基于车载点云的道路三维实景建模方法研究

传统的基础测绘存在组织管理固化、服务模式落后、产品形式单一等问题,在新型基础测绘体系下形成了全要素三维实景模型这一成果。本文探讨基于车载点云进行城市道路三维实景建模方法研究,并以某城市主干路为试验对象,对道路及道路两侧部件点云数据进行矢量化得到道路全要素地形数据,以部件点云数据为参考结合外业调绘尺寸用3ds Max软件制作道路部件模板库,并结合点云数据和矢量数据对各类要素进行单体化,最后将道路模型和部件模型融合。结果表明,基于车载点云数据构建的城市道路全要素实景模型不仅可以保证场景的完整性和真实性,还减少了作业时间和成本,实现了各类模型之间的无缝结合,制作完成的模型精度也能满足项目精度要求。

基于车载LiDAR的交通标线自动提取方法研究

针对自动驾驶技术对高精度道路信息实时存储分析的需求日渐增大、道路点云数据冗余离散的问题,本文提出了一种从车载LiDAR点云数据中自动提取道路面、分类并矢量化交通标线的有效方法。首先,将点云数据中的非地面点滤除;其次,基于载体车辆的行车轨迹线生成伪扫描线实现道路面的提取;然后,构建一系列二维点云参考影像,利用点云强度等特征信息检测交通标线边界像素点及坐标,并去除离群值对交通标线进行分类细化;最后,对本文方法提取与传统方法提取的交通要素进行对比,实验结果表明,本文提取方法的准确度及效率都有了一定的提升。

基于车载LiDAR数据的城市道路井盖提取与病害检测

使用传统的道路测量方法进行路面井盖病害信息的获取存在安全性差且效率低等问题,为了提高作业效率,本文提出基于移动车载激光扫描系统的路面井盖病害检测方法。首先,基于城市道路点云的反射特征及空间分布特征,提出使用一种基于布料模拟的滤波算法(Cloth Simulation Filter,CSF)进行地面点云提取;其次,使用自适应阈值方法对生成的点云强度图像进行二值化;最后通过限制参数的Hough圆检测方法实现井盖的定位与提取。以潍坊市潍城区某段道路点云数据进行试验,得出的结论为:提取井盖的平面精度为±0.048 m,井盖沉降残差值中误差为±0.0117 m,满足常规的井盖病害检测项目的精度要求。

基于图像的水下相机阵列激光测距与拼接方法

桥梁、大坝等结构涉水部分表观的病害检测过程中,病害参数的精确测量受到水下相机阵列与其距离的影响,并且常用的图像拼接方法依赖于显著特征点,对于上述情况,本文提出将水下相机阵列与激光器结合的方法,基于图像对物距进行测量并由激光辅助拼接图像阵列。根据激光光斑在图像中的位置,分别推导了水下相机阵列平面与被观测表面平行、存在旋转角和存在俯仰角三种情况下的激光测距公式,并且依次进行图像阵列校正、重叠区域计算和图像拼接。实验结果表明,三种情况下测距误差不超过2 mm,相对误差不超过1.5%,并且较好地实现了图像阵列的校正和拼接,在基础设施水下病害检测方面具有较大的应用前景。

背包三维激光扫描在城市大比例尺地形图测量中的应用

针对城市大比例尺地形图测量的区域零散性、测量要素多样性和复杂性的特点,以及机载测量空域难、传统测量效率低的问题,本文梳理并优化了背包三维激光扫描应用于城市大比例尺地形图测量的作业流程;在此基础上对其应用的特点、局限性和适用性进行了分析总结;最后以实际案例为载体进行了试验验证。结果表明,整体作业效率实现了成倍提升;数据精度上,点云平面位置及高程精度均优于6 cm,满足地形图测量相关规范的要求。背包三维激光扫描以其便捷性和高效性的特点,在城市大比例尺地形图测量中具有较高的应用价值和前景。

