光扫描技术与传统的风沙地貌台风响应监测相比具有速度快、精度高、能实时测量出其变化量等优点,在风沙地貌响应监测中具有广泛的应用前景。     

基于GPU并行的重力、重力梯度三维正演快速计算及反演策略

利用NVIDIA CUDA编程平台,实现了基于GPU并行的重力、重力梯度三维快速正演计算方法.采用当前在重力数据约束反演或联合反演中流行的物性模型(密度大小不同、规则排列的长方体单元)作为地下剖分单元,对任意三维复杂模型体均可用很多物性模型进行组合近似,利用解析方法计算出所有物性模型在计算点的异常值并累加求和,得到整个模型体在某一计算点引起的重力(或重力梯度)值.针对精细的复杂模型体产生的问题,采用GPU并行计算技术,主要包括线程有效索引与优化的并行归约技术进行高效计算.在显卡型号为NVIDIA Quadro 2000相对于单线程CPU程序,重力和重力梯度U_xx、U_xy正演计算可以分别达到60与50倍的加速.本文还讨论了GPU并行计算在两种反演方法中的策略,为快速三维反演技术提供了借鉴.     

基于三维高密度电法的地质BIM模型应用研究

地质体三维可视化BIM(Building Information Model)技术具有直观呈现地质体的三维赋存情况、实现地质体的空间计算与分析等众多功能,为工程设计和施工提供可视化的基础操作平台.目前,地质BIM模型的构建主要依赖大量钻孔资料和地质测绘成果.而由这些点状信息构建的三维地质模型易出现孔间盲区,且大量钻孔费时费力、破坏三维地质体结构,难以满足精细化、快捷、无损的地质建模需求.针对此问题,本文以豫北某拟建水库大坝工程为依托,利用三维高密度电法对坝址区左岸杂填土进行探测,物探解译成果结合少量钻孔资料快速精确构建工区地质模型.在此基础上,将大坝输水洞设计参数引入模型,直观展示沿洞线地质体与输水洞的空间关系.通过该方法计算施工开挖土方量比传统地质断面法多6000 m3,系孔间盲区基岩面下降形成基岩凹槽所致.研究表明,三维高密度电法成果结合少量钻孔资料可快速实现三维地质BIM精细化建模,为工程后期预算、施工地质预报以及构筑物优化设计提供可靠地质依据,也为精细三维地质BIM建模提供了一种新思路.     

CT扫描技术在岩心三维重建中的应用

岩石是具有复杂空间几何分布和不同孔隙尺寸的多孔介质,复杂的孔隙结构不仅影响着岩石的物理性质,同时也为石油天然气等能源的开采带来困难。本文介绍一种基于三维数字岩心的新方法CDPRM,CDPRM利用CT扫描高精度、高分辨率等优点构建类似真实岩心的三维模型,利用3-matic软件将数字岩心转化为数据模型STL文件,导入3D打印机打印岩样并用于实验,同时用HYPERMESH软件对三维孔隙模型进行网格划分并导入有限元软件进行数值模拟。以砂岩为例,对CDPRM的数值模拟应用进行了初步探索。最后对CDPRM的发展做了展望,认为3D打印制作材料混合使用和其他技术（如:光弹性技术）相结合应用将是主要研究方向。      

三维坐标转换在震后建筑物LiDAR点云中的应用

为了解决建筑物LiDAR点云数据震害信息定量分析中坐标系转换的问题,对经过滤波、去噪、分割提取的建筑物独立墙面LiDAR点云数据进行了三维坐标转换,并与仪器配套软件的转换结果进行对比验证,坐标系转换算法的结果与x轴方向水平线吻合,优于软件转换结果。该方法的建立降低了数据处理过程中人为误差因素,提高了地基LiDAR点云数据坐标系转换的精准性和准确性,有助于提高震后建筑物LiDAR点云数据处理分析的效率,为后期建筑物震害信息定量分析判定奠定理论基础和技术支撑。     

大型复杂构造地震物理模型设计制作及实验精度分析(英文)

