三维激光扫描技术在曲面模型重建中的应用

利用地面三维激光扫描仪对目标物体表面进行多方位、多角度的扫描,可以获取其表面大量且密集的高精度点的三维坐标信息以及反射率信息,将这些信息存储到电脑中,使用专业软件进行处理,再使用建模软件生成建筑物的三维模型。本文所研究的是使用地面三维激光扫描仪,通过高速激光测量方式,快速、全面、精确地获取建筑物表面的三维信息,经过一系列的点云数据处理及模型处理,最终完成曲面模型三维重建的过程。     

三种桥梁变形监测方法的对比研究

为了确保桥梁运营安全以及确定及时有效地运营管理措施与维修养护方案,桥梁结构变形监测工作就显得愈加重要。因此对比分析了桥梁变形监测的全站仪三维坐标法、一机多天线GPS变形监测法、三维激光变形监测法各自的原理、精度分析、优缺点和适用性,并对技术发展前景进行了展望。     

X射线荧光光谱-电子探针在中酸性火山岩鉴定中的应用

中酸性火山岩多具斑状结构,基质可见微晶状结构、隐晶状结构、玻璃质结构等,由于基质矿物颗粒多细小,常用的偏光显微镜受放大倍数的限制,很难准确鉴定矿物种属及含量,这类岩石仅依靠偏光显微镜分类命名会存在误差。本文采用X射线荧光光谱(XRF)、电子探针(EMPA)和偏光显微镜下观察相结合的方法,对中酸性火山岩进行鉴定。结果表明:对于基质呈隐晶质、显微晶质的中酸性火山岩,基质特征相似,偏光显微镜下无法确定长石、石英的含量,因此无法对岩石准确命名;再通过XRF进行主量元素分析,并对分析结果进行标准矿物QAPF双三角图解分类、TAS图解分类及李氏火山岩定量分类,对比结果显示三种分类命名方法存在差异;通过电子探针对矿物进行校验显示,QAPF及李氏火山岩定量分类图解与显微镜下鉴定相符,TAS图解与其他分析结果存在一定偏差。因此,对于中酸性火山岩准确命名,应采用多种分析方法相结合的方式,避免测试单一引起的误差。     

一种新的窗户特征提取方法研究

在建筑物立面重建中,窗户提取、结构识别是学者们研究的热点。针对建筑物特征提取的应用需求,文中提出一种基于局部搜索算法——爬山法的窗户信息提取方法,介绍研究中采用的一些原理、方法,从而可以准确有效地从激光扫描数据中提取出建筑物的窗户信息。利用本方案对地面激光扫描系统获取的建筑物实验数据进行具体的处理,并给出可视化表达结果。     

基于三维激光扫描的雕像建模与贴图

在完成雕像三维建模的基础上,提出了一种结合CG动画软件ZBrush完成模型后期贴图的制作,实现了CG动画和传统三维建模的结合,最终得到了较好的效果。解决了Geomagic和3ds Max主流贴图软件对于不规则模型可能出现的贴图接缝问题,并指出了相关的注意事项,为三维激光扫描技术在三维建模及古物重建等方面的应用提供了案例参考。     

起伏地形条件下的磁异常二维聚焦反演及应用

地形对磁异常的反演和解释有很大的影响,特别是磁异常体贴近地表分布时更是如此,为了降低这种影响,笔者推导出了基于有限延深的二度厚板状体的带地形的磁异常正演公式,并提出了一种基于起伏地形的地下网格模型剖分的新方法。同时,聚焦反演对物性体有很强的聚焦效果,如果能够预先判断磁异常主要由地下浅层的强磁性体所引起,则可以考虑采用聚焦反演的方法得到磁性体的位置,显然这种方法非常适合铁矿体的反演。笔者将带地形的二维磁异常正演与聚焦反演结合起来,进行了相应的模型试验,并与水平地形下的聚焦反演及起伏地形下的光滑反演进行对比,验证了这种结合的有效性。最后,将该方法应用于新疆特克斯的磁异常剖面,对该剖面的磁性体分布做出了合理的解释。     

TLS技术在环境地质灾害监测中的应用进展

针对地面三维激光扫描技术在环境地质灾害监测中的应用问题,该文在系统介绍此技术关键指标和数据处理的基础上,从滑坡监测、土壤侵蚀监测、敏感地貌微变形监测和水灾害边界追踪4个方面,详细介绍了该技术在环境地质灾害监测领域的应用历史和现状,其研究热点包括该技术在应用中的适宜性评价、监测精度评价、滤波算法的开发及灾害发生趋势预判等方面。另外,应用中高植被覆盖度和降雨天气的干扰问题可通过继续优化软硬件并加强与其他技术联合应用予以弥补。     

智慧城市时空信息综合决策关键技术与系统

如何根据智慧城市运行管理、建设规划和应急指挥等政府决策部门的综合需求,实现分散信息资源的统一集成、复杂模型资源的有效调用和决策时空信息的高效共享与可视化,成为现阶段城市综合决策的重大挑战。首先提出了感知联网与时空信息接入、地理空间模型联网与认知、决策时空信息聚焦服务等智慧城市时空信息综合决策共性关键技术,突破了城市时空信息智能分析、协同决策与主动聚焦服务的瓶颈;其次,设计并实现了智慧城市时空信息综合决策原型系统,并以太原市燃气泄漏应急响应为例,验证了系统辅助城市综合决策的可行性和适用性;最后,概括了城市（群）立体感知网、城市（群）模型网和城市（群）时空大数据3大主要发展趋势。     

一种基于最小广义方差估计的TLS点云抗差法向量求解方法

针对地面激光扫描点云中的粗差与不均匀采样对法向量计算的影响,基于最小广义方差估计与局部平面拟合原理提出了一种抗差法向量求解方法。首先通过快速近似最近邻居搜索算法得到最近k邻居点集,然后由确定型最小广义方差估计方法和多元马氏距离得到邻居点集协方差矩阵的抗差估计,最后根据主成分分析法（principal component analysis,PCA）计算得到抗差法向量。通过构造的模拟地面激光扫描（terrestrial laser scanning,TLS）点云数据将提出的方法分别与基于PCA、鲁棒PCA和随机抽样一致的法向量求解方法进行实验比较。结果表明,所提方法的抗差性能优异,且并行优化改进后可以满足大规模TLS点云的计算需求。将该方法应用于实际野外地形TLS点云数据,由求解的抗差法向量重建的泊松表面更符合实际地形,表明了该方法在实际应用中的有效性。     

轻小型低成本无人机激光扫描系统研制与实践

无人机激光扫描系统受制于激光扫描仪、惯性测量单元（inertial measurement unit,IMU）等传感器的重量、成本以及无人机平台有效载荷、续航能力等因素的制约,不得不在保证数据质量的前提下在上述制约因素间取得平衡。高精度IMU的昂贵价格极大地限制了无人机激光扫描系统的易用性,因此轻小型低成本无人机激光扫描系统成为学术界和工业界共同关注的热点。重点阐述了小型低成本无人机激光扫描系统的两个关键点,即视觉-低成本IMU耦合的高精度定姿方法和IMU-激光扫描仪-相机的自标定方法;并阐述了基于大疆无人机飞行平台的激光扫描系统——珞珈麒麟云的研制和性能。实践表明,该激光扫描系统有高度的稳定性和可靠性,在无地面控制的情况下获取点云的精度在20 cm以内,在灾害应急、智慧城市等领域具有广泛的应用价值。