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.     

大跨度桥梁变形三维激光扫描结果与有限元模拟对比分析

传统的桥梁变形监测方法只能把握数个独立点的观测形变数据,不能全面控制大跨度桥梁各部分的变形数据。现提出将车载三维激光扫描技术用于桥面几何形态数据采集的方法,将其应用于结构物的三维重建工作中,直接对结构物表面进行三维测量,采用三维阵列点云的方式来生成结构物表面的三维形态并记录点位坐标,打破了传统的桥梁变形监测方法仅有数个独立点的局限性,扩大了桥面变形监测范围,提高了结构物的观测精度,并能快速、完整地进行量测。采用有限元分析软件MIDAS CIVIL对该特大桥主桥进行建模,得到各温差下结构的理论变形数据,与车载三维激光扫描得到的实际测量结果进行对比,发现实测值具有较高的精度和可靠性。车载三维激光扫描技术可得到桥梁点-线-面的整体变形监测结果,相较传统的桥面变形监测而言,该方法则侧重结构整体变形特征,并消除了在测量过程中对交通运营的不利性,有较好的工程应用前景。     

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。     

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。     

TLS在大型钢梁虚拟预拼和检测应用研究

钢结构桥梁的传统预拼接工作存在数据获取效率低、实地操作困难和成本高等问题,针对上述问题,以长益高速公路扩容工程为例,结合地面固定式三维激光扫描技术,详细阐述了基于三维激光点云数据的多跨π型钢混组合结构桥梁的虚拟预拼和检测方法。主要步骤为扫描设计、点云获取、数据处理及建模、虚拟预拼及误差检测。     

基于机载激光扫描数据的路线拟合设计

机载三维激光扫描测量,具有可穿透植被,高精度,高密度等技术优势,可以替代人工野外作业。密集的点云数据模型,可以任意获取走廊范围的矢量数据,方便指导路线设计。本文结合G4京港澳高速公路京石段机载三维激光点云数据,针对路线设计过程中对激光数据的使用方式、数据结构特点、路线平纵横指标的拟合设计提出相应的解决办法,为国内同类工程设计提供了借鉴和参考,具有一定的指导意义。     

点云数据规则表面提取和空间仿真的应用研究

随着工程数字化及BIM设计的不断发展,3D测量在项目中的应用已不可或缺。在三维激光扫描点云处理中,以规则表面(平面、圆柱面、球面)的法向量和主曲率为参数建立了规则几何表面自动提取的数学模型,并对利用该模型提取的表面同名点距离与精密全站仪测距结果进行了模型精度对比分析。通过点云数据去噪、降采样、规则几何表面自动提取,结合3D贴图、渲染等操作,以某大楼空间仿真为实例,得到了一种厘米级的点云数据规则表面提取和空间仿真的应用方法。     

高速公路改扩建精密机载三维激光扫描测量方法

本文提出基于精密机载三维激光扫描测量技术的现有高速公路基础设施高精度测量方法,研究机载三维激光点云数据的高精度采集、控制布设及平面、高程的精化处理技术措施,其路面测量精度平面小于0.05m,高程小于0.02m,从而在不干扰现有道路交通流的情况下,安全、高效地获取高速公路改扩建勘测设计信息。京港澳高速公路涿州(京冀界)至石家庄段改扩建工程(K45-K236)应用表明:该方法经济、高效、安全,成果精度完全满足高速公路改扩建详测与施工图设计要求。     

基于三维激光扫描技术的高速公路滑坡体建模及应用

三维激光扫描技术作为一项新兴的测量技术,目前已在滑坡监测等领域广泛使用。本文采用Leica Nova MS50三维激光扫描仪对陕西省渭玉高速公路工程处治滑坡进行野外数据采集;使用Geomagic Studio软件对点云数据进行预处理,构建滑坡体的三维模型;利用最优密度点云数据创建DEM,进行滑坡体等高线、前缘剖面和微地形因子的提取与分析,为滑坡监测预警提供数据支撑。     

