地面激光扫描点云与无人机影像点云融合应用

通过建立高精度的桥梁三维点云模型,检查桥梁病害情况并拟合绘制出桥梁线形。首先以无人机近景摄影、环绕飞行、井字飞行获取某双线特大桥梁主体与细部纹理数据,然后将不同航线采集的数据在Context Capture软件里面进行三维重建,将桥梁主体与细部影像融合生成完整桥梁点云1。运用Trimble SX12仪器完成对桥梁一体化扫描,获得完整桥梁点云2。提出基于双向KD-tree优化的ICP(Iterative Closest Point)算法对无人机航摄桥梁点云1与地面激光扫描桥梁点云数据2进行配准融合,加密后的桥梁点云用于建立运营铁路双线特大桥精细化三维实景建模。提出基于KD-tree的PCA(Principal Component Analysis)算法完整提取出桥梁吊索点云,运用最小二乘法拟合出桥梁拱轴线线形、RANSAC算法拟合出桥面线形。通过与单一无人机、单一地面激光扫描精度及完整性对比分析,以验证融合建模的有效性。研究结果表明:融合建模的模型水平精度1.71 cm、垂直方向精度1.25 cm,较单一无人机建模精度在水平与竖直方向分别提升16.59%与20.89%;融合建模的完整性为98.17%,纹理效果更加真实,并检查出桥墩存在蜂窝麻面、渗水等病害,拱肋存在涂装锈蚀、破裂等病害。该研究可为桥梁三维点云模型应用研究提供思路参考,具有较好的应用前景。

地面激光扫描与无人机摄影测量结合的地形测量探讨

航空摄影测量和激光扫描是大比例尺地形测量的常用方法,但当测量对象存在遮挡时,不可避免会产生数据阴影。将地面激光扫描和无人机摄影测量结合,在地面激光扫描数据覆盖不足的地区,采用无人机点云进行有效补充,通过选取广东省西部某座陡峭山峰进行实验,生成地形高分辨率点云和数字高程模型,经检测,测量精度达到厘米级,该方法可应用于包含崎岖山地在内的大比例尺地形测量。

自动化地面激光扫描仪校准实验室构建与应用

以地面激光扫描仪标称参数和实际参数的差异性为出发点,结合JJF1406-2013 《地面激光扫描仪校准规范》和JJF1033-2016《计量标准考核规范》的相关要求,提出并构建了自动化地面激光扫描仪校准实验室,实验室定制研发了径向距离示值误差记录器等多种校准数据记录软件和测绘仪器检定信息管理系统,并采用机械臂替代传统观测墩,实现了地面激光扫描仪自动化校准。实验室建成后为徕卡、天宝等多个品牌的地面激光扫描仪提供了自动、科学、高效、准确的校准服务,取得了一定的社会及经济效益。

利用地面激光扫描与GPS数据进行大型土木工程测量的对比研究

本研究旨在比较地面激光扫描与GPS数据在大型土木工程测量中的应用,地面激光扫描技术以其高精度和全面性受到广泛关注,而GPS数据测量技术则因其便捷性和实时性备受青睐。通过精度、效率和适用性的比较分析发现地面激光扫描在精确性方面优于GPS数据,但在测量效率和适用性方面稍显不足。此外,深入探讨了两种技术在土地测量、建筑结构监测、土方工程量测算以及基础设施建设中的应用,为土木工程测量提供了更加全面和可靠的解决方案,并为未来研究和实践提供了有益的指导和建议。

高精度地面激光扫描技术在土地资源调查中的应用

在土地资源调查领域,高精度地面激光扫描技术(Ground Penetrating Radar, GPR)已成为提高数据获取精度和效率的关键技术之一。本研究通过对比传统测量技术与高精度地面激光扫描技术在实际土地调查项目中的应用数据,展示了后者在测量精度和数据处理速度方面的显著优势。研究数据来源于对华东某地区500公顷耕地的测绘项目,使用GPR技术与传统技术分别完成测量,并对两者的数据质量、测量时间和成本进行了详细对比分析。结果显示,使用高精度地面激光扫描技术能够将数据收集时间减少40%,且测量误差降低至0.05米,有效提升了土地资源管理的科学性和准确性。本研究验证了高精度地面激光扫描技术在土地资源调查中的应用价值,对提升土地资源调查的技术水平提供了有力证据。

