基于变形轮廓线跟踪的结构整体变形监测方法

传统的结构变形监测通常依据数个"独立点"的变形观测数据,尚未全面把握结构整体及各个部分的变形分布,特别对于大型结构物,测量点众多,难以获得能够表征结构整体及局部安全状况的变形信息。针对该问题,提出一种基于图像透视变换和图像边缘检测处理技术的结构整体变形监测方法。针对桥梁等大型结构物周边地形地貌较为复杂,往往难以获取结构物立面正轴投影的数字图像问题,提出通过图像透视变换来间接获取结构物正视投影,使之较好反映结构物立面轮廓线形;考虑结构物轮廓线由于结构自身或外界原因可能存在局部缺陷的问题,提出基于影像轮廓线叠差算法消除边界局部缺陷影响的处理方法,使之较好地获取结构物整体连续变形;分别采用Sobel,Prewitt,Roberts,Log,Canny这5种边缘检测算子对结构正视投影图像进行边缘检测处理,得出Log边缘检测算子在结构整体变形监测中应用效果较好,边缘检测处理结果较为理想。将该变形监测方法应用到钢桁-混凝土组合梁的加载试验中,对各级加载工况下的试验梁全梁影像进行处理,并分别与传统"点式"测量(百分表)进行对比,结果表明通过该方法可获取试验梁全梁向的整体变形,具有较好的精度和可靠性,相比较于"点式"测量能更好地体现试验梁的整体位移和变形分布。     

基于点云模型的桥梁构件形态变化趋势识别与分析

为准确识别桥梁运营期间关键构件的几何形态及其变化趋势,提出一种基于点云模型的构件形态识别方法。该方法利用激光扫描与点云模型拼接技术,建立运营期间桥梁结构的精细化三维数字模型,通过对构件的时空变化趋势进行跟踪,进行桥梁结构力学现状的判断及发展趋势的预测。以7座独柱墩桥梁的倾覆评估为例,采用三维激光扫描得到的点云模型,识别各桥支座转角、主梁相对支座侧移及整体结构行为变化,并通过2年跟踪得到主梁侧向倾覆的趋势。识别结果与常规检测数据及外部荷载特征一致。该方法可实现桥梁构件几何形态的远距离识别和整体结构行为变化的快速跟踪,为桥梁的安全预警提供合理依据。     

三维激光扫描技术在公路隧道施工监测中的应用研究

以某一隧道工程施工监测为对象,提出一种基于三维激光扫描技术的隧道断面变形监测。采用隧道外强制对中装置,将测量控制装置置于墙体有效的避免控制点变形而影响测量精度;采用全局拼接方法,通过在隧道两端设定标靶,实现点云各点三维坐标属性、反射强度、三维真彩色信息集合;通过隧道分割,根据三维不变矩平移旋转稳定特性,提取隧道中轴线姿态;利用MDP法(最小距离投影算法)进行隧道断面三维变形计算,确定隧道收敛和扩张变形量。通过降低区段选取长度,对区段间的点云信息抽稀,降低点云的密度。对比未进行抽稀和局部测量的激光扫描数据,可以发现采用该方式有效降低了监测过程中变形信号的标准差,缩短了计算量,提高了测量精度。     

桥梁变形监测方法应用研究

在公路安全监测中,桥梁安全监测最为重要、也最应重视。文中在总结国内外常用桥梁变形监测方法及应用的基础上,对传统监测方法、3S变形监测方法、测量机器人监测法和三维激光扫描监测法等进行了综合比较、分析,并指出了桥梁变形监测技术的发展需求。     