基于精密机载三维激光扫描测量的高速公路改扩建勘测设计方法

提出基于精密机载三维激光扫描测量的高速公路改扩建勘察设计新方法,研究精密激光点云数据的获取及车道标线激光点的提取技术,基于激光点云数据的路线平、纵、横拟合设计与纵、横断面设计线自动生成技术,从而在不干扰现有道路交通流的情况下,实现高速公路基础设施三维信息的高精度提取与改扩建勘测设计。京港澳高速公路京石段(K45～K236)应用表明:该方法经济、高效、安全,成果精度完全满足高速公路改扩建详测与施工图设计要求。     

基于向量法的桥墩垂直度快速测量方法研究

桥梁施工或运营管理过程中,桥墩垂直度均是重要的控制因素之一。在阐述墩柱传统测量方法的基础上,利用三维激光扫描技术,提出了基于向量法的墩柱垂直度快速测量方法,并结合实际墩柱测量结果,得出该方法与传统方法测量结果一致,且测量精确度较高,对于桥梁墩柱或类似高耸建筑的垂直度测量,均具有一定的应用前景。     

基于车载激光点云的道路平整度检测新方法研究

路面平整度是评定道路路面质量的主要技术指标之一,传统的平整度测量方法检测效率低、劳动强度大,难以满足道路快速巡检和公路养护的需求。移动测量系统能够快速动态获取高精度道路点云数据,能详细再现道路的细节特征。因此,本文通过分析车载点云的精度特点以及国际平整度IRI的计算方法,提出一种应用车载激光点云进行路面平整度检测的方法,首先对车载点云数据进行预处理,沿轮迹带方向提取路面点;然后采用等间距邻域均值采点的方式获取路面高程值;最后使用路面高程值进行IRI计算并与高精度水准数据计算的标定结果进行对比。实验结果表明,车载移动测量系统能够用于路面平整度的快速检测。为道路三维快速巡检和公路养护提供了技术支持。     

某人行桥整体构形的三维激光扫描检测方法

为了研究桥梁在设计、建设、运营阶段因为各种因素产生变形的检测方法,避免传统检测方法的缺陷,解决数据采集和数据处理两方面的问题。针对某运营期人行桥,采用了Laica Scan Station P40三维激光扫描仪对其整体构形进行了检测,该仪器具有快速性、非接触性、主动性,实时地获取数据且有高密度、高精度等特点,并不受光线限制。在数据采集方面,通过几何分析方法分析了测站间距、扫描入射角、扫描分辨率等关键扫描参数的优化方法,以保证扫描精度,并经实例验证利用该方法设置测站与扫描率获取点云质量良好。在点云数据处理方面,结合点云配准、去噪、压缩等预处理算法,采用了逆向建模技术给出了该复杂结构桥梁运营期的整体构形,分析了其与设计理论成桥状态构形之间的构形偏差,并根据获取的点云数据经过拟合计算得到复杂构件的构形。将该复杂结构桥梁运营期的模型与设计理论成桥状态的模型对比发现:该桥主缆整体向下变形,向内侧倾斜,并且边跨主缆变形较大;桥塔向跨中倾斜;梁体跨中断面向下变形,边跨变形大于中跨变形。结果表明:3D激光扫描技术可精确获得桥梁在某时刻的整体空间构形,通过激光扫描技术建立其电子档案,可用于评估其健康状态随运营时间的变化情况,为全面分析复杂结构桥梁及其各构件的运行状态提供技术资料。     

基于混凝土组合箱梁残缺三维激光点云的自动逆向建模方法

针对虚拟预拼装过程中,施工现场条件与构件本身性质对混凝土桥梁构件三维激光扫描及其后续逆向建模质量产生不良影响的问题,以混凝土组合箱梁为背景,提出残缺三维激光点云的自动逆向建模方法.该方法利用实测点云与设计数据最佳匹配的数学优化问题提高自动性,并采用k-d tree和最小生成树(MST)等数据结构以及算法提高计算效率和鲁...     

