基于海量点云的长江新建堤防工程形变监测与安全评价

项目采用地面LiDAR与多波束测深技术获取堤防的全景点云,并通过水陆点云配准构建了堤防的完整形态;利用堤防多时相点云对堤防的变形进行了分析,并与常规堤防变形监测成果进行对比,验证了点云用于堤防变形监测的可行性及可靠性.同时,基于模糊系统与神经网络理论,构建了堤防工程基于形变的安全评价模型;开发了点云变形分析处理软件,实现了点云的三维变化分析与成果可视化查看.     

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。     

基于高精准三维模型的土石坝整体变形监测研究

本文通过基于球面投影大坝三维表面构建算法构建土石坝表面模型,重建土石坝精确三维表面模型,将第一期数据作为参考数据,利用不同时期采集的点云数据与参考模型进行对比分析来获取大坝变形信息。通过试验验证了本文方法的可行性和实用性。     

基于法向量区域聚类分割的检测坑点云提取

利用三维激光扫描技术获取堆石坝检测坑表面点云，可以快速计算检测坑体积和堆石坝压实质量，但此技术的关键是从扫描点云数据中准确分割出目标检测坑。提出了一种基于法向量区域聚类分割的检测坑表面点云提取方法：首先通过局部密度法检测得到碾压面外部点P,剩余点则为内部点Q;然后以最小二乘法拟合外部点平面，得到拟合平面法向量与内部点法向量的夹角θ;最后以外部点P作为种子点，逐步扩大搜索区域，直至区域内存在θ大于阈值θ′,即可确定碾压面和检测坑表面的交界，精确提取出检测坑表面点云。利用MATLAB编程实现了检测坑表面点云数据的快速提取，并通过采集3类坝料的检测坑点云数据开展试验，验证了此方法的可行性。研究成果可为类似形状目标点云提取和堆石坝压实质量快速检测提供参考。     

三维激光扫描仪自由设站法在施工期水工隧洞变形监测中的应用

针对施工期水工隧洞工况恶劣、环境复杂多变的特点，设计了一种三维激光扫描仪自由设站的监测方法，通过在隧道顶部设置固定不动的若干个靶球作为公共基准点，将每期扫描的点云都通过公共点配准到相同的坐标系统下，通过专业三维变形分析软件计算出隧洞在施工期的变形情况。该方法无需在隧洞中事先布设固定观测墩，极大降低了观测成本，且观测实施过程受到施工干扰小，通过实际案例论证，该应用能够有效提取施工期水工隧洞的三维形变。     

基于改进区域生长法的洞室支护锚杆点云提取方法研究

针对施工期抽水蓄能电站地下厂房支护锚杆点云影响数据处理精度的问题，提出了一种基于反射强度改进区域生长算法提取锚杆点云的方法。通过分析锚杆表面曲率及反射强度特征，推导平滑及曲率阈值对提取结果的影响关系，确定基于反射强度的自适应阈值区域生长的改进方法，并通过采集洞室点云及提取支护锚杆点云分析该算法的提取结果。试验表明，该算法效率高，稳定性好，其提取点云簇准确率达98.09%,各簇锚杆的平均点云误提取率仅为2.61%。     

三维激光扫描在某水电站大坝基础廊道变形监测的应用

利用三维激光扫描技术在一定时间间隔采集基础廊道的两期三维点云数据,并通过不同时间段空间信息的对比分析,可监测基础廊道在该时段内三维变形时空演化规律,结合现场常规监测数据,判断基础廊道在此时间段内的变形发展情况。通过将监测成果与传统全站仪测点成果进行对比分析,验证了该方法在廊道监测应用中的可行性,为水电站大坝基础廊道变形的安全监测提供了新的思路。     

渡槽安全评估中空地点云融合方法应用研究

激光点云已经成熟应用于测绘领域，其高精度、高效率、高密度的特性在水利工程安全检测方面得到了认可与推广。以渡槽安全检测为例，通过机载Lidar和背包式三维激光扫描仪联合作业，探讨了3种不同的点云融合方法，并从采集效率、处理效率、质量3个方面进行对比，着重评估云匹配法与同一坐标系法的点云融合精度质量，通过实验对比证明了同一坐标系法的融合精度优势。     

分布式光纤堤坝形变监测试验研究

采用DiTeSt分布式光纤测量系统开展了堤坝形变监测试验研究,通过监测渗流和加载作用对模型堤坝形变的影响,验证了采用分布式光缆作为形变传感器监测堤坝形变的可行性:采用基于Brillouin光时域反射的分布式光纤传感技术监测堤坝形变是可行的,光纤的受力变形基本能够反映坝体的形变。     

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GeoPIV-RG技术的三轴试样变形精细测量方法验证

三轴试验是研究土体强度与变形特性的重要测试手段,试验过程中需要测量试样的体积和变形。提出了一个基于GeoPIV-RG技术的方法,融合多光学介质摄影测量技术实时测量三轴试样的全局变形。该方法通过系统设置、照片拍摄、多相机摄影测量分析、GeoPIV-RG二维点云生成、三维点云生成、点云拼接、端部截断、位移与应变场计算等步骤实现三轴试样体积与全局变形的实时、精细测量。为验证该测量方法的可行性与精度,开展了一个钢柱和多个土样在不同条件下的三轴试验。钢柱试验结果表明所提出的方法能实现试样整体体积的精确测量（误差为0.36%）;粉土试验结果表明该方法可实现试样全局变形的精细、高效量测。GeoPIV-RG技术的引入实现了三轴试样表面不同密度点云的高效提取,有效弥补了多光学介质摄影测量方法的不足;同时,多光学介质摄影测量技术将GeoPIV-RG技术的应用从二维、单光学介质推广到了三维、多光学介质。所提出的方法为研究土体在三轴试验过程中的变形特性提供了一个高效、可靠的工具。     

