基于地面三维激光扫描的变形监测点分析

地面三维激光扫描测量可以快速、全面地获取被监测对象的海量三维点云数据,其应用领域已经扩展到变形监测领域.通过分析三维激光扫描标靶点的变形及其精度评价,采用三次样条函数对三维点云数据进行插值来寻找变形同名点,进行变形数据的处理和分析.实验结果表明,此数据处理方法在一定精度上能满足变形监测的要求.     

基于点云数据的隧道变形分析系统研究

针对隧道施工监测内容,以三维激光扫描仪获取的点云数据为基础,研究隧道点云中轴线和连续断面的提取、隧道断面拟合、隧道超欠挖判别、监测报表生成等关键算法,以AutoCAD为平台、Excel为数据容器,运用VBA语言进行软件二次开发,形成包括点云数据转换、隧道断面分析和监测数据整理功能的隧道点云数据变形分析系统.使用结果表明...     

顾及最佳搜索邻域的三维激光扫描变形监测方法

为了满足三维激光扫描精准形变监测的需求,针对三维激光扫描点云数据处理的最邻近点搜索模型,提出了一种定量确定最佳搜索邻域的方法,并利用实际工程案例和现场模拟手段,通过联合实验加以验证。结果表明,该方法对利用三维激光扫描来提取工程局部变形的准确性具有较大提高,有利于进一步发挥三维激光扫描技术在变形监测中的作用。     

改进坡度的数学形态学非地面点云去除算法研究

针对传统点云滤波算法在对大规模无序点云进行非地面点去除时,存在滤波结果误差较大且滤波效率较低的问题,提出一种基于坡度的数学形态学改进滤波算法.该算法首先对点云数据坡度值进行分析,选用二阶差分模型计算格网内坡度值,然后根据最大坡度设置高差阈值,与形态学滤波前后的高差值比较,分离出非地面点.为了验证算法的有效性,选用两个不同区域的无序点云数据进行实验.结果表明:改进算法能较好地以真实局部地形坡度为依据,对地物较多、地形较复杂的区域准确、高效地分离出非地面点,并且能有效保留原始地形特征,且误差相比其他方法较小.     

基于Tin改进的LiDAR滤波算法

现有典型的基于Tin的滤波算法只对本格网内的数据进行处理,没有考虑邻近地形的影响,使得滤波处理不能取得很好的效果。本文以待处理格网为中心,将待处理格网最低点与领域格网最低点构成三角网,再对格网内的数据与所在三角形的三个顶点进行比较,判断是否符合阈值来确定是否为地面点。实验的结果表明对改进后的三角网迭代的算法大大改善了滤波效果,提高了滤波处理结果的准确性。     

建筑物三维激光扫描点云的粗差剔除研究

通过三维激光扫描测量技术快速获取建筑物3D空间数据,是当前数字城市建设的研究内容。针对建筑物平面特征较多的特点,在总结三维激光扫描点云粗差剔除算法的基础上,探索稳健平面拟合算法,对点云数据中有用信息的提取提出一种粗差剔除方案。通过对一组建筑物的三维激光扫描点云原始数据进行粗差剔除测验,证实了方案的可行性和可靠性。对三维激光扫描在数字城市建设中的应用进行了一定的探索。     

一种呈轴向分布的三维激光扫描点云数据的建模算法研究

基于三维激光扫描点云数据的空间实体三维建模是当前的研究热点.传统的三维建模算法均将扫描点视为固定框架点,在点位不动的条件下完成空间实体的建模.随着现代测量技术的快速发展,测量精度越来越高,甚至出现了精度过剩的现象,而实际的空间分析精度又普遍低于测绘成果,围绕这一特点,针对总体上呈轴向分布的三维激光扫描点云数据,提出了一种新的三维建模算法,在不影响视觉效果和空间分析精度的前提条件下,该算法将扫描点沿着轴线方向在一定的范围内进行移动,并以扫描点移动后的点位进行空间实体建模.该算法具有一定的创新性,同时实验证明了该算法的正确性和可行性.     