车载激光扫描与无人机摄影测量协同的公路改扩建勘察设计方法

目前公路改扩建勘察设计项目普遍采用航空摄影测量技术获取各类基础资料,该技术极易受气候条件、起降不便等因素影响,导致工期较长。该文提出了一种结合车载激光扫描与无人机低空摄影测量的公路改扩建勘察设计方法。首先利用车载激光扫描测量技术,快速采集既有道路高精度点云数据;然后利用无人机摄影测量技术获取高分辨率图像,生成数字正射影像DOM和1∶1 000数字线划图DLG;最后利用三维激光点云、DOM、DLG进行融合处理,得到设计所需要的原有道路路面车道标志线、断面、中央分隔带等信息。试验结果表明:该方法可高效生成地形图、地面线等基础资料,并且满足公路改扩建工程定测与施工图设计精度要求,可以有效解决公路改扩建工程高精度信息快速获取难题。     

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。     

三维激光扫描技术在城市古桥保护中的应用探讨——以渭源灞陵桥为例

随着科技的发展,三维激光扫描技术在对建筑物进行数据采集工作中体现出一定优势.甘肃省渭源县灞陵桥是全国独一无二的纯木质伸臂叠梁拱桥,因其高超的建构艺术和科学价值而久负盛名.以渭源县灞陵桥为例,基于三维激光扫描技术对古桥进行点云数据的采集与处理,并依托点云数据对该古桥的数字化保护进行应用与探讨.     

基于线激光的桥梁表面破损三维检测方法

桥梁构件表面破损三维参数的测量及描述是桥梁检测过程中经常要遇到的技术难题,通过常规检测方法难以实现.但在结构激光辅助下,可以将三维测量转换为二维断面内的测量.在分析其他行业三维测量技术应用的基础上,提出了基于线激光的桥梁表面破损三维参数测量方法.同时,采用数字成像及模式识别技术测量线变形参数,并对反演桥梁构件表面破损三...     

基于实测点云数据的隧道分割及形变检测方法

为了解决隧道形变检测准确性低、分析不全面的问题,对隧道三维点云轴线提取、隧道影像生成及分割、隧道点云数据分割和隧道断面形变检测等方面进行研究。对于三维激光扫描仪获取到的隧道原始点云数据,首先基于设计轴线,对RANSAC算法进行改进,来拟合等间距隧道断面圆心,并采用基于最小二乘优化的3次B样条曲线拟合方法,获取隧道实测轴线;其次,通过从点云数据到影像的数据转换方法,生成隧道反射率影像,并进一步利用点云数据几何特征生成几何权重图,应用边界检测提取隧道影像中的边界线;然后,将边界线像素映射至隧道三维点云数据空间,实现隧道点云数据的分割;最后,设计一种精确的隧道断面形变分析方法,分析断面形变。试验表明:本算法可精确分割隧道点云数据,提高隧道断面形变检测的准确度和可靠性。     

三维激光扫描技术与数码影像地质编录系统隧道围岩信息采集应用对比研究

通过现场试验,将三维激光扫描技术与数码摄影地质编录进行应用对比,了解三维激光扫描技术在隧道掌子面及边墙地质信息提取的应用效果,根据现场实际需求情况,将两者优势进行集成,为开发新型隧道地质编录系统开拓思路。试验证明： 利用现有三维激光扫描软件系统,实现如地质产状等信息的自动提取还有一定距离,但经过后期软件开发,利用激光回波强度分析、点云数据处理等,三维激光扫描技术具有产状自动识别、岩层厚度计算、掌子面前方产状预测等潜在优势。现有数码摄影地质编录系统也无法进行编录要素自动提取,但现场边墙编录效果好于三维激光扫描技术。