利用激光点云的规则面微小变形统计分析

针对现阶段变形监测主要通过对单点位置的变化来对整体变形进行监测,因而局部变形很难监测出来的问题,文章提出了利用地基三维激光扫描数据具有高精度、高空间分辨率、点云数据量大的特点,对微小变形进行统计分析以及监测的方法:利用U检验证明点云数据偶然误差的分布满足正态分布;通过格网化处理对偶然误差进行消弱;通过拼接参数误差反解模型的建立,对拼接参数误差值进行求解,进而消除拼接参数误差,实现对激光点云的规则面微小变形的统计分析。     

一种三维激光扫描点云拟合的抗差加权整体最小二乘法

针对三维激光扫描中点云不等精度且易受粗差影响的问题,提出了一种基于入射角定权的抗差加权总体最小二乘的拟合方法。该方法在采用入射角定权的基础上,进行基于标准化残差和中位数的抗差加权整体最小二乘估计,获得待定参数估值,并通过Gauss-Newton迭代算法,推导了模型的迭代计算方法。以平面拟合和球面拟合为例,分别通过仿真数据和实测数据对算法进行验证,结果表明,对于含有粗差的点云,新方法可以获得更为理想的参数估值,其性能优于抗差整体最小二乘和加权整体最小二乘,可以更好地进行三维激光扫描的点云拟合。     

地面三维激光扫描的点线变形分析与精度评价

作为一项新的数据获取技术,地面三维激光扫描技术的应用越来越广泛,目前已开始应用于变形监测这一领域。本文通过阐述数据获取方法,详细分析了地面三维激光扫描的点与线变形分析,并分别对其精度进行评价,为提高今后地面三维激光扫描在该领域的测量精度提供参考。     

三维激光扫描测量技术在变形监测中的应用

分析了将三维激光扫描测量技术应用于变形监测时的变形计算问题。与传统测量方法相比,该方法能更具体、快速地分析目标的变形情况。利用三维激光扫描所得点云数据拟合得到所测目标的平面方程,再利用空间几何计算方法做具体变形分析。     

三维多视点云数据拼接方法研究

基于RIEGL-VZ1000型地面三维激光扫描测量系统进行实验,对比分析了两种三维多视点云数据拼接方法,给出了改进点云数据拼接精度的若干建议,并提出了一种新的点云拼接方法的设想,以期为点云数据的拼接工作提供有益参考。     

基于三维激光扫描技术的钢结构扰度检测及应用

钢结构在长期荷载及不均匀受力的作用下会产生空间变形,其中扰度是其重要的衡量指标。通常采用全站仪采集钢结构轴线上若干特征点进行分析、计算,由于钢结构特征点难以捕捉,测量存在误差,并且有限的空间离散点难以全面反应钢结构空间变形。本文采用徕卡RTC360三维激光扫描进行钢结构扰度测量;介绍了其作业流程及数据处理方法;利用标靶将各个测站的三维点云拼接成一个整体;采用拟合的方法提取空间特征点及轴线;利用三维点云构建空间模型,并与设计模型进行碰撞分析;可全面地反映钢结构的空间变形情况。     

多站激光点云数据全自动高精度拼接方法研究

目的 针对目前多站点云数据拼接存在的效率低和自动化程度低等问题,提出了基于地面激光点云强度信息的2D-3D点云数据高精度全自动拼接方法。首先,将强度信息通过三次样条插值算法生成二维影像,采用基于图形处理器(GPU)的加速尺度不变特征变换(SIFT)算子匹配得到二维同名特征点,剔除粗差;然后,反算得到特征点在三维点云中的坐标,并通过三维空间法向量对三维同名特征点进行精炼。利用精炼的三维特征点进行多站点云数据拼接,可提高多站点云海量数据拼接的精度和效率。     

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。     

基于移动三维扫描的地铁隧道快速全方位变形检测方法研究

地铁隧道保护监测是城市轨道交通正常运营的重要保障,现行以静站式设站、相邻测站逐站拼接的隧道变形、收敛等三维激光扫描监测方法虽然渐渐成熟起来,但逐站拼接带来的误差累积和缓慢的作业效率仍然是地铁隧道保护监测的瓶颈。本文在分析移动式三维激光扫描技术原理和优势的基础上,研究了移动式三维激光扫描技术用于地铁隧道点云数据快速采集方法,提出了基于隧道椭圆参数模型的改进RANSAC算法,通过对隧道断面点云数据去噪、拟合、提取地铁隧道变形信息,进而实现断面变形分析。结果显示该方法可以快速、全方位准确获取隧道断面数据,为地铁隧道保护监测提供了一种新型高效的技术途径。     