基于隧道点云数据的超欠挖检测应用研究

隧道中检测超欠挖的传统方法效率低且结果受布设测点个数影响,将三维激光扫描技术应用于隧道超欠挖检测中可提供快速有效的测量结果。首先,介绍隧道中三维点云数据的采集及点云数据处理方法;其次,将常用曲线拟合中的三次B样条曲线拟合方法推广到可应用于隧道曲面拟合中的双三次B样条曲面拟合,提出基于设计面外法线方法求解隧道超欠挖检测;最后,结合浙江省内某一在建铁路隧道工程实例,对隧道K136+200~K136+260里程段进行超欠挖分析,将分析结果与现场全站仪检测结果进行对比。结果表明:三维激光扫描技术检测结果更接近真实情况,可广泛应用于隧道超欠挖检测。     

一种基于多视倾斜影像的PMVS改进算法

针对PMVS算法在多视倾斜影像密集匹配中的不足,结合城市三维建模的物方特点,将高程约束条件、聚类分析方法和候选影像排序策略引入其中,并用格网扩散代替原算法中的六方向扩散,从而形成了一种适合大倾斜影像的PMVS改进算法。实验结果表明:提出的改进算法能有效限制初始匹配的种子点个数,较大程度提高种子点的精度和质量,减小后续扩散和滤波的不确定性,使最终获得的点云个数增加78%,点云漏洞明显减少,甚至消失,为DEM生产和城市三维建模提供了一种新的技术手段。     

基于无人机影像匹配点云的土石方量计算

针对传统土石方量测量中存在受地形限制、耗时费力、成本高等问题,提出一种基于无人机影像匹配点云的土石方量计算方法。使用单镜头多旋翼无人机获取玉林市某矿山区域范围内正射影像与倾斜影像,借助Pix4Dmapper软件对无人机影像进行处理与分析,提取矿山地表三维点云数据;利用布料模拟点云滤波算法对所获取的点云数据进行滤波处理,进而分离非地面点与地面点;同时利用局部多项式插值算法对地面点云缺失区域进行插值拟合,生成更加准确的地形特征;利用EPS软件对点云成果进行分析,计算矿山现状开采范围内的土石方量值。结果表明：基于无人机影像匹配点云的土方量计算所得结果与GNSS-RTK实测结果差值比为1.9%,计算方法具有可行性与可靠性,可作为土石方量计算新方法。     

基于徕卡Scanstation 2获取校园三维点云数据的研究

三维激光扫描技术作为一项新的测量技术,可以快速、高效、准确地获取测量目标的高精度点云数据,为测量数字化的发展提供了必要条件.文中主要介绍三维激光扫描技术的优点,并以黑龙江工程学院教学综合楼为例,阐述三维点云数据获取、数据处理的基本方法,验证将三维扫描技术用于校园可视化的可行性.     

Large-scale deformation monitoring in mining area by D-InSAR and 3D laser scanning technology integration

Large-scale deformation can not be detected by traditional D-InSAR technique because of the limit of its detectable deformation gradient, we propose a method that combines SAR data with point cloud data obtained by 3D laser scanning to improve the gradient of deformation detection. The proposed method takes advantage of high-density of 3D laser scanning point cloud data and its high precision of point positioning after 3D modeling. The specific process can be described as follows: first, large-scale deformation points in the interferogram are masked out based on interferometric coherence; second, the interferogram with holes is unwrapped to obtain a deformation map with holes, and last, the holes in the deformation map are filled with point cloud data using inverse distance weighting algorithm, which will achieve seamless connection of monitoring region. We took the embankment dam above working face of a certain mining area in Shandong province as an example to study large-scale deformation in mining area using the proposed method. The results show that the maximum absolute error is 64 mm, relative error of maximum subsidence value is 4.95%, and they are consistent with leveling data of ground observation stations, which confirms the feasibility of this method. The method we presented provides new ways and means for achieving large-scale deformation monitoring by D-InSAR in mining area.     

高精度点云模型畸变补偿方法

点云模型的准确获取与畸变补偿是三维激光扫描技术检测零部件的关键. 提出一种通过畸变补偿获得高精度三维点云模型方法. 利用线激光重构零部件三维点云模型,对模型中存在的夹角误差进行畸变补偿,实现高精度的点云数据获取. 搭建试验平台,选取仪表部件、双层孔件及栅极组件等不同材质及结构的试验对象,通过对比分析发现,畸变补偿后的均方根差分别减少0.009、0.036、0.024 mm. 结果表明点云模型畸变补偿方法有效,同时具有很好的通用性.     

