TLS技术支持下的边坡点云重构与形变分析

针对边坡地形点云存在空洞、分布不均匀,以及直接建立表面模型进行形变分析效果差的问题,首先提出了一种改进反距离权重插值对地形点云快速压缩重构的方法,并以程序实现了该方法的自动化处理;然后快速地对压缩重构点云建立了NURBS曲面模型,并从面、线、点进行了全面形变对比分析;最后将计算结果与实测值进行了一致性检验,结果表明符合实际地形变化情况,实现了利用激光点云数据快速构建边坡模型并进行形变分析的目的。     

基于地面三维激光扫描仪点云数据的去噪算法研究

原始三维激光点云数据中存在由于仪器本身、外界环境、实体表面特征等因素导致的噪点,严重影响点云质量以及后处理效果。针对地面三维激光扫描仪原始激光点云数据的去噪问题,本文进行了3种有序点云去噪算法的研究,并采用VC++编程语言进行算法的功能实现,最后选取某区域单站地面原始三维激光点云数据进行实验分析,总结了各算法的优缺点及适用条件。     

利用激光点云数据提取采石场地貌特征

三维激光扫描技术在地貌特征提取方面能够实时、主动、高效完成数据采集工作,具有传统测量方法不具有的特点。利用研究区点云数据生成等高线和三维模型可以真实地反映出其地貌特征。本文选择李庄采石场为研究对象,利用徕卡C10扫描仪获取激光点云数据,采用Cyclone和Geomagic Studio软件相结合对其进行预处理,再分别利用Cyclone、CASS、Surfer 3种软件提取地貌特征,并与常规测量方法进行了对比分析。研究结果表明：3种软件均可以生成等高线并生成理想的三维模型,且均有其特性;在制作精度和效率方面,利用点云数据绘制出的等高线相比常规测量方法有着明显的优势。     

TLS在滑坡几何特征快速提取中的应用

滑坡灾害是危险性和破坏力均非常严重的地面灾害之一,滑坡发生后如何快速、高效和高精度地获取滑坡体的几何特征数据是滑坡应急处置重要的测绘保障工作内容.本文应用地面三维激光扫描仪(TLS)进行了快速获取滑坡区域数据和几何特征提取的科学试验,通过ILRIS_ 36D地面三维激光扫描仪和PolyWorks软件获取和处理数据,提取了滑坡几何特征,数据可供相关部门对滑坡灾害进行快速科学处置.该方法速度快、精度高、信息全,与常规测量方式相比具有多方面的优势.     

基于点云的历史建筑形变信息提取方法研究

针对现有方法在效率、精度等方面存在的不足,结合项目实践,本文提出直接基于点云数据的历史建筑形变信息提取方法,通过对基座、柱子等承重结构的点云数据进行拟合及计算提取历史建筑形变信息。经实例验证,该方法具有较高的可行性,形成了完整的内外业作业流程,可高效地为历史建筑的保护和修复提供准确、可靠的数据支撑。     

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。     

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。     

地面三维激光扫描系统现状及发展评述

介绍了地面三维激光扫描仪的工作原理、特点以及目前国内市场上主流地面三维激光扫描仪的性能指标,分析了其中存在的问题;进一步指出当前地面三维激光扫描仪硬件系统研制和数据处理中亟待解决的问题,以期对国内用户在仪器选型和使用时提供帮助,对我国地面三维激光扫描仪硬件系统研制和数据处理软件开发提供借鉴和参考。     

异形建筑的无人机点云与地面三维激光扫描点云配准

高耸的异形建筑适合用三维激光扫描仪进行测量建模。但在实际运用中,地面三维激光扫描仪因视角受限,会导致点云模型缺失。而无人机倾斜摄影点云虽较为完整,但底部较差且精度较低。将两种点云模型进行配准,可完善单一点云模型的不足。但两者配准的难点为两种点云模型的精度、密度、尺寸的差别和两种坐标系存在任意角度的偏差。针对这一难点,本文论述了点云配准的流程,介绍了两种点云的配准参数及计算方法,选择两种点云的重叠部分进行高精度同名区域的划分,在同名区域中选取同名特征点对同名区域进行配准。选取某异形建筑天宝阁进行试验,对比分析了本文方法,验证了本文方法的有效性。     

北斗卫星导航系统用于东北地区高精度变形监测性能分析

截至2015年1月,我国北斗区域卫星导航系统已正式运行满2年。目前北斗卫星导航系统的星座组网尚未完成,只可为亚太地区特别是低纬度地区提供较好的服务,即服务拓展到南北纬55°,东经55°至180°。由于我国东北地区所处纬度较高,可能会受到北斗星座不完善的影响。为了分析我国北斗卫星导航系统在东北地区高精度变形监测中的监测性能,本文在哈尔滨地区搭建了北斗变形监测数据采集平台并研制了北斗高精度变形监测软件。通过对连续10d的实测数据进行处理,测试评估了北斗在变形监测中的数据质量与精度。试验结果表明,东北地区短基线变形监测条件下,北斗变形监测多个测段对应基线N、E分量重复性优于7mm,U分量重复性优于1cm。     

