重庆某大型桥梁工程三维激光扫描与逆向建模服务案例

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。

基于三维扫描技术的交通事故现场快速处理

交通事故不仅给国家和人民的生命财产造成巨大的经济损失,并且引起了道路通行能力的下降甚至道路交通的完全中断.交通事故现场勘查作为交通事故法定处理程序中承上启下的最重要环节,要求及时迅速,细致完备,客观全面. 传统采用皮尺量距,手工绘图的事故勘查方法和手段,已经远远不能适应现代交通事故快速处理的要求.三维激光扫描技术在获取空间信息方面提供了一种全新的技术手段,使传统的单点采集数据变为连续自动获取数据.三维激光扫描技术集光学,机械,电气控制和计算机技术于一体,主要是获取目标的线,面,体,空间等三维实测数据并进行高精度的三维逆向建模.利用三维激光扫描技术测量具有方式灵活,精度高,速度快等特点,将其应用于交通事故处理,能在较短时间内快速测量事故现场连续的三维数据,缩短事故现场对正常交通活动和交通秩序的干扰时间. 本文主要讨论了三维激光扫描技术的发展以及事故现场勘查的传统方法;对于扫描数据中包含的大量噪声点,介绍了点云数据预处理的内容以及方法,其中包括去除噪声,去除冗余点以及区域分割的方法,并基于Visual Basic平台,编程实现了数据处理的过程;针对三维激光扫描仪无法获取的三维数据,结合摄影测量技术建立的模型予以补充,通过两组实验得到了较好的结果,证明了该方法的可行性,并讨论了该方法的适用范围;事故现场扫描实验以校区内模拟的事故现场为例,通过事故现场扫描获取的三维数据,进行车辆的三维建模以及损坏车辆的检测,并绘制事故现场平面图. 最后,对论文中所遇到的问题和今后需要进一步研究的工作做了简要的讨论.

基于逆向工程建模方法的危岩体稳定性数值模拟分析

高陡岩质边坡危岩体失稳机理与稳定性评价一直是学者们关注的重点问题.相比于以定性分析为主的传统稳定性评价方法,数值模拟分析方法在危岩体稳定性评价工作中得到越来越广泛的应用.而如何快速准确地建立复杂三维精细化地质模型,尽可能还原岩体结构特征信息,并与数值模拟软件进行无损对接,进而定量评价危岩体稳定性仍是目前急需解决的问题.在野外现场调查结果的基础上,对浙江神仙居景区神龙瀑景点处的地质灾害隐患点进行高精度三维激光扫描,基于逆向工程建模软件Geomagic Studio,对扫描获取的点云数据进行模型重建,借助有限元网格划分软件Hypermesh对曲面模型进行三维实体化和网格划分处理,再导入数值模拟软件FLAC3D中进行计算.结果表明,神龙瀑边坡受拉破坏危岩体后缘裂隙最大拉应力接近抗拉强度,且存在明显位移,极有可能发生滑移-坠落.然后通过FLAC3D内置FISH语言进行二次开发,计算结构面塑性破坏单元数目在总单元数目中的占比,得出危岩体失稳概率为20%以上.该结果与现场灾害调查,数值分析结果相互印证,预测了危岩体的潜在破坏范围,提出了相应的防治措施建议.上述分析结果可为当地旅游管理部门的灾害防治工作提供理论依据和指导.

三维激光扫描和BIM逆向建模技术在既有建筑数字化中的应用

针对既有建筑数字化改造需求,结合三维激光扫描技术与建筑信息模型(BIM)逆向建模技术,提出一种协同应用技术路线,并以某数据中心建筑为例进行实际应用.通过架站式三维激光扫描获取毫米级精度的点云数据,结合竣工图纸构建初步BIM模型,利用TrimbleRealworks软件处理点云数据并修正模型差异.结果表明,该技术路线可有效解决老旧建筑因资料缺失和多次改造导致的数字化难题,构建的BIM模型能够实现几何信息与资产数据的深度融合,为既有建筑数字化改造及全生命周期管理提供可靠技术支撑.