工程快速测绘与三维扫描技术解决方案

地面三维激光扫描技术在道路工程测绘中的应用

一般意义上的道路工程测绘存在着包括信息提取模式单一化,实际作业过程中的风险大,人力成本消耗的强度高等弊端.基于此,本文先对道路工程方面的测绘进行了分析,充分明确了其测量重点和诉求.随后选择三维激光扫描技术作为解决问题的切入和突破,系统论述三维激光扫描技术的原理及发展,将其与道路工程测量联合起来,创造性排除不同作业环境下所遇到的阻碍,完成一系列规划的整合处理:原始数据采集与测定,运用点云构建模型实现具体测量的虚拟化.总之,经验证该项技术很大程度上提高了实际作业的效率,在提升测量精度的前提下减少工程实施的预算.

三维激光扫描技术在测绘中的进展及应用

三维激光扫描技术在测绘领域是GPS后的又一项新兴技术,三维激光扫描仪已经成为测绘仪器的重要发展方向.其广阔的应用前景和巨大的经济价值已经引起了广大科研人员的关注.本文主要探讨三维激光扫描技术在测绘领域中的应用与发展.

三维激光扫描技术在房产测量中的应用研究

在分析三维激光扫描技术和现有房产测量方式的基础上,结合宁波市梅山岛某曲面异型建筑房产测量的实际情况,提出三维激光扫描技术在房产测量中的解决方案.通过该工程项目的具体应用,展现了三维激光扫描技术在异型房产测量中的良好应用前景.

三维激光扫描技术在古建筑保护复原中的应用及空洞修补研究

三维激光扫描技术(Three-Dimensional Laser Scanning Technology)是测绘领域的又一次创新,它采用非接触式的主动测量方法,能够快速,全面地扫描建筑物,并且可以准确地获取高精度的三维点云数据,此技术广泛应用于古建筑的测绘与保护,文化遗产的数字建模,精细地形的测绘,地表沉陷的监测,水利工程的变形监测以及地质灾害的治理等领域.古建筑是中国辉煌文化的象征,更是人类文明的成果.随着计算机和激光测量技术的发展与进步,以及学者们对三维激光扫描技术的深入研究,点云数据的处理和三维模型的构建已经成为众多领域的研究重点.相对于三维激光扫描仪硬件的快速发展,它可以获取高密度的点云数据和丰富的细节信息,但是这会导致大量的噪声点产生,影响目标模型重建的效率和精度,不能够满足即时数据,快速处理的需求.由于存在扫描盲区,预处理后的点云数据构建的三维模型中仍会存在空洞,造成三维模型的完整度缺失,不能完整还原古建筑.基于以上存在的问题展开研究,以三维激光扫描技术为技术基础,选取具有川西特色的历史建筑—新津县岳氏宗祠为研究对象,研究基于径向基函数的空洞修补算法以还原高精度,真实的岳氏宗祠数字化三维立体场景.论文的主要研究工作和成果如下:(1)为解决地面三维激光扫描仪在扫描复杂建筑物时,扫描空间狭小,构件遮挡,屋面数据补充的问题,使用多站点扫描.以新津县岳氏宗祠为例,前期制定扫描方案布设标靶,复杂点位多布设标靶,设置屋顶位置和地表位置的站点,增加高程控制测量,进行多站点扫描获取点云数据.(2)为解决海量数据产生噪声和多站点数据,影响处理效率的问题,对原始点云数据进行去噪,拼接和简化等处理.将各个测站点获取的数据采用人机交互的方法进行粗去噪处理,去噪后的点云数据转化为同一坐标系,得到整体的点云,其整体误差小于3mm,满足最大限值5mm.由于计算机处理能力的限制,将全部点云分割为屋顶,墙和房间等几个子结构,分别对各个子结构进行精细处理,其中精去噪主要是去除体外弧点,减少噪声.为提高数据处理的效率,结合建筑物结构特征采用基于曲率的采样保证点云数据的均匀分布.预处理后的成果点云经过三角网拟合生成三维网格模型,偏差分析表明三维网格模型和点云模型之间的偏差较小,精度较高.(3)为解决空洞区域的修补以及与周围网格平滑过渡的问题,研究了一种基于径向基函数的空洞修补算法.将构建的三维模型导入Open Mesh库,检测空洞特征边界,基于最小内角原则对空洞区域进行网格填充,通过最小二乘法优化网格,增强空洞网格和原始网格的融合度,在此基础上,利用基于径向基函数构建隐式曲面,提取新增的网格顶点和空洞周围网格的点,调整顶点达到空洞填充区域与实体表面的平滑衔接.实验结果表明该算法的空洞填充效果较好,与Liepa方法和传统方法相比效率和精度都有提高,实现了高精度的三维模型.通过项目研究确定适应于川西历史建筑的激光三维扫描技术流程和要求,为川西历史建筑的保护,修缮,复原提供准确可靠的三维数据资料.

基于三维激光扫描的岩体节理信息提取研究

岩体结构面是岩体内发育的具有不同方向、不同规模和不同形态的面状地质界面。在矿山工程、边坡工程等岩体工程中,结构面对岩体的强度、变形、渗流和稳定性等都会起到关键的作用,因此在岩体工程中结构面的几何参数统计是一项重要的地质调查工作。目前已有的岩体结构面信息采集方法都受到各种各样的现场或自身条件的制约,而三维激光扫描技术则在岩体结构信息采集方面有传统调查方法难以比拟的优势,为地质条件恶劣区域快速采集岩体结构信息开辟了新途径。 在提出应用三维激光扫描技术调查节理裂隙的方案后,开始针对方案实施过程中的问题进行罗列并解决。首先,明确从三维激光扫描到节理裂隙的转换过程中得到数据是点云坐标。之后,实现对节理面的识别,将结构面的信息以三维坐标的形式表现并提取出来,以提取出的三维坐标格式为基准编制自动处理程序软件来实现对点云信息的处理及存储。最终使得点云数据的三维坐标信息能够成功转化为结构面信息,并对处理结果进行分类集中存储。数据处理模块完成后,对实验结果进行分析,再应用Dips地质构造分析软件对人工测量结果和Z+F测量结果进行进一步的研究,从而证实了实验方案的可行性、合理性、先进性,为将来进一步研究打下的基础。 三维激光扫描技术被誉为“继GPS技术以来测绘领域的又一次技术革命”,它能够以非接触方式,快速、高精度获取岩体表面海量的空间点云数据,为结构面的识别及其几何参数统计提供了可能。通过对三维激光扫描技术应用于结构面信息提取的研究与总结,得到了以下结论: (1)针对大量离散点云数据,成功实现了点云数据的拼接、去噪、曲面重构和大地坐标转换等预处理程序; (2)应用Java程序语言开发了点云数据自动处理软件程序,研制了基于三维激光扫描数据的岩体结构面提取系统,实现了结构面信息采集的初步自动化; (3)整个实验以红透山-467中段实验巷道为依托,应用三维激光扫描技术成功地获取了实验巷道的大量三维信息,并成功提取了结构面信息,通过与传统人工测量法测得的结构面进行比较分析,证明该系统具有较高的精度、实用性和高效性; (4)应用三维激光扫描技术测量成功取代传统手工测量,实现了非接触式快速全景自动测量,极大地减少了现场工作时间和工作量。