基于三维激光扫描的边坡变形数据提取研究

以北京市门头沟区尾矿边坡为例,运用三维激光扫描技术对尾矿边坡进行研究。通过对不同时段采集的点云数据处理,形成相应时段尾矿边坡三维模型。采用等高线比较、三维质检软件比较,提取出边坡变形数据。三维激光扫描技术使滑坡体测绘从传统的GPS或者全站仪单点数据采集变成连续密集的自动获取海量点云数据,增加了测绘信息量。三维激光扫描技术不仅提高测量精度和数据采集速度,且使工作效率实现大幅度的提高。     

城区地表形变差分TomoSAR监测方法

压缩感知技术(CS)的差分TomoSAR技术解决了中高分辨率SAR数据在城区出现的叠掩问题,实现了城区地表形变信息的重构,但是该方法仅利用了目标的稀疏特性并没有考虑目标的结构特性,对具有这两种特性的目标进行重构时其性能较差。针对这一问题,本文采用联合Khatri-Rao子空间和块压缩感知(KRS-BCS),提出了一种差分SAR层析成像方法。该方法依据目标的结构特性和重构观测矩阵具有的Khatri-Rao积性质,将稀疏结构目标的差分TomoSAR问题转化为Khatri-Rao子空间下的BCS问题,然后对目标进行块稀疏的l1/l2范数最优化求解,最后通过理论分析和仿真试验对分辨能力和重构估计性能进行了定性和定量评价,仿真结果表明本文所采用的KRS-BCS方法不仅保持了高分辨率的优点,而且有效地降低了虚假目标出现的概率,大幅度提高了散射点准确重构概率,切实可行地解决了CS方法的不足。应用实例研究中,利用34景Envisat卫星ASAR时间序列影像对日本千叶县茂原市城区进行地表形变监测,并以一等水准点和实时测量的GPS站点观测数据作为参考形变结果进行验证,试验结果表明采用KRS-BCS方法反演的结果与参考形变结果保持了良好的一致性且形变速率整体偏差也较小,实现了较高精度的城区地表形变估计。     

时序InSAR在城市地铁工程区形变监测中的应用

地铁建设会引发城市地表形变灾害,而传统的合成孔径雷达差分干涉测量（D-InSAR）难以实现城市地铁工程区域的精细测量。本文利用TerraSAR-X高分辨率数据,采用PS-InSAR和SBAS-InSAR方法对徐州地铁1号线东部工程场地进行了形变监测,获取了该区域2016年6月15日-2016年9月11日期间的形变时序图。通过与人工角反射器布设点的水准测量数据对比分析,发现利用两种时序InSAR测量方法得到的地表形变结果与水准测量结果非常一致,形变误差均在1 mm以内;而SBAS-InSAR探测地表形变的敏感性低于PS-InSAR。结果表明,利用高分辨率SAR影像监测城市地铁形变具有亚毫米级的测量精度和米级的定位能力,同时证明了时序InSAR分析技术在城市地铁工程形变监测应用中的广阔前景。     

全景深度图像精度分析及优化方法研究

针对三维激光点云数据生成360°全景深度图像存在像素分辨率不均匀的问题,提出一种顾及目标量测精度及可见度的全景深度图像生成方法,在保证全景影像表达地物的完整性的前提下提高其数据的存取精度。通过坐标转换和投影变换生成与全景影像匹配的全景深度图像;基于摄影成像原理分析摄影中心高度、深度值和像素分辨率之间的关系,得到不同深度处目标分辨率随摄影中心升高趋于一致的结论;综合分析地面目标分辨率和杆状目标尤其是树冠对树干的遮挡问题,确定特定场景下生成全景深度图像的最佳摄影中心位置并重新生成深度图像。实验分析表明,该方法能够在保证杆目标可见度的前提下提高地面目标量测精度。     

遥感影像配准误差传递模型及模拟分析

在遥感影像配准过程中,通常假设控制点是“完美的”。然而,在实际情况中,由于控制点本身不可避免的带有一定的误差导致这种假设在一定情况下并不成立,并且将会影响遥感影像几何校正的精度。普通最小二乘方法OLS(O rd inary Least Square)是遥感影像配准常用的校正估计模型,令人遗憾的是,在控制点存在误差的情况下,它的估计是有偏的,并且不能够正确传递和估计校正影像的误差大小。引入一致校正最小二乘方法CALS(ConsistentAd justed Least Squares),在此基础上提出的一个改进的方法,称之为松弛一致校正最小二乘方法RCALS(Relaxed ConsistentAd justed Least Squares)。这类回归模型具有改正控制点(解释变量)中的误差和跟踪回归模型中的误差传递的能力。为了验证CALS和RCALS模型的有效性,本文利用模拟影像进行分析。这里着重分析OLS,CALS和RCALS模型在几何校正过程中的比较。结果表明,RCALS和CALS的结果优于OLS估计结果。     

