基于三維激光的橋梁監(jiān)測(cè)方法研究

1、基于三維激光掃描的橋梁監(jiān)測(cè)方法研究摘 要近幾年，三維激光掃描技術(shù)的進(jìn)步日新月異，三維激光掃描儀已經(jīng)成為重要的測(cè)量工具，目前它已廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、文物保護(hù)、土木工程、計(jì)算機(jī)視覺(jué)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(duì)建筑物、邊坡和礦區(qū)等進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)對(duì)于安全預(yù)測(cè)、生產(chǎn)指導(dǎo)都具有重要意義。本文針對(duì)橋梁變形監(jiān)測(cè)，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(cè)應(yīng)用方面研究現(xiàn)狀，提出了本文的研究?jī)?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(cè)距法(TOF)、干涉法和三角法的三種測(cè)量原理；詳細(xì)介紹了實(shí)驗(yàn)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(xì)分析了影響點(diǎn)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(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)精度的影響，提出了獲取高質(zhì)量數(shù)據(jù)點(diǎn)云的方法。(4) 設(shè)計(jì)了使用地面三維激光掃描儀對(duì)橋梁進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)的方案，給出了點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取步驟；通過(guò)編程并結(jié)合 RealWorks Survey 三維激光掃描數(shù)據(jù)處理軟件實(shí)現(xiàn)了橋梁的點(diǎn)云去噪、特征點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以及點(diǎn)云配準(zhǔn)。(5) 研究了利用曲面擬合方法分析橋梁沉降，實(shí)驗(yàn)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(duì)形態(tài)變化；編程實(shí)現(xiàn)了 ICP 配準(zhǔn)