结合点云数据与BIM技术的建筑变形信息管理

采用地面三维激光扫描技术(Terrestrial Laser Scanning,TLS)对建(构)筑物进行变形监测,替代传统监测方式,由以往的单点监测数据获取转变为快速、实时三维坐标测量.通过点云数据建立建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM),借助Revit二次开发,实现建筑...     

基于三维激光扫描技术在滑坡监测中的应用研究

从三维激光扫描的基本原理和关键技术入手,通过借助三维激光扫描技术获取滑坡监测数据,采用深度图像分割、点云数据匹配、点云过滤等技术手段,对单站扫描数据相对定位、数据绝对定位及拼接,最后获取滑坡的DEM 模型,从而为三维滑坡监测预警得出有益的尝试。     

基才三维激光扫描技术在滑坡监测中的应用研究

从三维激光扫描的基本原理和关键技术入手,通过借助三维激光扫描技术获取滑坡监测数据,采用深度图像分割、点云数据匹配、点云过滤等技术手段,对单站扫描数据相对定位、数据绝对定位及拼接,最后获取滑坡的DEM模型,从而为三维滑坡监测预警得出有益的尝试。     

用三维激光扫描技术监测矿山开采沉陷

经典地表沉陷监测方法具有工作量大、监测点保护困难、监测时间长、监测成本高等缺点,难以适应实时化矿山开采沉陷监测的需要。为此,以某矿山为例,结合三维激光扫描技术,提出了一种矿山开采沉陷高精度监测方法。在分析三维激光扫描技术工作原理的基础上,首先对矿区生产概况、监测方案、地表移动监测站设置方案进行了分析;然后结合MATLAB软件,利用分离非地面点和地面点、去除孤立点、拼接点云数据等方法处理经三维激光扫描得到的沉陷数据,并基于矿区2014年10月、2016年10月两期三维激光扫描数据,利用Kriging算法分别建立了矿区地表下沉盆地数字高程模型(Digital elevation model,DEM),对矿区地表沉陷进行分析;最后选取了矿区若干有代表性的监测点的开采沉陷监测值与对应的水准测量结果进行了对比分析。研究表明:监测结果与实测值的误差达到毫米级,反应出利用三维激光扫描技术不仅可快速获取矿区开采沉陷监测数据,而且可对开采沉陷进行高精度监测,对于进一步研究矿区开采沉陷规律、提高矿区开采沉陷监测效率有一定的参考价值。     

基于近景摄影测量的相似材料模拟实验自动监测方法研究

为了准确获取相似材料模型的变形数据,便捷地绘制良好的变形曲线,编写了一套相似材料模拟实验变形监测数据处理软件。主要功能包括监测点的自动识别与匹配、监测点坐标的获取与消除影像几何畸变平差、变形指标的计算与表达。使用该软件对中国辽宁南票矿区大窑沟煤矿某采煤工作面开采条件下煤层上覆岩层及地表变形与破坏相似材料模拟实验的变形数据进行获取与处理,根据监测数据分析了采空区影响下地表变形与破坏规律,取得了良好的应用效果。     

矿区桥梁变形监测的三维激光扫描技术

在桥梁变形监测中,多采用全站仪或GPS对桥上少数关键点的坐标进行单点监测,存在外业劳动强度大、效率低等不足,同时由于观测点数量有限,仅能表现桥梁部分结构下沉及移动信息,对于桥梁结构变形监测一直缺乏有效的技术手段。以位于某矿区铁路桥煤柱二块工作面、08201工作面上方的桥梁为监测对象,使用Riegl VZ-1000型三维激光扫描仪,获取了两期铁路桥加固后完整的点云数据,通过拟合关键部位重心、特征线等步骤,较为精确且全面地得到桥梁位移及倾斜信息,反映出桥梁在空间三个维度上的姿态变化。通过对桥体侧面进行精细化建模,获得桥梁结构上的变形信息,分析是由于沉降及倾斜不均匀导致桥边跨、桥拱等位置产生的弯曲、扭剪应力效果,造成桥梁结构损坏。研究表明:使用三维激光扫描技术进行矿区桥梁变形监测,丰富了桥梁变形监测中数据的展现形式,突破了传统监测方法中单点监测的限制,有助于大幅提升矿区桥梁等建筑物变形监测精度和工作效率。     

三维激光扫描技术在华亭东峡煤矿塌陷区监测中的应用

三维激光扫描技术可以获取被测区域的真实数字地表模型,能够以面状形式整体反应塌陷区的变形趋势,因此,在形变监测中的应用日益广泛。文中利用三维激光扫描技术所获取的两期点云数据进行叠加,所提取的特征点形变量与GNSS监测点成果吻合较好,验证了三维激光扫描技术监测应用的可行性和可靠性。同时,利用获取的典型监测断面和塌陷区沉降等值线图精确划定了塌陷活跃区的范围和沉降幅度,为塌陷区形变机理研究提供了科学依据。     

