基于粗糙度的边坡开挖质量多维评价方法

边坡开挖与质量评价是水利工程建设中的关键环节,如何高效、全面、直观地对开挖工程质量进行评价是工程建设各方关注的问题。针对水利工程边坡开挖过程中数据采集、处理效率低及指标不完整的问题,结合规范中的质量评价指标,利用设计基准数据及三维激光扫描获取的开挖面点云数据,引入粗糙度的概念分别构建一维断面线比值、二维开挖面测点超欠挖值及方差、三维表面投影比等多维度的质量评价指标,同时开发了边坡质量评价系统,以对开挖边坡进行综合评价。最后,通过对某工程实例分析表明,上述多维度的指标能够全面直观地反映开挖质量情况,通过评价系统能为边坡开挖现场质量评价与控制提供实时、全面的信息支撑。     

水电站边坡开挖质量控制系统的开发与应用

为了提高水电站边坡开挖质量控制的精细化程度并实现信息化管理,将基于三维激光扫描获取的海量高精度点云数据运用到边坡开挖质量控制中。根据边坡开挖质量控制理论,在系统分析用户需求的基础上,采用结构模块化设计方法和软件开发技术设计并开发了水电站边坡开挖质量控制系统。系统由数据录入、开挖面数据分析、开挖面剖面分析、事故查询和统计报表5个模块组成,可实现边坡开挖全过程质量控制信息的实时、动态和交互式查询。某水电站边坡开挖质量控制现场管理应用结果表明,系统运行结果真实可靠,可为边坡开挖质量控制与现场管理提供信息支撑,辅助工程技术人员及时采取相关质量控制措施。     

地面三维激光扫描技术在险工护岸监测中的应用分析

三维激光扫描技术又称实景复制技术,是无合作目标的自动化快速测量系统。在险工护岸监测中,高密度测量技术和非接触测量手段大幅提高了特定区域测量的成果精度和工作效率[1]。通过实例对三维激光扫描系统获取的点云密度和精度进行分析,阐述其在险工护岸监测工作中的可行性;通过配准处理后的点云数据完成高精度数字地面模型的建立,可为科学决策提供有力的数据支撑。     

多片点云数据拼接处理技术的研究

在利用三维激光扫描技术进行逆向建模过程中,点云数据的质量直接决定着模型的质量,而多片点云数据拼接处理的优劣又影响着点云数据的质量。通过对多片点云拼接原理的研究,提出了不贴反光片的"三点法"拼接处理方法,该方法只需找出多测站扫描的点云数据中的三个公共点可进行点云数据处理,解决了以往的"三点法"处理手段下建筑物必须贴反光片的难题。利用该方法首次对大型钢桁架桥梁的点云数据拼接处理,拼接完成了该大桥的完整点云数据模型,其精度满足逆向建模的精度要求。更多还原     

三维激光扫描技术在溧阳抽水蓄能电站变形监测中的应用

溧阳抽水蓄能电站在上库放空检查中,首次使用三维激光扫描技术对上水库面板、库底248 m平台及防浪墙进行点云数据的采集,并建立相应的三维数据模型。利用全站仪对上库部分测点的测量数据对点云进行了精度验证,点云数据真实有效、精度可靠,可为后期水库的变形监测提供基础数据。     

基于地面三维激光扫描系统的水利水电施工测量方法研究

与传统水利水电施工测量方法相比,地面三维激光扫描系统能够实现全天候实时观测,同时具有无须接触目标物、快速高效以及精度准确可靠等优点。基于三维激光扫描技术,可快速获得被测物体的点云数据并实现逆向三维场景重构,为精确构建地形图、工程量精准计算以及边坡、洞室超欠挖校核等提供全新技术方案。目前,地面三维激光扫描系统已在白鹤滩水电站施工测量中得到广泛应用,基于该系统测量数据的计算结果均能满足水利水电工程各项规范要求,具有良好推广应用前景。     