基于机载点云的电力线提取方法研究

为了提高电力线走廊巡检的有效性,提出一种基于机载点云的电力线提取方法。首先利用渐进三角网滤波剔除地面点,并计算距地高差,得到含电力线点集,为了克服传统二维密度分割方法无法有效识别电力线下方存在地物点的不足,通过三维格网划分密度分割方法,实现电力线点粗提取;然后通过 ＲＡＮＳＡＣ方法直线检测与点云高差并判断剔除残留电塔点与绝缘子点,实现电力线点云精提取;此外,借助 ＲＡＮＳＡＣ方法曲线检测对同一垂直面上的电力线分股,最后利用 Ｋ-Ｍｅａｎｓ算法完成分裂导线束间归类。实验表明,该电力线点云提取方法正确率达 97％以上,非电力线点云误判率低至 1％左右,完全满足实际工程需求。     

一种航空影像密集匹配点云的迭代中值滤波算法

为有效解决基于航空影像密集匹配生成的点云中含有大量的冗余点和噪声信息,影响表面模型(DSM)的质量和后续数字正射影像(DOM)生成效果的问题,提出了一种航空影像密集匹配点云的迭代中值滤波算法。通过引入邻域法向量求和的思想定义空间圆柱体,并以此作为点云剔除的约束准则,判断空间圆柱体内是否需要获取中值点,并结合距离统计分析的方法剔除少量离群点,迭代直至相邻两次输出点云数量差异少于设定阈值。采用具有重叠区域的两类点云数据进行对比实验,结果表明:提出的方法能够有效剔除摄影测量密集匹配点云的噪声,对于存在厚度的冗余点云进行光顺平滑,能够保留完整的边缘特征。     

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     

三维激光扫描结合无人机倾斜摄影测量的变电站变形监测研究

结合三维激光扫描和无人机倾斜摄影测量的优缺点,笔者提出了一种将三维激光扫描与无人机倾斜摄影测量结合的变电站变形监测方法,通过从多角度采集监测体的变形数据,建立监测体完整的三维点云模型,分析监测体整体状态和变形趋势,提取监测体的细节变形。监测结果直观明了、效果良好,为变电站变形监测提供了一种较理想的方法。     

基于三维激光扫描技术的水工隧洞变形量高精度计算方法研究

在水力发电站引水隧洞变形监测中,采用三维激光扫描技术可以整体、直观、准确掌握隧洞结构变形情况。而隧洞变形量计算不能直接获取,需要通过对高精度、高密度点云数据建模计算。文章针对水工引水隧洞的特点,提出在变形量计算过程中采用点云密度去噪法和应用改进的ICP算法对断面角度微元点云进行匹配,实现隧洞变形量的高精度提取和变形量3D可视化显示。通过工程试验表明,上述方法能有效去除噪点影响、精确识别洞壁微小变形,展现了其在水工引水隧洞变形监测中的可靠性和优越性。     

隧道围岩大变形评价的改进云模型及其应用

针对隧道围岩大变形评价的不确定性和随机性问题,基于改进的云模型理论,建立了隧道围岩大变形评价的改进云模型评价方法,该方法运用云理论中的云雾化条件将大变形指标权重进行融合,进而得到综合评价指标权重,并用正态云替代传统模型中的特征值,计算云相关度和评价指标权重,最后通过综合云计算获得隧道围岩大变形评价结果。将此方法应用于西藏米拉山隧道围岩大变形评价,其结果为Ⅳ级大变形,与实际结果一致,表明隧道围岩大变形评价的改进云模型评价方法合理可行,可应用于隧道围岩大变形的评价。     

基于三维激光扫描的高拱坝仓面钢筋网智能识别方法

为实现高拱坝仓面混凝土智能化振捣施工，针对仓面边角区域钢筋网密布、不利于振捣棒插入的问题，提出了基于三维激光扫描的高拱坝仓面钢筋网智能识别方法。首先，通过激光雷达感知获取点云数据；然后，基于水平Azimuth和反射强度筛选点云并映射以计算其分布情况；最后，分析点云分布并建立钢筋网格点坐标，实现钢筋网智能识别。该方法在某混凝土坝工程中进行了试验验证，经检验方法可行，为钢筋网区域的精细化振捣提供了技术支撑。     

从隧道三维点云中自动截取断面轮廓的方法

近年来,三维激光扫描技术广泛运用于公路隧道的几何参数测量。针对高速公路隧道的三维激光扫描点云,设计了一种从中提取完整断面轮廓线的自动化方法。该方法能够自动结合大量点的法向信息精确计算出隧道中轴线,并以此建立与隧道同轴的参考圆柱面;然后利用专门设计的圆柱投影方法将点云映射至二维空间,并改进了二维Delaunay构网算法使之适用于周期性圆周角数据的构网问题;最后基于隧道表面三角网自动截取断面轮廓。另外,该方法能够根据隧道走向的变化自动调整截面方向,可应用于弯曲隧道工程,并以真实的高速公路隧道扫描数据验证了算法的有效性和高效性。更多还原     

基于点云数据算法的高程校准模型

在洪水风险图绘制、涉河工程设计洪水计算、山洪灾害分析评价等工作中,一般仅测量数个工程断面和少量控制点。通过相关高程校准模型,对Google Earth中提取的海量数据进行高程改算,生成和测区条件相匹配的点云数据。基于校正后的点云数据建立了数字地面模型,可获得准确完善的地形高程成果。