快速摄影测量系统在观测桥梁震动变形中的应用

常规的大地测量方式无法实现桥梁动态变形监测,针对常规变形监测手段的缺陷,采用非量测数码相机和数据处理软件组成的快速摄影测量系统对桥梁进行瞬间实时变形监测:首先布设控制点和变形观测点,其次用经过检定的数码相机对桥梁进行拍摄,得到承载变形信息的照片;最后根据空间时间基线视差法完成数据的解算,并以图形的形式展现结果。数据表明:快速摄影测量系统对桥梁进行变形观测,操作简便,可以同时观测多个变形点,成果精度达到3/1 000。快速摄影测量系统实现了数据的采集、处理、显示一体化,满足了工程技术人员的需要,并且能够为桥梁安全的快速决策提供技术支持。     

公路浅表型滑坡检测技术选用及施工技术应用研究

在采用三维激光扫描技术的同时与全站仪技术进行对比,相比于传统测量方法和仪器,在很多方面,三维激光扫描仪均占优势,通过配套软件处理数据后,成果图更加直观形象,可将目标特征更正确的反应出。相比于全站仪测量结果,三维激光扫描仪误差可达到毫米级的精度。在进行每一期的观测时,通过比较相邻两期数据的变形量,可将误差对形变量的影响抵消。使用HD3LSSENE软件处理数据,可得到滑坡变形值,与同期全站仪获取的数据比较,结果表明,三维激光技术监测所得的变形情况与实际情况基本相符,能将数据滑坡变形趋势数据,应用三维激光扫描技术可为监测滑坡变形提供一定的参考。采取抗滑挡墙的施工技术对滑坡进行防治,在墙身、基础等砌筑好后,将其用草袋覆盖好,及时洒水进行养护。     

三维激光扫描技术在隧道变形与断面检测中的应用研究

传统的隧道变形监测手段主要是对部分点和断面的数据进行提取,存在工作量大、效率低、数据少等缺点。三维激光扫描技术可集成隧道安全与质量信息,一次扫描即可准确建立隧道三维矢量模型,精确得到隧道的整体变形和轮廓信息。以桐庐隧道为依托,研究三维激光扫描技术在山岭隧道变形监测中的应用,得到以下结论:当激光扫描入射角大于60°时,扫描误差急剧增大,可根据入射角及隧道内径确定最大测站间距;为降低隧道累计拼接误差导致的模型整体偏移,应采用首尾控制点双控技术;采用单点面域分析法,可提升监测数据的可靠性;采用点云及模型套接技术,可快速实现对隧道三维变形、支护侵限、二次衬砌厚度的评估,大大提升隧道数据采集与分析的效率。     

基于GPS(RTK技术)的江顺大桥空间位移变形监测系统

随着全球定位技术的发展,空间位移监测已被广泛应用于桥梁结构的安全与健康监测。该系统可以实时测量地球表面点的三维坐标,并使用差分定位,精度高达厘米,并且不受天气和能见度条件的影响。本文介绍了江顺大桥结构安全与健康监测系统,介绍了桥梁空间变形监测的技术特点和监测方案设计。根据建立的结构自动化实时监测系统,对从桥梁各结构监测点得到的数据进行统计分析。结果表明,全球定位技术可以实现对桥梁空间变形的实时动态监测和状态评估。     

三维激光扫描技术在桥梁变形监测中的应用

近年来,随着三维激光扫描技术的发展,该技术被广泛地应用于工程建设中。与传统变形监测技术相比较,该技术具有精度高、实时性好、智能化和自动化程度高的特点,从而使监测工作更加全面、有效。本文综述了三维激光扫描技术在桥梁变形监测方面的应用现状,通过与传统变形监测方法相比较,分析出其技术优势,以及该技术在分析变形时常用的方法及原理,最后对三维激光扫描技术应用于桥梁变形监测中的优势做了简要分析。     

三维激光扫描技术在大型桥梁结构健康监测中的应用研究

为了方便准确实现对越江大型桥梁结构几何参数的测量,提出一种基于三维激光扫描技术的非接触性测量方法,该方法现场利用三维激光扫描获取点云数据,后期使用点云数据建立三维模型,从而获取待测几何参数。介绍了三维激光扫描技术现场采集以及数据处理的原理以及测量方法,并使用该技术对越江大型桥梁的高墩垂直度、悬索桥主缆线形、吊杆拱桥拱肋线形进行了测量,证明了该技术应用于大型桥梁几何参数测量中的优势。     

