重庆某桥梁工程三维激光扫描测绘与数字化建模技术服务案例

基于三维激光扫描的桥面变形检测技术应用研究

17世纪初,望远镜的发明和应用对测量技术的发展起了很大的促进作用。1903年飞机的发明,促进了航空摄影测量技术的发展。1964年GPS投入使用,带来了测绘领域的一次技术革命。三维激光扫描技术是近十多年才发展起来的一项新兴测绘技术,已被誉为"继GPS技术之后,测绘领域又一次技术革命"。该技术能够高精度、快速、无接触获取实物点云数据,重建扫描实物的空间三维模型,是获取空间数据最有效率的手段。引入新兴技术往往能对行业发展起到促进作用。本文阐述了三维激光扫描技术的国内外研究与应用现状;分析了三维激光扫描技术的原理和误差理论;对比分析了三维激光扫描技术与传统测量方法的不同和优势。结合目前研究三维激光扫描技术应用于桥梁变形检测案例较少的实际情况和"桥梁面相学",本文进行基于三维激光扫描技术的桥梁变形检测应用研究。桥梁变形检测是运营期间维护桥梁正常使用必不可少的措施。传统的桥梁变形检测一般采用全站仪、水准仪等,相关的应用思路、方法和理论都已成熟,形成了相应的技术理论体系和行业规范标准。三维激光扫描技术作为一项新兴技术,具有具有独特的优势和功能,但将其广泛用于桥梁变形检测还有很长的路要走。主要表现为,关于三维激光扫描技术的研究大都集中在桥面扫描数据用于桥梁快速建筑建模,很少用于桥面变形检测分析,此外在精度方面的理论和试验研究也较少。本文通过理论研究和现场模拟试验,重点研究三维激光扫描技术用于桥梁桥面垂直变形检测的可行性。本文从应用角度入手,研究三维激光扫描的基本原理与方法,详细介绍了外业点云数据采集流程和内业点云数据处理流程。利用徕卡公司提供的Nova MS50三维激光扫描仪,完成桥面点云数据采集工作。进行了三种模拟变形量点云数据采集,及初始状态点云数据和实验完成后状态点云数据,总共获得五组试验数据。点云数据分析采用美国Geomagic公司出品的逆向工程校核软件Geomagic Qualify完成,两两对比试验数据,得到两组数据之间的模拟变形量值,并与理论值进行对比,发现三维激光扫描数据处理结果与理论值比较接近,说明将三维激光扫描技术用于桥梁变形检测具有一定的可行性。实验结果表明,高精度三维激光扫描仪在桥面平扫(天顶距85°~95°)工况下,能够反映出3mm以上的竖向挠度变形。这一精度基本可用于柔性桥梁的挠度观测,以及部分大跨径梁桥的荷载试验条件下的挠度观测。三维激光扫描技术用于桥梁变形检测具有一定的应用前景,对三维激光扫描技术用于生产实践具有一定参考价值和现实意义。

基于无人机倾斜摄影和三维激光扫描的桥梁数字化建模方法

为开展无人机倾斜点云与车载激光点云的数据融合,实现融合数据的优势互补,弥补倾斜摄影技术观测视角上的不足,完成桥梁的高精度数字化还原,针对无人机倾斜摄影测量技术无法全面获取完整地物三维信息,导致建模中存在桥梁三维模型局部纹理扭曲,空洞的问题,提出了一种利用无人机倾斜摄影技术与三维激光扫描技术进行多源数据融合建模的方法.首先用倾斜实景三维重建技术将无人机获取的桥梁倾斜实景三角网数据转换为倾斜密集点云.然后针对两种数据分布特点,基于同名平面几何特征的点云配准方法,对待匹配点云中的公共面进行初步提取,并利用多分区最小二乘拟合算法进行去噪.接着对去噪的平面点云使用RANSAC算法进行平面拟合,使用四元数坐标转换模型计算旋转矩阵,建立了间接平差误差方程计算融合参数,将两种点云进行了高精度融合.最后利用全视角覆盖的融合点云数据进行了精细三角网重建,通过纹理自动映射得到融合后的桥梁精细化模型.试验结果表明:影响倾斜实景模型精度的因素主要是数据融合误差和建模误差;基于多源数据融合的建模方法既能保证三维模型的重建效率和精度,又能修正无人机倾斜摄影建模存在的桥梁底部纹理,为桥梁数字化还原提供了可行的方法.

三维激光扫描仪和车载移动测量系统在工程测量中的应用

根据规划部门对市政道路、桥梁及隧道等基础设施竣工后的管理要求,以及满足项目绿化等工作量的结算,本文将地面和车载三维激光扫描技术相结合,辅以常规测量手段做补充,以双碑大桥及连接隧道工程竣工测量为实例,讨论了三维激光扫描技术在规划核实测量中的应用。通过三维激光扫描技术获取的激光点云数据,为数字化城市建设和可视化管理提供了数据基础。

基于点云模型的大吨位转体桥梁高效称重

大吨位桥梁转体精度要求高,技术难度大,是其施工过程中最关键的一步,而转体桥梁的自重作为基本参数,其精度的可靠性对转体桥梁不平衡力矩计算至关重要.为精确获取转体桥梁关键参数,提出了一种基于三维激光扫描和BIM(build-ing information modeling)逆向建模技术来获取转体桥梁自重和不平衡力矩的新方法.以昆明至楚雄高速公路为项目依托,转体段大德大桥为研究对象进行实验论证.结果表明:利用该方法所得到的点云和逆向BIM模型,避免了转体桥梁因环境因素导致的其表面形变与理论设计不一致的情况,提高了获取转体桥梁自重和不平衡力矩参数的效率和可靠性,进一步保障了大吨位桥梁在转体过程的平衡与安全.

基于无人机遥感技术的桥梁工程课程创新

伴随着新时代无人机测绘,卫星遥感,三维激光扫描等新技术的飞速发展,传统的桥梁工程施工作业中,已发生了巨大的技术变革.传统的课堂理论授课,外加机房上机方式的教学方法已稍显墨守成规.在不断创新的新技术,新工法背景下,本文将当下热门的无人机遥感技术,引入到本校桥梁工程的授课课程当中,以期对本课程的教学内容进行改革.