基于三維激光的橋梁監(jiān)測方法研究

1、基于三維激光掃描的橋梁監(jiān)測方法研究摘 要近幾年，三維激光掃描技術(shù)的進步日新月異，三維激光掃描儀已經(jīng)成為重要的測量工具，目前它已廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、文物保護、土木工程、計算機視覺以及交通規(guī)劃等重要領(lǐng)域。隨著三維激光掃描儀生產(chǎn)技術(shù)和配套數(shù)據(jù)處理軟件的日漸發(fā)展成熟，使用三維激光掃描系統(tǒng)對建筑物、邊坡和礦區(qū)等進行變形監(jiān)測對于安全預(yù)測、生產(chǎn)指導(dǎo)都具有重要意義。本文針對橋梁變形監(jiān)測，應(yīng)用三維激光掃描技術(shù)展開研究，主要內(nèi)容如下：(1) 回顧了近幾年三維

2、激光掃描技術(shù)在數(shù)據(jù)處理和變形監(jiān)測應(yīng)用方面研究現(xiàn)狀，提出了本文的研究內(nèi)容和技術(shù)路線。(2) 介紹了地面三維激光掃描系統(tǒng)分類，列出了主要三維激光掃描儀的性能指標(biāo)參數(shù)；闡述了三維激光掃描系統(tǒng)脈沖測距法(TOF)、干涉法和三角法的三種測量原理；詳細介紹了實驗儀器 Trimble GXTM 三維激光掃描系統(tǒng)的組成、軟件功能及支持的數(shù)據(jù)格式。(3) 詳細分析了影響點云精度的主要因素，探討了掃描距離、掃描角度、目標(biāo)反射體表面粗糙程度、邊緣效應(yīng)、激

3、光光束、外界環(huán)境等方面對點云數(shù)據(jù)精度的影響，提出了獲取高質(zhì)量數(shù)據(jù)點云的方法。(4) 設(shè)計了使用地面三維激光掃描儀對橋梁進行變形監(jiān)測的方案，給出了點云數(shù)據(jù)獲取步驟；通過編程并結(jié)合 RealWorks Survey 三維激光掃描數(shù)據(jù)處理軟件實現(xiàn)了橋梁的點云去噪、特征點坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以及點云配準。(5) 研究了利用曲面擬合方法分析橋梁沉降，實驗表明該方法可以較好的反映出橋梁在順橋向和橫橋向的不均勻沉降以及表面相對形態(tài)變化；編程實現(xiàn)了 ICP 配準