三维激光扫描技术在危旧桥梁健康监测中的应用研究

针对现有桥梁健康监测手段主观性强、使用限制大、耗时长和经济性低等缺陷,以大邑县虎跳河大桥为试验对象,采用三维激光扫描技术进行危旧桥梁健康监测研究.通过控制测量、靶标布设、数据预处理、拼接优化等过程控制,使得2次扫描采集点云的拼接精度均优于1.5 mm;通过一定宽度的固定面分割点云数据,采用外侧点绘制桥梁的横断面图和桥墩轮廓线,最低点绘制拱肋拱腹线,复原了桥梁缺失的二维图件,并将拱腹线和轮廓线应用于后续的桥梁变形分析;通过点云结合影像数据制作正射影像图,采用边缘增强和雕刻化的图像处理方法增强病害表征,而后进行裂缝、水迹线、缺陷等的识别、测量和变化对比;利用点云数据制作的桥面模型进行垂向变化对比,结果显示桥墩附近沉降较小,在士1.5 mm内,桥台部分沉降较大,部分区域大于土8.0 mm,-3.0～0.0 mm沉降范围占比最大,达72.03％;通过拱腹线不同跨径位置进行垂向位移分析,结果显示平均沉降为5.08 mm;通过定距等分点的桥墩轮廓线位移分析,结果显示平均水平位移为3.56 mm,位移为0.02～6.24 mm的区间总占比达89.95％;通过桥墩轮廓线计算质心点进行水平位移分析,结果显示桥墩质心向213.81°,即虎跳河下游移动了3.11 mm,位移量结果与轮廓线分析的平均值接近.     

基于非接触远程智能感知的桥梁形态监测试验

为进一步提高利用非接触式影像监测大型桥梁安全状态的精度与效率，实现结构健康监测系统兼有经济、可信且全息的技术理论优势，提出依据结构全息影像序列数据的非接触式机器视觉远程智能感知进行桥梁结构全息几何形态监测的方法。通过单机自动巡转桥梁立面动静影像全息监测系统试验装置获取试验桥在各损伤/作用工况下的原始动静影像数据，根据序列数据在时间、空间上具有强关联信息的特性，分别构建降噪及抗扰动单元、欧拉运动放大单元及运动信息提取单元进行全息几何形态测量，以历次试验监测数据为样本数据集，利用分层思想依次建立数据抽样和结构几何信息间映射的数学网络模型，经结构设计不断训练、调试与优化桥梁力学行为智能感知网络，最后获取试验桥在试验过程中的全息变形、全息变形包络谱、全息位移时程曲线。研究结果表明：该方法获得的数据与传统的常规接触式传感器实测值基本吻合，试验桥在各工况下的曲线变化趋势基本一致，全息变形测量值平均误差12.21%，全息变形包络谱测量值平均误差9.06%，全息位移时程曲线测量值平均误差8.55%，对环境规律噪声信号筛除效率为81.9%，基于非接触远程智能感知的桥梁形态监测真实、连续、敏感、较为准确地反映了结构在各损伤/作用工况下的真实形态变化，可为后续进一步研究结构状态演绎以及损伤智能化识别方法奠定基础。     

基于三维激光扫描技术的高边坡扩挖变形监测

运营状态下高边坡路段的扩挖施工关系到高速公路改扩建工程的造价、工期和交通运营安全,开展施工变形监测对保障安全、降低风险具有重要的意义。文中依托杭金衢高速改扩建项目K84高边坡的工程实践,采用三维激光扫描技术对其进行施工期变形监测,克服了传统单点监测方法的不足,获得了边坡整体的变形规律,为边坡施工安全控制和稳定性评价提供了更加准确、可靠的数据,并对三维激光扫描技术原理、实施方法和误差来源进行了详细讨论。和单点激光测距仪的数据对比表明,这是一种高效、准确、可行的边坡变形监测方法,可为类似工程提供参考。     