基于单谐振结构的金属裂纹CRFID传感器设计

为实现单结构谐振器对金属裂纹参数的无损检测,设计了一款同时检测裂纹宽度及方向的无芯片射频识别(CRFID)金属裂纹传感器。将圆形、切角矩形谐振器一体化设计,利用HFSS有限元分析软件对传感器进行结构优化与性能仿真。深层次探究了不同裂纹缺陷下传感器雷达散射截面(RCS)的响应特征。结果表明金属结构的裂纹方向和裂纹宽度可以通过传感器谐振频率的变化进行识别。双极化下RCS幅频特性的频偏方向对应裂纹的方向,而频偏量与裂纹宽度成正比。设计的CRFID传感器能够检测0°水平方向、90°竖直方向、45°或135°斜向等三类方向下的亚毫米宽度裂纹,其中裂纹宽度检测灵敏度最高可达43.5MHz/0.1mm。

基于LiDAR的强度影像自动提取水系边线研究

对基于LiDAR强度影像自动提取水系边线的方法进行深入研究,并通过在实际实验区域的实践应用,验证该方法独特优势与高精度表现。水系边线作为自然地理环境中主要特征,其精确提取对于水资源管理、洪水风险评估及地理信息系统更新来讲尤为重要。在实验过程中,利用LiDAR强度影像的独特特性,对激光脉冲的强吸收性导致无回波信号区域,作为水系边线初步识别主要依据,结合先进边缘检测算法,可有效从LiDAR强度影像中提取出水系边线。

移动手持激光扫描仪在建筑物竣工测量中的应用

随着科技的快速发展,测绘领域正迎来一场技术革新,三维激光扫描等新型测绘技术引领测绘地理信息服务向更为智能的方向发展。为研究测绘新技术在城市工程测量中的应用潜能,本文将移动手持激光扫描仪引入建筑物竣工测量中。基于ZEB-REVO RT手持激光扫描仪获取竣工项目区域的点云数据,经点云解算和坐标转换,得到满足竣工测量条件的激光点云数据。基于点云数据,完成建筑物的地形提取与编辑,并借助传统的高精度测绘手段,对竣工测量成果进行精度检验。试验结果表明,基于手持激光点云数据的建筑物竣工成果,点位平面精度为±4.6 cm,边长精度为±2.4 cm,符合《城市测量规范CJJ/T 8—2011》中建筑物竣工测量精度标准。本文研究成果验证了手持激光扫描仪在建筑物竣工测量中的有效性与实用性,为测绘新技术在工程测量领域的应用提供了实践经验与参考。

手持式激光雷达SLAM系统性能评定

手持式激光雷达SLAM系统的性能评定十分必要,但目前尚无性能评定的规范,且已有方法不能全面评价系统性能。为此,本文设计了5种性能评定方案:用室内检定场的球形标靶评定绝对精度,用线特征评定相对精度,用球形标靶直径评定重复性精度,用平面点云的平面度评定点云厚度,用可移动平面评定测程。试验结果表明,评定方案可靠有效,被测评系统的绝对精度为±1.1 cm,相对精度为±2.8 cm,重复性精度为±0.32 cm,点云厚度为0.92 cm,测程在90~95 m之间,基本符合系统标称性能。评定方法具有一定参考和推广价值。

基于FMCW毫米波雷达的测距值气象改正模型的建立

FMCW毫米波雷达具有低功耗、低成本、全天时全天候、精度高等优点,选择其作为监测设备,可以很大程度上满足监测需求,同时其操作便捷,携带方便。但是有研究表明,FMCW毫米波雷达在进行长时序观测时,雷达测距值会随着空气中的气象因素(温度、湿度、气压等)的改变而发生变化,导致测量精度降低。基于此,本文针对气象因素对毫米波雷达测距精度的影响而展开研究,提出基于调制载波折射率公式构建毫米波雷达的气象改正模型,改正后雷达测距值随时间的波动程度相较于改正前明显降低,测距值的标准差较改正之前降低了30%左右,与温度和湿度的相关系数均降低了50%及以下。结果表明,该模型在一定程度上削弱了气象因素对毫米波雷达测距值的影响,但是削弱效果有限,模型还有待优化。