基于地面激光扫描技术的测绘工程在建筑物测量中的应用

建筑物测量对于保护建筑物具有重要的作用。地面激光扫描技术作为一种新兴的建筑物测量方法具有很好的应用前景。该研究基于地面激光扫描技术,探讨其在测绘工程在建筑物测量中的应用。首先搭建一个地面激光扫描的基础模型,通过模拟建筑物的各种状况,对比传统测绘方法与地面激光扫描技术的差异。结果表明,相比传统的测绘方法,地面激光扫描技术具有更高的精确度和效率。接下来,我们将此技术应用到真实的测绘工程中,对比实际测量结果与模拟预测结果,验证了地面激光扫描的准确性和实用性。此外,研究发现,地面激光扫描技术不仅提高了测绘的准确性,也缩短了测量时间,节省了人力资源。综上,该研究表明地面激光扫描技术在测绘工程的建筑物测量中具有良好应用潜力,对于推动我国建筑测绘工程技术的发展具有重要的参考价值。

基于地面激光扫描数据的马褂木材积建模与出材率研究

[目的]马褂木是优良的用材树种,研究其材积模型并分析多种密度种植下的径级材种造材出材率,旨在为马褂木人工林高效培育提供重要的指导。[方法]在马褂木多密度人工林试验区获取全样地地面激光雷达数据。通过点云提取单木结构参数,对4种造林密度(株行距配置:2m×2m、3m×3m、4m×4m、5m×5 m)马褂木试验林测树因子(胸径DBH,树高H,材积V)进行分析,建立一元材积方程、削度方程模型,并应用削度方程计算各密度林分材种出材率。[结果]研究得到的一元二次式V=0.0003D_(2)+0.0065D-0.0369为研究区马褂木最优一元材积式,该模型的决定系数(R^(2))为0.884,经过剩余标准差(S_(EE))、系统误差(T_(RE))、平均相对误差(M_(SE))、预估精度(ρ)等评价指标检验,无明显系统偏差,可用于研究区马褂木材积估计。研究选定改进的舒马赫方程式作为不同密度马褂木的削度方程,该模型R^(2)为0.924,经检验方程均方根误差为1.454,平均相对误差为0.050,预估精度达到0.910。进一步采用削度方程为多密度马褂木试验林进行多径级材造材,得到疏林地4m×4m密度种植下的大径材出材率最大(39.582%),密林地2m×2m密度种植下的小径材出材率最大(81.250%),而综合出材率最大的是4m×4m密度(98.650%)。[结论]马褂木多密度经营下,疏林地大径材出材率最大,密林则以小径材为主要径级材种。基于地面激光点云获取的单木参数可以直观地进行森林经理研究,对提升人工林的生产经营水平以及提高林业工作者的工作效率均有积极影响。

地面激光扫描激光束方向精度影响因子构建及测距精度反演

基于激光能量衰减模型,利用不同扫描特征下的激光束方向精度变化趋势,构建激光束方向精度影响系数。结合测距、测角及光斑对激光束方向精度的影响,验证所构建影响系数的准确性,并给出反演后的激光扫描测距精度。

地面激光扫描技术用于滇中复杂山区微地貌形态主要参数测量分析

传统测量方式对于微地貌形态的测量有着效率低,难以快速获取大范围高精度的地形等缺点。目前,随着激光雷达扫描技术的出现,在微地貌地形的精细测量和定量分析等方面提供了新的方法和技术。本文以恐龙谷环状构造的北坑缘微地貌为例,利用地面激光扫描仪获取得到具有高空间分辨率的点云数据后,通过将离散的点云通过滤波这一处理来提取出地面点,目的是为了保留完整的微地貌地形特征,然后用渐进加密不规则三角网的滤波算法来构建微地貌3D地形场景,并利用反距离权重法(IDW)内插生成分辨率为2 m的数字高程模型(DEM),之后在数字高程模型的基础上,就微地貌的地形因子进行主要的参数测量分析。实验结果表明:①用地面激光扫描技术获取复杂地形的地貌信息能达到较精细、较准确的效果;②在DEM的基础上提取各类地形因子,其分析结果与实地勘测基本一致,这说明应用地面激光扫描技术对小范围的地形测量有着较好的效果。