基于点云数据三维重建方法的研究

由于三维激光扫描仪采集的点云数据是离散的,这些离散的点云数据由于分辨率有限,缺少灵活性,导致无法满足对实际场景重建出具有几何精确性的模型。为解决上述问题,用Delaunay三角化方法构造网格逼近物体的i维表面模型,把离散的点云数据连续化生成表面模型来模拟场景,实验证明该方法有效。     

基于逆向工程的汽车轮胎挡泥罩温控形变检测技术研究

汽车轮胎挡泥罩结构复杂,曲面很多,采用传统方法无法检测其温度发生变化时的形变。通过对汽车轮胎挡泥罩的温控形变检测实验,提出将逆向工程技术运用在其检测技术方法中,采用三维激光扫描仪Handyscan3D获取轮胎挡泥罩点云数据,将轮胎挡泥罩点云数据进行预处理,进而利用NURBS方法在CATIA V5软件平台上重构轮胎挡泥罩三维模型。就逆向结果对比标准数据进行精度分析,获得符合精度要求的轮胎挡泥罩拟合精度,确立该检测技术的正确性及实用性,并在此基础上进行形变后的汽车轮胎挡泥罩检测以获取其温控形变参数。     

Monitoring slope deformation using a 3-D laser image scanning system: a case study

An ILRIS-36D 3-D laser image scanning system was used to monitor the Anjialing strip mine slope on Pingshuo in Shanxi province. The basic working principles, performance indexes, features and data collection and processing methods are illus-trated. The point cloud results are analyzed in detail. The rescale range analysis method was used to analyze the deformation char-acteristics of the slope. The results show that the trend of slope displacement is stable and that the degree of landslide danger is low. This work indicates that 3-D laser image scanning can supply multi-parameter, high precision real time data over long distances. These data can be used to study the distortion of the slope quickly and accurately.     

Monitoring slope deformation using a 3-D laser image scanning system:a case study

An ILRIS-36D 3-D laser image scanning system was used to monitor the Anjialing strip mine slope on Pingshuo in Shanxi province.The basic working principles,performance indexes,features and data collection and processing methods are illustrated.The point cloud results are analyzed in detail.The rescale range analysis method was used to analyze the deformation characteristics of the slope.The results show that the trend of slope displacement is stable and that the degree of landslide danger is low.This work indicates that 3-D laser image scanning can supply multi-parameter,high precision real time data over long distances.These data can be used to study the distortion of the slope quickly and accurately.     

一种基于分布式并行模型的海量机载LiDAR点云数据快速滤波方法

机载LiDAR点云数据是遥感大数据的重要组成部分,基于单机的处理算法已经无法满足海量点云数据处理的要求.首先,针对现有单机多级移动曲面拟合滤波算法存在粗差和拟合曲面精度不高的问题,提出适合海量机载LiDAR点云数据滤波的多级多窗口移动曲面拟合滤波算法(WHMCFA);其次,设计并实现基于MapReduce的PWHMCF...     

Application of laser scanning for rock mass characterization and discrete fracture network generation in an underground limestone mine

Terrestrial laser scanning(TLS) is a useful technology for rock mass characterization. A laser scanner produces a massive point cloud of a scanned area, such as an exposed rock surface in an underground tunnel,with millimeter precision. The density of the point cloud depends on several parameters from both the TLS operational conditions and the specifications of the project, such as the resolution and the quality of the laser scan, the section of the tunnel, the distance between scanning stations, and the purpose of the scans. One purpose of the scan can be to characterize the rock mass and statistically analyze the discontinuities that compose it for further discontinuous modeling. In these instances, additional data processing and a detailed analysis should be performed on the point cloud to extract the parameters to define a discrete fracture network(DFN) for each discontinuity set. I-site studio is a point cloud processing software that allows users to edit and process laser scans. This software contains a set of geotechnical analysis tools that assist engineers during the structural mapping process, allowing for greater and more representative data regarding the structural information of the rock mass, which may be used for generating DFNs. This paper presents the procedures used during a laser scan for characterizing discontinuities in an underground limestone mine and the results of the scan as applied to the generation of DFNs for further discontinuous modeling.     

基于Kalman滤波下的高铁隧道沉降变形评估方法

在进行高铁隧道沉降变形评估时,由于隧道的沉降量小,受随机噪声干扰较大,使得原始监测数据的沉降曲线波动较大,出现尖端点现象。本文运用 Kalman 滤波对原始监测数据进行去噪,根据经过去噪后的原始监测数据进行隧道沉降变形评估。工程实例对比分析表明,经过Kalman滤波去噪之后,可有效地消减原始监测数据中的随机噪声,使沉降曲线更平滑且更逼近真实沉降情况;基于Kalman滤波下的沉降变形评估的相关系数及可靠性较传统的评估方法有所提高,该评估方法在高铁隧道沉降变形评估中体现出更好的优越性及较好的应用效果。