基于三维激光扫描点云的异形钢构三维重建与质量控制

文章分别对异形钢结构安装前期、中期及后期进行三维激光扫描,并进行BIM建模及精度控制,相比较传统使用自动全站仪的精度控制方法,克服了点状精度控制方法的不足,实现了“体状”钢结构实时精度检测与控制,满足了异形双曲钢结构高精度安装要求,可为类似工程提供借鉴。

基于移动最小二乘与控制曲线的3D点云变形

将移动最小二乘法用于3D点云模型变形,提出一种基于控制曲线的3D点云模型变形方法.该方法根据点云数据的形状信息或变形需要设置关键点,利用三维空间三次样条插值拟合生成控制曲线,通过改变曲线两端的偏导数来改变空间曲线的形状,从而更好地拟合物体的轮廓.基于移动最小二乘法实现3D点云模型的刚性变形,通过轮廓拟合准确定位变形后的物体轮廓,利用控制曲线可实现多个区域的准确变形.实验表明,该方法可使3D点云模型产生比较平滑而真实的变形效果.

五轴端铣3D刀补中运动突变的处理

五轴联动数控系统执行端铣3D刀具半径补偿功能时,当刀轴矢量与曲面法矢量非常接近时,相邻插补点处的半径补偿矢量会出现转角过大的现象,从而引起机床直线轴的速度突变。在建立切触点到刀心点再到机床轴的传递关系的基础上,分析半径补偿矢量存在奇异解并引起机床轴运动突变的原因。以平底刀为例给出相应的控制算法。通过旋转优化奇异区域内各插补点处半径补偿矢量的位置,消除相邻半径补偿矢量反向的极限现象;通过插值进一步降低速度突变程度,使各轴速度都降至最大允许值以内。与直接使用相邻插补周期的半径补偿矢量进行赋值的方法相比,该算法通用性更高,对突变的处理效果更好。仿真试验证明了该算法的正确性和有效性。

3D激光扫描仪设计及数据处理

利用2D激光雷达配合云台装置,设计了一种3D激光扫描仪作为三维数据获取装置。根据扫描仪的硬件特性和传输特性,进行PC端的扫描控制系统以及数据处理系统的设计。扫描控制系统实现了对扫描范围以及扫描精度的控制和设定,数据处理系统针对采集到的原始数据,经过坐标的映射将相对坐标转换到全局坐标,并进行点云滤波,利用最小二乘进行曲面光滑,最终进行三角网格重建。经过多次实验结果证明,该系统可以对一般几何复杂度的三维场景进行较好的重建。

新常态下开展无人机倾斜实景三维生产的关键技术研究

相较于传统三维建模技术而言,无人机倾斜摄影测量系统具有突出优势。本文从无人机倾斜实景三维项目中的航飞线路、飞行时间、补摄、像控点的布设、三维场景模型构建等关键技术方面,探讨具体的河流、色差、茂密植被空洞、房顶布设像控点等问题,进行分析并给出解决路径,切实提高了无人机实景三维的技术水平。

倾斜摄影不同定向方法三维建模精度影响研究

高大建筑物密集分布的城市区域难以进行大量像控点布设,在一定程度上影响了倾斜摄影三维建模精度,通过分析像控点数量以及不同定向方法对建模精度的影响,设计4种单一定向方案和2种组合定向方案,分别构建实验区三维模型,并分析模型精度差异,结果表明:少量像控点结合RTK或PPK组合定向方法建模精度相对较高,与密集像控点建模精度差异较小,远高于少量像控点和无像控点建模精度;且组合定向方法三维模型整体误差分布较为均匀,抗干扰能力较强,同时少量布设的像控点降低了野外测量工作量,有效提升了倾斜摄影建模效率,为现代化城市三维基础数据底座建设提供了可靠的技术方法。

无人机倾斜摄影测量像控点间距对三维模型精度的影响分析

倾斜摄影测量构建三维模型在国民经济建设各个领域发挥重要作用。像控点的间距对三维模型的精度有着直接影响,同时也决定了内外业工作量的大小。研究像控点间距与构建三维模型空三解算的精度关系,探索合理高效的布点方案。本文使用无人机倾斜摄影,在多个不同像控点点间距布设方案以及只有差分POS无像控点的情况下进行空三解算、构建模型,分析讨论各个方案下的解算精度。结果表明,不同像控点间距及无像控点情况下的空三解算都可满足一定精度。在不同精度要求情况下可以选用合适的像控点间距布设方案,既满足精度又可节省工作量,对无人机倾斜摄影建模及其应用的提质增效具有一定的参考意义。

精密三维建模贴近摄影技术研究

通过对山体地质露头、岩体剖面开展高精度倾斜摄影和贴近摄影采集技术研究,探索出一套从成果精度指标理解、性能匹配的硬件配置、功能适应的软件选择、满足要求的静态控制网建立、岩壁像控点精密测量、露头剖面精细航线规划,到复杂环境下无人机控制措施应用等针对性的技术路线,成功实现航测采集分辨率2 mm以内、三维实景模型相对精度1 cm以内的目标。