地面激光扫描技术在建筑物精细三维建模中的应用研究

地面激光扫描技术可以高精度、海量、快速地获取目标建筑物的三维点云坐标数据,通过对点云坐标数据进行技术处理,可以建立目标建筑物精细的三维立体模型,这种高精度三维立体模型成果具有广泛的用途。文章就这一新型测绘技术中数据采集、数据处理及三维建模、纹理贴图等环节的主要问题及关键技术进行研究探讨,对新技术的推广应用提供技术支持。

地面激光扫描仪对公路边坡落石形成条件及运动特性分析研究

公路边坡落石是一种常见但危险的地质灾害,对交通安全和公路设施造成了潜在威胁。本文以某地区一复杂地形为例,分析了公路边坡落石的形成条件及其运动特性,并采用地质调查与监测、数值模拟方法以及数据分析工具,这些方法将有助于获取关于公路边坡落石形成条件和运动特性的关键数据。本研究的结果将有助于制定更有效的公路边坡防护措施,提高公路安全性,减少落石事故对交通和社会的不良影响。

基于整体最小二乘的地面激光扫描标靶球定位方法

通过分析标靶球定位的最小二乘定位方法及其存在的问题,提出了一种地面激光扫描标靶球定位的整体最小二乘标靶球定位方法,并推导给出了两种整体最小二乘解算法,该方法可同时考虑系数矩阵误差的影响。利用真实数据进行验证的结果表明:整体最小二乘法比最小二乘法能够得到精度更高的解算结果,有利于提高标靶球体定位的准确度。

一种稳健的地面激光扫描标靶球定位方法

针对存在粗差或异常数据点时,最小二乘定位方法会产生定位错误的情况,本文提出了基于M-估计的稳健标靶球定位方法。通过M-估计剔除或减弱球体数据中异常点对参数估计的影响,获取稳健的标靶球球心坐标。利用仿真数据与真实数据进行验证,结果表明该法能克服异常值的影响,提高球体定位的准确度,具有稳健性。

基于球面投影的单站地面激光扫描点云构网方法

为正确判断点与点之间的邻接关系,结合单站地面激光扫描点云数据的特性,提出利用球面投影对其构建三角网的方法,讨论球面Delaunay构网方法的若干细节。采用球面有向搜索和球面LOP局部优化算法,提高构网时间效率。实验表明本方法能快速、有效地对单站激光扫描点云构网。

基于地面激光扫描数据的建筑物边界规则化方法研究（英文）

基于地面激光扫描数据,提出了一种新的建筑物边界规则化方法,不仅可以对建筑物整体而且可以对不同侧面进行规则化,包括立面墙面、门和窗户等.首先对海量原始激光点云利用高效的随机采样一致性算法分割为不同的平面面片,然后利用2Dα-shapes算法提取建筑物点云数据.在此基础上,利用本文提出的边界规则化算法产生一个规则多边形进而实现建筑物边界规则化.利用实际地面扫描数据对该算法进行验证,表明本文方法可以针对不同密度的点云进行自适应调整,不仅效率高,而且可以达到非常满意的建筑边界规则化效果.该研究成果对于利用地面激光扫描数据进行建筑物三维建模具有一定的参考意义.