地面三维激光扫描技术在山洪灾害调查评价中的应用

利用地面三维激光扫描技术快速、远距离获取人员无法到达的复杂山丘区的高分辨率、高精度的点云数据的优势,提出了将地面三维激光扫描技术应用于山洪灾害调查评价工作的技术路线和解决方案。以云南轿子山小流域的山洪灾害调查评价应用为例,详细论述了地面激光扫描技术快速高效获取小流域及沿河村落的激光点云数据、基于多尺度维度特征的激光点云数据分类、断面数据获取、高精度DEM制作以及地形图制作等方法,编制了应用于山洪灾害现场调查的专用激光点云数据处理软件。案例应用表明,地面三维激光扫描技术获取数据速度快、精度高,为无资料地区山洪灾害分析评价提供了高精度数据支撑,能够满足山洪灾害调查评价的工作要求,该技术在即将开展的全国山洪灾害调查评价工作中将发挥巨大作用,具有较大的应用前景。     

影像建模和激光扫描技术融合在溶洞建模的研究与实践

由于溶洞的结构复杂和环境的特殊性,较之传统手工测绘技术,三维激光扫描技术具有高精度、高效、高密度数据获取优势。该技术虽能快速获取溶洞整体的三维点云数据,但由于激光点云精度的局限性,未能达到对溶洞内部分石刻和雕塑的扫描要求。针对该问题,采用了三维激光扫描和影像建模技术融合的方法以达到优势互补。介绍了2种技术各自的优势和特点,从其工作原理和数据获取、数据处理流程入手,研究通过技术融合的方法重建溶洞三维立体模型,最后评估分析了配准后模型的接缝偏差。研究结果表明该方法能够高效率地建立效果逼真,且满足不同精度要求的三维溶洞模型,验证了三维激光扫描技术和影像建模融合应用于溶洞建模和测量的可行性。     

顾及光束入射角的点云点位精度评定模型研究

传统的三维激光点云单点定位精度评定模型仅通过测距值、测角值及仪器的测距、测角精度对点位精度进行评价,但当物体外观呈现不规则形状时,会对入射光束的反射路径、强度等产生影响,进而影响点云数据的质量,因此传统模型对点位精度的评价是不全面的。故从目标物体的外观形状对扫描精度的影响入手,提出顾及光束入射角的点位精度评定模型,用于定量评价点云数据质量,并通过实验分析,验证该模型的可行性。     

TLS在建立高精度DEM中的应用

 介绍了高精度DEM数据采集的新技术。应用地面三维激光扫描Terrestrial Laserscanning（TLS）系统对小流域进行扫描获取点云数据,经分析处理生成高精度DEM,并对拼接误差进行评价。实践表明,三维激光扫描系统适用于小流域高精度DEM数据采集。     

Slope excavation quality assessment and excavated volume calculation in hydraulic projects based on laser scanning technology

Slope excavation is one of the most crucial steps in the construction of a hydraulic project. Excavation project quality assessment and excavated volume calculation are critical in construction management. The positioning of excavation projects using traditional instruments is inefficient and may cause error. To improve the efficiency and precision of calculation and assessment, three-dimensional laser scanning technology was used for slope excavation quality assessment. An efficient data acquisition, processing, and management workflow was presented in this study. Based on the quality control indices, including the average gradient, slope toe elevation, and overbreak and underbreak,cross-sectional quality assessment and holistic quality assessment methods were proposed to assess the slope excavation quality with laserscanned data. An algorithm was also presented to calculate the excavated volume with laser-scanned data. A field application and a laboratory experiment were carried out to verify the feasibility of these methods for excavation quality assessment and excavated volume calculation. The results show that the quality assessment indices can be obtained rapidly and accurately with design parameters and scanned data, and the results of holistic quality assessment are consistent with those of cross-sectional quality assessment. In addition, the time consumption in excavation quality assessment with the laser scanning technology can be reduced by 70%e90%, as compared with the traditional method. The excavated volume calculated with the scanned data only slightly differs from measured data, demonstrating the applicability of the excavated volume calculation method presented in this study.     