数字近景摄影测量在相似模拟试验中的应用研究

针对现有相似模拟实验观测方法中存在的自动化程度低、测量精度差等缺点,给出一种基于摄影测量计算机视觉方法进行相似模拟变形测量的新方法。利用普通非量测数码相机进行影像数据采集,通过在任相机平面预检校、变形监测点特征提取、影像匹配等计算步骤得出不同时期物理相似模型变形监测点的坐标。通过比较不同时期变形监测特征点坐标的变化量,计算得出物理相似模型变形情况。通过对某急倾斜煤层顶板相似材料进行模拟变形测量,试验结果表明:所应用方法与全站仪方法变形监测结果平面精度最大相差0.5mm左右,所测位移场与实际变形情况一致,满足因矿山开采引起的岩层和地表移动变形监测要求。     

三维激光扫描技术在矿山巷道变形监测中的应用

文中介绍了近年来被称为实景复制技术的三维激光扫描技术,三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据.因此,可用于获取高精度、高分辨率的数字地形模型.基于其独特的特点,分析了将三维激光扫描技术用在巷道快速变形监测中的可能性,探讨了将该技术应用在山东金岭铁矿召口矿巷道快速变形监测中的作业方法,并对可能出现的问题提出了一些初步的解决办法.     

基于点云数据特征点拼接的建筑物三维重构

随着数字测图的迅速发展,三维激光扫描技术已经应用到更多的领域。文中以中国矿业大学(北京)某办公楼为研究对象,通过三维激光扫描技术获取建筑物点云数据,采用建筑物点云数据特征点拼接方法,运用RISCAN PRO软件和三维建模软件进行了办公楼的三维重构。分析表明:通过建筑物点云数据特征点拼接方法能够提高外业工作效率,拼接精度较高,符合建筑物建模要求。     

我国矿山测量领域三维激光扫描技术的应用现状及存在问题

三维激光扫描作为一种非接触式测量技术,近年来在我国矿山测量领域得到了广泛应用,涉及了矿区边坡监测、露天矿储量管理、地表沉陷监测等方面。结合近年来的相关研究成果,系统分析了我国矿山测量领域三维激光扫描技术的应用现状,并对存在的问题进行了探讨。研究表明：矿山测量工程应用及科学研究中使用的三维激光扫描设备与配套软件以国外进口为主,国产设备与软件较少;从数据采集、处理、成果应用等方面分析,主要存在的问题有采集数据质量不佳、点云数据匹配精度有待提高、点云数据滤波算法精度不高、特殊监测领域的应用成果不明显等。在上述分析的基础上,认为该领域的主要研究方向为：①高精度的空天地一体化数据采集方案,如InSAR、LiDAR、倾斜摄影测量与地面三维激光扫描技术相结合;②具有自主知识产权的点云数据处理软件开发,包括点云数据智能匹配算法、智能化高精度点云数据滤波算法等;③三维激光点云数据后期成果应用,包括面状地物变形监测理论与方法、大数据技术与人工智能技术相结合的三维激光扫描实时动态监测方法。总体来说,进一步推进三维激光扫描技术在我国矿山测量领域的应用,有助于大幅提升相关工程技术人员的空间三维数据处理能力,进而提高工作效率。     

基于量子神经网络拟合法的矿区地表变形监测

矿区地表变形监测受到矿区地质构造条件、开采规模、采矿工艺等因素的影响,目前常规的矿区地表变形监测方法具有流程繁琐、工作量大、监测精度低等不足,为此,提出了一种基于量子神经网络拟合法的矿区地表变形监测方法。该方法通过将矿区监测点x、y坐标作为神经网络输入层神经元,将监测点的高程异常量（ξ）作为神经网络的输出层神经元,经多次迭代获得最优解。基于某矿区GPS监测数据,分别采用二次多项式拟合、BP神经网络拟合以及所提方法进行对比试验,并引入内、外符合精度作为各方法拟合精度的评价标准,结果表明：对于不同分布的监测点以及不同数量的监测点,所提方法相对于其余2种方法而言具有较高的内、外符合精度及较小的残差,对于提高矿区变形监测精度有一定的参考价值。     

三维激光扫描技术在沉陷监测中应用问题探讨

为了研究三维激光扫描在沉陷监测中应用的可行性、监测精度以及参与求参点的密度,采用三维激光扫描仪对开采引起的地表沉陷进行了观测,得到了整个区域的下沉值,通过设置部分固定测点,得到水平移动值.对这些数据,基于概率积分模型,使用非线性最优化方法求取了参数.研究结果表明:三维激光扫描可以应用于沉陷监测,获取沉陷盆地;监测精度可以达到毫米级,满足沉陷监测的要求;当采样间隔与采深之比达到2%时,即可求得稳定的与下沉值相关的参数,通过在工作面4个角点分别设置2～3个固定测点可获得水平移动系数.     