基于SLAM技术的移动式三维激光扫描仪在地震救援中的应用

地震救援现场建筑结构评估是施行生命搜救作业的前提,也是进行安全施救的保障。基于SLAM(Simultaneous localization and mapping,即时定位与地图构建)技术的移动式三维激光扫描仪具有体积小、重量轻、可多平台搭载移动作业等多种优点,其“所见即所得”的特点为进行地震救援现场建筑物结构安全评估提供了便利。本文以“应急使命·2023”演习场地和2023年12月18日甘肃积石山6.2级地震现场为例,对移动式三维激光扫描仪在地震救援中的应用进行验证。通过移动式三维激光扫描仪对救援场地进行扫描,获取点云数据开展建模,并对场地的分区布局、建筑类型、建筑结构等特征数据进行提取,在此基础上进行建筑物结构安全评估工作。结果表明基于SLAM技术的移动式三维激光扫描仪具有易于携带、操作简单、作业高效、测量精度高的特点,为地震救援现场开展现场评估工作提供了新的技术方法,具有良好的应用前景。

激光点云滤波技术在植被分布调查中的应用

研究了机载激光雷达点云滤波技术在植被分布调查中的应用方法及效果。以RY县PK林场为案例分析对象,首先根据地质气候条件及测绘目标成像需求对航测设备、雷达设备进行选型;其次利用点云滤波技术,对PK林场点云数据进行采集与建模,并实现地块识别与分类;再次,针对十年间地块植被变异情况进行点云差异化建模,分析地块内植被空间变化情况;最后对研究成果进行误差分析,得出运用无人机航测设备、激光雷达测绘设备、点云模型建模系统等,可以为森林治理、土地调查等工作提供可靠的数据基础的结论。

基于地面三维激光扫描的南港危岩崩塌稳定性评价

崩塌是北京地区最为频发的突发地质灾害类型,因多分布于高陡斜坡,具有较高突发性和危害性,其勘查工作是长期困扰工程技术人员的难题。利用三维激光扫描技术对北京市门头沟区南港崩塌进行调查,结合点云数据和高清影像数据,构建崩塌三维空间模型,获取崩塌结构面和危岩体特征参数,评估危岩体稳定性和危害性。基于空间模型,自动识别及提取69组结构面信息,将其归纳为4组。利用4组节理面对坡体和危岩体的稳定性进行计算,结果表明,研究区易沿J1结构面发生倾倒式崩塌,易沿J2和J3结构面切割形成的楔形体发生滑移式崩塌。3处典型危岩体,在正常工况下1处为欠稳定,2处为基本稳定,在暴雨和地震条件下,1处为不稳定,2处为欠稳定。落石运动轨迹模拟分析显示98,6%的落石会撞击或经过居民房屋,直接威胁居民人身安全。

基于倾斜影像与点云数据的古建筑三维模型构建

针对古建筑三维建模中使用单一技术手段测量导致的结构缺失、精度低、图像拉花和破洞等问题,研究基于倾斜影像与点云数据的古建筑三维模型构建方法。使用无人机和激光扫描仪采集古建筑的倾斜影像数据和激光点云数据,并预处理上述数据,通过新特征点配准算法实现两种数据融合,得出准确完整的古建筑三维数据。提取古建筑的轮廓线,使用Revit软件构建古建筑BIM三维模型,对所得模型纹理贴图,实现古建筑的三维模型构建。实验结果表明:该方法可以获取完整的、高精度的古建筑三维数据,以此构建的古建筑BIM三维模型的精准度和完整度都很高,而且结构清晰、纹理清楚、效果逼真,具有优秀的建模性能。