基于三维激光扫描技术的高边坡岩体结构调查

三维激光扫描技术作为一种新型的测绘技术,运用于岩体结构调查时突破了传统的单点测量法,更易宏观把握结构面的产状。在对三维激光扫描原理和基本工作步骤介绍的基础上,以西南某水电站右岸坝肩高边坡的为例,通过对设站位置的布设、坐标转换误差的校核、结构面产状的提取、结构面的分组和裂隙网格的生成等几个方面的介绍,阐述了激光扫描技术在水电站高边坡岩体结构调查中的应用,最后提出了该技术在高边坡岩体结构调查中的优缺点和发展前景。     

基于移动平均法的危岩点云数据处理及变形分析

传统危岩监测存在布点困难、效率低等不足,而三维激光扫描技术因采用非接触测量而可快速获取点云数据,但数据处理是难点。提出了一种基于移动平均法的危岩点云数据处理方法以提高变形识别率。首先根据危岩节理特征构造新的空间坐标系,使得某一轴向可直观反映危岩主要滑移方向,再通过曲面拟合计算移动窗口内的特征点,有效缩减了点云数据,在此基础利用ICP算法搜索对应点。依托温州某隧道工程,分析开挖边坡出现的危岩沿潜在滑移方向的位移,结果表明该方法极大提高了危岩变形识别的正确率,危岩在两次监测时间内存在约10 mm的变形,需采取一定的防治措施。     

三维激光扫描技术在新建水库库容计算中的应用

三维激光扫描技术作为一种全新的高精度测绘技术,可以快速、精确、数字化地测量目标物的三维数据,从而得到了全新的研究和应用。本文简单介绍了三维激光扫描技术的工作原理,并结合清远抽水蓄能电站上水库,阐述了现场扫描、点云拼接及虑噪、三维建模的过程。结果表明,将三维激光扫描技术应用于新建水库库容的计算,能够更为准确地测量地形,提高库容计算精度。     

三维激光扫描技术在面板堆石坝挤压边墙变形监测中的应用

为了分析挤压边墙的变形特性对混凝土面板的施工及应力变形影响,首次采用瑞士徕卡公司生产的ScanStationP40扫描仪对涔天河面板堆石坝挤压边墙进行3期扫描,将第1期扫描点云数据作为基准数据,将第2期、第3期扫描的点云数据分别与基准数据进行对比分析来获取挤压边墙的变形特性,然后与同期挤压边墙上的棱镜实测数据对比分析。结果表明挤压边墙中上部呈向下游位移的趋势,而下部呈向上游位移趋势;基于三维激光扫描的挤压边墙顺河向位移变化区域大于棱镜实测顺河向位移变化区域;挤压边墙中上部沉降较大,两岸沉降较小,挤压边墙处于变形发展阶段,尚不适合进行面板施工;2种监测手段得到的挤压边墙变形趋势基本一致。说明利用三维激光扫描技术对面板堆石坝挤压边墙表面变形进行监测是可行的,可为类似工程提供参考。     

三星堆月亮湾城墙遗址覆土方量计算

利用三维激光扫描技术获取三星堆月亮湾城墙遗址区高精度三维激光点云,实现了任意边界挖填方量的精确计算。采用IDL编制了海量激光点云存储与管理软件LIDARVIEW,应用海量激光点云网格分块技术和动态四叉树空间索引方法实现了海量激光点云数据的存储与管理。提出基于网格分块的地表植被和建筑物的自动过滤技术,建立三星堆月亮湾城墙遗址现状地表的DEM模型。结合三星堆月亮湾城墙遗址的覆土设计方案,得到月亮湾城墙遗址覆土后地表DEM数据和覆土四周边界数据。最后利用覆土前后地表的DEM数据,对三星堆月亮湾城墙遗址覆土方量进行计算。工程实例表明,该方法可以快速、高效地解决复杂工程的挖填方的方量计算。     

基于深度图像的点云边界点提取

三维激光扫描技术可以快速获取海量数据,如何提取数据中的点云边界点是一个重要的研究课题。先将三维点云坐标数据转换成深度图像,然后逐点比较深度图像中每个采样点及其邻域点的距离变化,通过赋分计算判断该点是否为点云边界点并进行边界点分类。利用两个场景的点云数据对该算法的效果进行检验,实验中该算法基本能正确提取物体边界点并作分类,具有一定的实用性。更多还原     

基于三维激光扫描的地下洞室危岩体识别与监测技术

采用三维激光扫描技术对白鹤滩左岸地下厂房进行全域扫描建模,定量获取了已掉落块体的空间位置、形状、体积等信息,识别和监控潜在失稳块体,并结合地质力学特性,基于块体空间变形监测结果初步分析了其潜在失稳破坏机理。结果表明三维激光扫描技术可为地下洞室群危岩体的全域无接触识别、监测提供新途径,具有较高的应用价值与广阔前景。