大型、构造复杂的三维物理模型可用于模拟油气勘探。构造逼近实际地质状况的模拟具有制作技术难度大、质量控制严格等特点,可用于采集宽方位、多方位和全方位的地震数据,从而进行多种三维处理、解释方法验证。本文针对中国西部前陆盆地地表条件复杂地下构造复杂,导致成像不理想等问题,基于复杂的地下构造,设计制作了目前世界上模拟施工面积最大、构造最复杂的KS(塔里木盆地克深勘探工区)物理模型。本文的模型技术的进步主要涉及3个方面:模型的设计方法、模型的浇铸流程和数据采集,首次给出了物理模型的三维真实速度模型,定量分析了物理模型的制作精度,绝对误差小于3mm,可以满足方法试验的需要。该模型基于三维形态测量技术建立了三维真实速度模型,可作为方法试验的基础数据。因此,该模型可作为地震物理模拟技术的标准。     

考虑关断时间的回线源激发TEM三维时域有限差分正演

从麦克斯韦旋度方程出发可以直接导出瞬变电磁场扩散方程,然而扩散方程不含电场对时间的一阶导数,不能构成显式的时域有限差分方程,借鉴du Fort-Frankel有限差分离散方法引入虚拟位移电流项构建显式时域有限差分方程.对Wang和Hohmann的经典时域算法进行了两点改进:第一,通过将矩形回线源电流密度加入麦克斯韦方程组的安培环路定理方程,实现回线源瞬变电磁激发源加入;第二,在计算中考虑关断时间.第一点改进使时域有限差分方程考虑了一次场的计算,并且源的计算不再依赖均匀半空间模型响应作为初始条件,使算法能够适应表层电阻率不均匀时的三维复杂模型.由于实际观测中不可能出现阶跃电流的关断形式,第二点改进可以方便设置发射电流下降沿.采用改进的三维时域有限差分正演算法对均匀半空间模型、四类三层模型、均匀半空间中含有低阻块体模型进行了计算并分别与解析解、线性数字滤波解、积分方程解和Wang的三维时域有限差分解进行了对比验证.以H模型为例,采用建立的三维时域有限差分正演算法计算了不同关断时间的斜阶跃脉冲回线源瞬变电磁中心点感应电动势衰减曲线.以实际地质资料为基础,构建包含两层采空区的三维复杂模型,以1 μs的极短关断时间进行了复杂模型定回线源瞬变电磁响应计算,并计算了该复杂模型的视电阻率曲线.     

综合BIM结合表面图像分析的钢结构无损检测方法

采用质量脆弱性评价方法检测地震区绿色施工建筑钢结构时,易受噪声的干扰,且检测深度较浅,未能全面检测钢结构的损坏情况。提出综合BIM结合表面图像分析的钢结构无损检测方法,使用小波分解方法对建筑钢结构的检测图像进行去噪处理,通过膨胀与腐蚀处理增强检测图像的清晰度,采用红外图像技术,依据缺陷边缘处检测图像恢复的变化率,通过旋转跟踪法依次提取缺陷边缘,构建基于BIM的地震区绿色施工建筑钢结构检测模型,全面掌控地震区绿色建筑钢结构的材料、无损检测以及管理等过程,管控建筑钢结构全寿命周期,完成建筑钢结构的无损检测。实验结果表明,所提方法有效检测率为100%,检测深度高达1 499 mm,且检测结果的相对误差仅有0.000 7%。     

基于BIM的建筑地震受损程度评估模型设计

由于在变形和累积耗能的建筑地震受损程度评估模型,是将建筑划分为五个状态水平,未研究建筑环境性能,评估结果误差较大。因此设计基于BIM的建筑地震受损程度评估模型,采用基于BIM的建筑环境研究与评估方法,考虑建筑环境性能,基于这个思路,依据混凝土单轴Mazars损伤模型,获取三轴状态中的损伤演化方程,得到应变大于损伤阈值时损伤演化方程增量形式,构建混凝土损伤评估模型。经实验证明,所设计模型在地震峰值加速度小于0.31g时,建筑结构大致无缺,在峰值加速度是0.61g时,建筑地震受损指数超过0.8,建筑倒塌;所设计模型评估的平均误差低于0.03,平均评估时间是2.86 s,说明所设计模型能够有效评估建筑地震受损程度,且精度和效率较高。