润扬大桥悬索桥全站仪法挠度变形观测

为科学评价桥梁结构体系的实际使用性能,大型桥梁竣工验收时必须进行静载试验。针对润扬大桥悬索桥静载试验工程项目,研究了利用全站仪进行桥梁挠度变形观测的方法。论文介绍了全站仪法测量桥梁挠度的原理和计算公式,并对全站仪法观测桥梁挠度变形值的测量精度进行了分析。通过到润扬大桥实地踏勘,制订了全站仪法挠度变形观测的具体方案。通过对全站仪实测数据和理论计算数据的比较和分析,证明了全站仪法大型桥梁挠度变形测量结果可靠,观测效率高。     

三维激光扫描技术在市政道路工程中的应用

在市政道路工程中,传统的地形测量方式工作效率较低,外业测量人员工作强度大。三维激光扫描技术具有扫描速度快、高分辫率、非接触式测量优势,能够快速完整的记录被测物体表面的复杂纹理。将三维激光扫描技术应用于地形测绘可以减轻外业工作量有效提高外业测量的工作效率。结合三维激光扫描系统的组成和工作原理,优化点云数据的处理过程和方法,研究了三维激光扫描技术在市政道路工程测量应用中的技术特性,并结合工程案例析了实现过程和效果。研究表明,利用激光三维扫描技术获取的空间点云数据,可以快速生成满足工程设计所需要的地形图,以及纵横断面等产品,能有效提高外业测量工作效率。     

地面三维激光扫描技术用于公路工程测量的试验研究

通过现场对比测试,研究分析了地面三维激光扫描技术用于公路工程测量的精度及其影响因素,探讨了地面三维激光扫描技术用于公路工程测量的可行性.试验研究表明:采用地面三维激光扫描系统生成的DTM平面精度优于高程精度,平面和高程精度基本满足公路工程精密地形图测量、纵断面测量以及横断面测量的要求.影响地面激光扫描系统测量精度的主要因素为点云控制点的精度,包括点云控制点的测量精度、测量时标志的对点精度以及点云控制点的大小,要提高地面激光扫描系统测量精度,应特别注意点云控制点精度的提高.     

永久散射体合成孔径雷达在桥梁沉降监测中的应用

为了对公路桥梁等重点结构物进行沉降监测,及时发现异常状况并建立预警系统,采用永久散射体合成孔径雷达(PS-InSAR)对桥梁结构进行毫米级精度形变监测。通过分析PS-InSAR(PSI)技术原理和关键算法,制订实施步骤和处理流程,进行卫星影像匹配和提取PS数据,将获取数据拟合后与传统测量方式数据进行精度对比,以判断桥梁结构的安全状况。研究结果表明,PSI可以作为桥梁沉降风险评估和制定控制措施的可靠参考依据。     

芒稻船闸扩容改造工程基坑监测方案研究

通过芒稻船闸扩容改造工程的基坑监测实例,围绕船闸深基坑及其周边临近建筑物、桥梁、防渗帷幕、围堰等结构物的变形观测和水位监测,介绍了船闸基坑监测的内容、方法、要点,以及数据整理。     

智能型全站仪在桥梁变形监测中的应用及精度分析

文中简述了智能型全站仪在桥梁变形监测中的应用模式,以TCA2003智能型全站仪在江龙大桥维修加固工程中用于监测该桥墩顶平面位移为例,分析了测量机器人的自动观测精度,并对其ATR功能进行了深入研究,通过试验得出测量机器人自动采集数据的最佳观测距离.     

大型桥梁运营期间的变形监测分析研究

本文通过对某高速公路的桥面挠度观测、平面线形观测、墩台沉降观测、墩台位移观测和桥墩垂直度观测,探究了在桥梁监测中变形监测的实施方法及数据分析与处理模式,为桥梁养护提供准确的监测意见及报告。