基于光流的ADS40影像亚像素配准算法

本文详细介绍了ADS40三线阵传感器成像的原理和方法,提出了新的光流配准算法,该算法将Normal-izedCross-Correlation配准算法引入到Lucas-Kanade光流配准算法中,大大的减少了误配率,能够有效地消除ADS40Level1级别的影像之间由于地形起伏所引起的变形。实验结果表明,与Lucas-Kanade光流配准算法相比,本文算法的PSNR得到了提高,其超分辨率重建效果也说明本文配准算法可以达到超分辨率重建的亚像素的精度要求,减少了误配率,可以应用于航空遥感影像的高精度匹配。     

面向水库大坝形变监测的三维激光扫描点云分析方法

根据黄龙带水库大坝两期高精度三维激光大坝扫描点云数据,本文提出基于正态分布的点云数据配准算法、改进原始渐进加密三角网滤波算法,运用点到面形变量对比分析模式监测大坝形变量,并进行源程序开发,实现一体化监测点云数据的加工、对比分析及建模处理。通过结果验证显示：①改进后的算法效率高、精度优,适用于大坝点云数据处理和对比分析;②开发的点云数据一体化处理软件简单易用,能够精准反映坝体变形情况;③黄龙带坝体稳定,尚无安全隐患。     

基于三维激光扫描的地铁隧道连续形变监测数据处理软件系统

利用地基三维激光扫描技术所具有的“形测量”特点,结合高精度、高空间分辨率的多时相点云数据,实现地铁隧道连续形变监测数据处理的软件系统。系统的主要功能包括：点云拼接、隧道中轴线拟合、断面连续截取、形变分析以及成果输出等。结合对上海某地铁隧道的多期激光扫描数据的处理,展示软件的主要功能和技术流程,最后对系统的应用前景进行阐述。     

基于精密测量技术的高速铁路运营安全监测研究

高速铁路运营阶段,可借助CPⅢ控制网对其轨道平顺性进行监测,以保障列车运行安全。CPⅢ控制点的稳定性和位置精度决定运营安全监测的可靠性。本文提出了基于精密测量技术的CPⅢ控制点稳定性检测方法,以发现存在较大点位误差的控制点,确保参与监测的CPⅢ控制点精度。     

ALOS-PRISM遥感影像超分辨率重建

介绍了日本ALOS卫星PRISM三线阵传感器的成像原理和方法,提出了利用PRISM三线阵影像进行超分辨率重建来提高PRISM影像的空间分辨率.提出了新的光流配准算法,该算法将标准互相关配准算法引入到Lueas-Kanade光流配准算法中,大大的减少了误配率,能够有效的消除PRISM Level 1级别的影像之间由于地形起伏所引起的变形.同时,改进了影像的高斯退化模型,在超分辨率算法中,引入了可变退化函数,通过交替最小化(AM)算法对可变退化函数进行盲估计,实验结果表明,超分辨率重建影像与插值影像相比,细节清晰很多,有效的提高了影像的分辨率.实验结果说明了本文配准算法可以达到超分辨率重建的亚像素的精度要求,可以应用于航空遥感影像的高精度匹配,同时也说明了将航空遥感影像的退化函数算子分为高斯退化算子和可变退化算子的思想是正确的,符合实际情况.     

三维激光扫描技术用于老旧小区改造中二维信息提取与平面制图

在老旧小区改造过程中,需要对小区建筑的外部、内部结构面等信息数据进行提取。针对传统测绘方法工作量大、成本高、周期长等问题,本文以云南省红河州某海关住宿楼老旧小区改造项目为例,基于三维激光扫描技术获取的点云数据,对建筑物的外立面、楼梯内部结构和楼顶面进行了扫描。基于Leica Cyclone软件进行了点云数据配准、滤波去噪、数据分层管理等试验研究,整合点云数据后采用CAD软件绘制了该老旧建筑的外立面、剖面和平面的图,并使用全站仪、测距仪等传统测量手段对本次扫描成果的测量精度和准确性进行了检查评价,二维制图的平均精度可以达到1.54 cm。试验结果表明,三维激光扫描技术可以得到现场的三维点云数据,通过高密度、高精度、高质量的点云数据可完整地记录现场所有数据形态,其对于后续老旧小区改造项目的数据获取及成图拥有完整的解决方案。