地面激光扫描技术在建筑变形测量中的应用探讨

已有不少文献针对激光扫描在建筑变形测量中的应用进行了研究,但是国家和行业尚无三维激光扫描技术规程出台。本文通过应用调研、扫描仪的标称精度统计分析,以及具有针对性的试验,明确了激光扫描测量建筑变形的作业方法,确立了选用仪器精度、扫描测量的测回数、标靶入射角度等技术指标,为激光扫描技术在建筑变形测量中的工程应用提供了参考依据。

基于地面激光扫描的典型海岸带盐沼潮滩地形反演

海岸带潮滩地形具有快速变化的特点;在盐沼植被覆盖的潮滩区域,地面激光扫描仪(terrestrial laser scanning,TLS)获取地形数据受到地表植被的影响。为了研究TLS在盐沼潮滩使用的地形测量精度与盐沼植被种类、盖度的关系,本文以芦苇群落、白茅群落、互花米草群落、海三棱藨草群落4种典型海岸带盐沼植被群落为研究对象,在移动窗口法的基础上辅以聚类分析的植被滤除算法,分别从点云原始数据中恢复地表地形地貌特征。研究结果表明:1)植被盖度越高,TLS反演地形精度越低,两者负相关。2)不同植被的激光穿透能力不同:盖度大于50%时,激光无法穿透原始盖度分别为70%、65%、65%的白茅群落、互花米草群落、海三棱藨草群落,均方根误差(root-mean-square error,RMSE)分别为22.0、22.0、8.6cm;盖度等于50%时,白茅群落、海三棱藨草群落、芦苇群落和互花米草群落的RMSE分别为16.0、6.6、4.5、5.7cm;盖度小于50%时,芦苇群落、互花米草群落、海三棱藨草群落地形反演精度小幅度提高,白茅群落地形反演精度提升较为明显。3)在盐沼潮滩地区使用TLS反演地形时,增加TLS架设高度、对同一区域多方位反复扫描可能有助于提高地形反演效果。

地面激光扫描标靶的优化布设

地面三维激光扫描仪在监测变形时,需利用标靶进行多期数据的配准,因此标靶配准的精度直接影响测量误差。为了提高配准精度,对不同标靶布设方案进行了测量误差分析。实验分别利用25,50,100,150和200m的M1~M8靶点进行配准,然后通过对比两期数据的目标点坐标,得出不同标靶布设距离的测量误差,并对实验误差进行系统分析。实验结果表明:三维激光扫描仪标靶的最佳位置在距离扫描仪50m左右处,且当匹配存在角度偏差时,在同方向上被测目标的测量误差会增大。通过不同标靶布设方案的实验研究得出标靶的最佳布设方案和注意事项,可为实际边坡工程监测的标靶布设方案提供参考。

基于地面激光扫描仪的潮滩地貌研究初探

传统潮滩地貌的研究方法难以刻画潮滩的微观地貌特征,地面激光扫描仪(TLS)的应用为潮滩地貌的研究提供了新的切入点,然而目前关于TLS在潮滩地貌研究中鲜有报道。以江苏东灶港海岸一段潮滩地貌为研究对象,基于野外扫描数据,对扫描区域的点云数据进行精度评估,并尝试利用反距离加权插值(IDW)与克里金插值(Kriging)方法构建了潮滩地貌的数字高程模型(DEM)。研究结果表明:(1)通过点云数据构建的DEM数据能够实现潮滩地貌的定量模拟;(2)利用IDW插值可以便捷高效构建潮滩海量数据点的DEM;(3)利用TLS量化短期地貌变化如潮汐沉积旋回效果并不好。本研究可为利用TLS在潮滩微观地貌中的量化研究提供参考。

地面激光扫描三维重建技术的实验教学平台构建

建立地面激光扫描三维重建技术的实验教学平台,该平台利用多媒体教学手段介绍理论知识、提供点云数据获取和三维重建的技术路线和数据处理方法。设计出实验教学平台总体框架,在此框架下建立以技术原理、技术流程和工程应用案例为主要内容的教学平台,以专业点云软件和在线式实验环境为依托,建立了实验教学平台网站,开放若干自主学习型、综合设计型和研究创新型实验项目,使学生熟练掌握地面激光扫描三维重建技术,培养并提高学生的学习和研究能力。