地面三维激光雷达点云误差分析及校正方法

分析了地面三维激光雷达点云误差来源,提出了相应的误差校正模型。通过实测数据验证,该模型能够消除系统误差,提高了点云精度。     

Determining the Deformation Monitorable Indicator of Point Cloud Using Error Ellipsoid

As the development of the terrestrial laser scanning (TLS) technique, deformation monitoring using TLS has attracted increasing attention in the field. To distinguish the deformation from the error of TLS point cloud and evaluate the deformation monitorable capacity of the point cloud, a deformation monitorable indicator (DMI) should be determined. In this paper, a new method for determining the DMI of point cloud is proposed. The kernel procedure of the method is the establishment of point error ellipsoid and point cloud error ellipsoid and is described firstly in the paper. Then the computation of the actual point error ellipsoid is derived considering the intersection between the neighboring error ellipsoids. The determination of DMI comes in the next by calculating the point position error of the deformation orientation based on the actual point error ellipsoid. Furthermore, the performance of proposed approach is illustrated with validation experiments of planar board displacement where deformations with different sampling intervals, different scanning distances and different incidence angles were simulated. From the analysis of the experiments, the results show the validation of the feasibility of determining the DMI by the proposed method. This technique was also applied to a monitoring event of bridge pylon, and the results confirm the feasibility of the DMI in a real case, as well.     

基于云计算的空间矢量数据并行处理

研究了提高空间矢量数据运算效率的分布式并行处理方法, 基于微软Azure云平台设计了适用于矢量数据并行处理的3种架构方式:中心负载均衡架构、分布式静态负载均衡架构、分布式动态负载均衡架构, 并分别搭建原型系统对小规模偏态分布数据和大规模数据进行叠置分析测试。试验结果表明, 基于Azure云的分布式动态负载均衡架构版本原型系统可大幅度提高计算效率, 对小规模偏态分布数据集可以达到超过10倍的加速比, 对大规模数据集的分析计算更是达到了超过40倍的加速比, 证明基于Azure云的分布式动态负载均衡架构方法是提高空间矢量数据分析效率的有效方法。     

利用Terrasolid进行机载与车载LiDAR点云数据的融合

介绍了一种利用Terrasolid软件进行机载与车载LiDAR点云数据融合的方法,通过分析两种扫描系统采集点云之间的共性与特性,制定了融合取舍原则,得到了覆盖范围全面的LiDAR点云融合成果,为LiDAR点云数据的应用和推广提供了良好的基础。     

基于二次曲线拟合的隧道激光点云滤波方法及其应用

提出了利用二次曲线拟合地铁隧道中轴线方法, 建立了地铁里程与隧道盾构环片之间的对应关系。首先沿中轴线对隧道盾构环片进行分割, 针对分割后盾构片上附着的金属支架等噪声点, 提出基于隧道设计半径的粗滤噪和基于多项式拟合的精滤噪相结合的滤噪方法, 然后对滤噪后的两期隧道点云分别建立数字表面模型(DSM)并进行叠加分析, 获取不同里程处的隧道形变情况。试验表明, 该方法可获得地铁隧道内任意处的形变量, 可为相关研究工作提供借鉴。     

GNSS地壳形变异常检测理论与方法

正地震的孕育过程是一个长期缓慢的过程,地震发生时断层破裂所释放的能量只是一部分,其中有很大一部分能量在地震前后以无震蠕滑的形式释放。因此,检测这些形变异常信息对于地震危险性评估至关重要。随着GNSS监测网络数据的持续积累,时空分辨率越来越高,就有可能从中挖掘出更有价值的形变信息。本文利用     

基于LiDAR点云数据的可视域计算研究

当前GIS软件中通视分析建立在DEM数据基础上,而DEM中不含植被和建筑物信息,从而会造成通视分析误差。通过Li DAR点云数据获取高精度植被和建筑物高度,提出一种顾及地物的插值算法,生成同一网格大小的DEM与DSM,在其上分别进行通视域分析,并将分析结果进行对比,发现DEM比DSM更容易扩大视域范围,从而产生了分析误差,验证了利用DSM进行通视分析的可行性。     

利用移动最小二乘法进行点云变形分析的研究

三维激光扫描仪能够高精度快速翔实地获得变形体的空间信息,同时诸多变形体的变形情况也需要完整的描述和分析。为此,本文通过三维激光扫描仪获取变形体变形前后的点云数据,并利用移动最小二乘法进行均匀格网拟合内插来提取变形信息。通过模拟简支梁加载试验和上述方法进行变形分析,并与TS30高精度测量机器人的测量结果进行对比,结果表明两者精度相当,能够探测到毫米级变形。