历史建筑测绘建档中多技术融合和应用

福建省连城县综合采用无人机倾斜摄影测量和三维激光扫描技术等技术手段建立起翔实的历史建筑数字化档案基础数据,新技术的应用极大地提高了历史建筑测绘建档工作效率和测量精度,并且因为是非接触测绘,能避免对历史建筑的二次损害[1]。多技术融合情况下,系统全面解构测绘目标对象,并有针对性地设计各项工作任务的技术指标和重要环节的质量要求,确保测绘成果质量。该项目的顺利实施为后续的历史文物建筑保护、历史文化街区规划等非传统测绘需求提供了有益借鉴。

新型三维激光扫描仪在竣工测量中的应用

新型三维激光扫描仪具有高精度、高效率和非接触等诸多优势,结合工程案例介绍了外业数据获取、点云处理和成果制作等流程,并针对如何在竣工测量当中有效应用新型三维激光扫描仪展开相关探讨分析,验证了新型三维激光扫描仪应用于竣工测量中的可行性,对推广其在测绘领域的应用具有重要的意义。

一种基于高程双阈值的点云地面点滤波方法

地面点滤波是点云数据处理的重要环节之一。本文结合三维激光点云的高程分布特性,提出了一种基于高程双阈值的点云地面点滤波方法,该方法利用地面点和非地面点的高程值差异,分别设置大尺度高程阈值和小尺度高程阈值,实现地面点和非地面点的分离。结合ISPRS数据集,研究了本文算法中的控制参数(格网尺寸、预设坡度、标准差倍数)对滤波精度的影响,在此基础上,通过不同滤波算法精度比较分析,验证了本文算法的可行性和适用性。

一种改进ICP算法在建筑物配准中的应用

近年来,采用多源数据融合建模已成为研究热点,而多源数据融合建模的关键是点云配准。点云配准目前应用最广的算法是迭代最近点算法(ICP),然而该算法存在对点云初始位置要求高和收敛速度慢的缺点。故提出使用样本共识初始配准算法(SAC-IA)进行初配准,和采用改进的ICP算法进行精配准的方案,用于建筑物配准。实验结果表明,此算法对比传统点云配准算法,配准速度和精度都有极大提高。

无人机航测技术在地质灾害早期识别中的应用

一些地质灾害因其隐蔽性强、早期形变小,无法做到及时发现而引起更大损失。如何快速、准确地识别复杂地区地质灾害点的早期变化,是地质灾害防治领域的重要课题。当前无人机航测技术如机载LiDAR和倾斜摄影技术在很多领域已经得到了应用。无人机机载LiDAR技术能够获取地质灾害点及周边区域的点云数据,对植被等有较好的穿透性,获取真实准确的数字高程模型(DEM),据此进一步处理获得灾害点及周边区域的等高线等地貌数据;无人机倾斜摄影技术通过获取真实的影像数据,借助空中三角测量和自动化三维建模等技术,获得实景三维模型和数字正射影像(DOM),使得在三维场景中分析地质灾害点成为可能。本文通过无人机机载LiDAR和倾斜摄影技术获取青岛某处山体的崩塌隐患点近两年的数据。经过处理得到该隐患点及周边的测绘成果,并据此分析识别出早期崩塌范围,为后期的预防治理提供技术支持。

手持SLAM在室内不动产测绘中的研究与应用

当前不动产测绘向三维立体化方向发展。手持SLAM是当前三维不动产测绘和建模的一个新技术,因其外业采集速度快、内业点云预处理自动化高、操作简便等优点,成为室内不动产测绘的应用趋势。针对利用手持SLAM技术的不动产外业采集、数据处理和点云管理,以及三维不动产建模和信息化等工作,形成了三维不动产建模的生产体系。研究和实践证明,手持SLAM技术能够达到房产测绘规范的精度要求,而且生产效率极高,大大地提高三维不动产登记发证工作的效率和质量,为三维室内不动产测绘和登记工作提供示范。