琅琊山铜矿地下采矿对复杂地表环境安全影响研究#br#

为分析琅琊山铜矿地下采矿对矿区地表复杂的建（构）筑物造成的影响，建立了地表地形和地下开采模型，采用数值模拟方法对矿山地下采矿造成的地表沉降变形进行模拟，得出地表最大沉降值为48.4 mm，且各个沉降区域分布扩展较为均匀，倾斜变形、曲率及水平变形最大值均小于允许指标。采取模拟监测的方法，通过布置主监测线和辅助监测线来获得监测数据，对沉降变形进行修正。主监测线最大沉降值为45.99 mm，辅助监测线监测结果与主监测线监测结果相近。研究结果表明，沉降最大区域附近属于均匀变形，开采对地表建(构)筑物安全影响较小，同时也为矿山开展地质灾害防治工作提供了理论依据。     

采空区三维激光扫描变形监测试验研究

在成功研制采空区三维激光扫描变形监测系统的基础上,为了验证该系统的量程、精度、变形监测效果,选择中矿金业阜山矿1661采空区作为工业试验场地进行试验。试验结果表明,该系统的测距量程达到83m,测量精度达到±2cm,对采空区变形监测效果良好,为采空区稳定性评价、提高采空区的变形监测效果提供新方法。     

高水膨胀材料条带充填开采研究

详细介绍了高水膨胀材料的特性及应用效果。根据王庄煤矿五采区的地质采矿条件,结合关键层理论,提出了条带充填开采方案,并进行了相关参数的设计,确定充填步距和充留宽度。分别设计了面积充满率为52%,62%和73%三种方案,地表移动计算结果表明:三种方案地表下沉均控制在200mm以内,水平变形控制在1mm/m以内,通过采用高水膨胀材料条带充填能有效控制地表移动和变形,保护地表建(构)筑物。     

三维激光扫描技术在矿山开采边坡形变监测中的应用

针对某铁多金属矿山开采边坡存在部分区域滑塌的基本现状，为及时分析边坡是否存在大规模形变灾害，使用三维激光扫描技术对该边坡进行形变监测研究。结果表明，三维激光扫描技术较好地弥补了传统单点监测模式的弊端，能够从不同时段DEM叠合图中判断形变的运动方向以及形变量大小，更好地预判形变运移方向以及演化规律；通过边坡形变监测对比，不同的DEM模型存在较明显的变化，共识别出5处微小形变区域，经过实地勘察后，与实地形变特征是吻合的，说明选择并使用该方法是合理的，能够识别出微小形变，可以在矿区其他边坡监测中推广使用。     

矿区开采沉陷预计的Geomagic法

利用三维激光扫描技术监测矿区开采沉陷,效率较高,但观测点云数量大、处理困难,目前缺乏成熟的软件进行矿区点云数据分析。为有效处理沉陷区的点云数据并实现沉陷区3D比较、剖面分析和开采沉陷预计参数求取,提出了一种矿区开采沉陷预计的Geomagic法。以某矿为例,首先利用Geomagic Studio软件建立了矿区数字地面模型(Digital terrain model,DTM);其次研究了开采沉陷发生前后的矿区数字地面模型3D对比方法,利用Geomagic Qualify软件分析得到沉陷区地表下沉三维视图;然后对地表下沉三维视图进行了剖面分析,提取走向方向与倾向方向的剖面点下沉值;最后利用剖面点下沉值求取了开采沉陷预计参数,并计算了剖面点的下沉预计值,将下沉预计值与提取的下沉值进行了对比分析,可知下沉拟合准确度达到92%,表明计算出的开采沉陷预计参数具有较高的精度,对于进一步推动三维激光扫描技术在矿区开采沉陷监测预计方面的应用有一定的参考价值。     

金属矿山地下矿山开采对地表建筑物稳定性影响分析

地下矿山开采过程中产生的采空区会引起地表变形,不同采矿工艺和采矿方法对地表影响范围及影响程度存在差异。对比研究了多种地表变形预测方法,采用数值模拟的方法对某铜矿的开采过程中建筑物地表进行了分析,得到了开采过程中的建筑物地表的变形规律,并对建筑物的稳定性影响范围及大小进行分析,结合相关规范进行了判别与论证得出,采用数值模型地表布置监测点的方法,可以有效的对需要研究的每个建筑物所在位置进行独立的深入的分析其地表变化情况,同时也可以得到大量相关数据,数值模型上布置监测点的方法对于相似矿山地表建筑物稳定性分析具有一定的借鉴意义。