像控点布设方式对实景三维模型成果精度的影响研究

针对像控点布设方式对三维模型与空三计算精度影响机制研究较少的情况,本文以某地区土地勘测定界三维模型建模航飞任务为实验案例,研究布置9种像控点布设方案,对9种像控点布设方案获取的三维模型成果进行精度统计与验证。实验结果表明了在模型点位精度与边长精度统计对比分析均符合相关规范,同时验证了随着像控点数量的线性增加,模型精度提高并趋于稳定。本文相关研究可为相关摄影测量航飞任务中像控点布设提供参考与借鉴。

倾斜摄影像控点对山区河道建模精度的应用分析

针对山区河道地形条件较为复杂,传统测量技术难以快速精确获取的问题,文章利用单镜头无人机“井字”航线获取倾斜影像数据,重点设计了不同像控点布设方案构建实景三维模型。通过模型精度对比分析,5种布设方案生产的测区模型在平面和高程精度上均满足1∶500成图比例尺的三维产品规范要求。山区河道实景三维建模,倾斜摄影像控点点对布设结果优于单点布设,控制点达到一定数量时,三维模型精度趋于稳定。结合山区河道实际地形综合考虑,研究成果为类似的山区河道像控点布设提供了参考依据。

基于Cult3D的多媒体图像三维点云配准方法

多媒体图像控制点的定位精度相对较低,导致后期的三维点云配准效果不够理想,且耗时较长。因此,本文提出基于Cult3D的多媒体图像三维点云配准方法研究。以像素边缘垂直于梯度方向直线为基准,利用Cult3D获取目标控制点到该直线的距离以及角度信息,计算出精确的控制点位置信息,并考虑到不同图像的像素差异,制定了个性化的数据获取标准,结合定位结果,采用一致性计算的方式实现对图像的快速配准。测试结果表明,设计方法对于控制点的匹配正确率可以达到98.87%以上,且耗时得到明显控制。

车载三维激光扫描技术在高速公路改扩建中的应用研究

针对传统勘测手段无法满足高速公路改扩建项目成本低、工期短、质量要求高等多方面测量要求的问题,本文提出一套车载三维激光扫描技术在高速公路改扩建领域中的应用技术路线,并以某高速公路改扩建项目为依托,对比分析了采用靶标控制点纠正前后的点云精度。研究结果表明,采用靶标控制点纠正的方式对车载三维激光扫描点云成果精度增益明显,该方法满足高速公路改扩建项目的精度要求,可为类似工程项目提供参考。

像控后处理倾斜摄影三维建模方法研究

无人机倾斜摄影三维模型的精度是衡量模型质量好坏的重要指标.常规的倾斜摄影三维建模需要先布设像控点,作业效率低且维护成本高.无像控建模不需要布设像控点,航测效率高,但精度较低.本文以南京信息工程大学东苑为实验区,研究了一种像控后处理倾斜摄影三维建模方法.结果表明:1)基于像控后处理建立的三维模型与常规方法建立的三维模型精度基本相同,平面中误差、高程中误差均小于0.05 m,满足高效率、高精度、低成本的建模要求;2)像控后处理建模避免了制作和维护像控点的过程,同时基于已有高精度三维模型选择像控点并提取坐标,提升了像控点选择的科学性并降低了外业测点的工作量;3)该方法在城市、乡镇及其他道路丰富地区高精度三维实景模型定期更新上具有较好的普适性.

静站式与移动式三维激光扫描的精度对比分析

针对传统隧道变形监测周期长、工作量大、覆盖率低,而三维激光扫描具有效率高、点位全、方便快捷的特点,利用静站式与移动式三维激光扫描分别对控制点坐标进行提取,并对其精度进行评估。实验结果表明,X方向上静站式与移动式三维激光扫描的最大偏差分别为5.9 mm和9.9 mm;Y方向上静站式与移动式三维激光扫描的最大偏差分别为5.6 mm和9.7 mm;H方向上静站式与移动式三维激光扫描的最大偏差分别为5.6 mm和10.0 mm。静站式三维激光扫描仪测得的控制点坐标偏差平均值分别为4.32 mm、4.84 mm和4.49 mm;移动式三维激光扫描仪测得的控制点坐标偏差平均值分别为7.59 mm、7.37 mm和8.00 mm。

倾斜摄影结合激光扫描建筑测量应用研究

三维激光扫描技术能够对城市既有老旧建筑的内外面信息进行高效采集,但在建筑顶部以及围墙遮挡区域普遍会存在点云缺漏现象。为提高建筑点云数据完整度,本文以某厂房建筑改造建设项目为实验对象,采用无人机倾斜摄影测量技术进行老旧建筑外立面信息采集,与三维激光扫描点云进行叠加,利用控制标靶进行点云融合转换处理,从而获取城市既有老旧建筑的内外面完整数据信息,利用省连续运行参考站(CORS)系统进行检核,三维激光点云成果最大点位误差为0.029 m,倾斜摄影模型最大点位误差为0.043 m,融合后数据精度及完整性均有较大提升,以较为完整的厂房内外立面高精度模型数据,为后续设计改造提供基础支撑,同时为数字城市建设提供基础三维数据。

无人机倾斜摄影测量不同像控点密度对地籍图成果精度的影响

为了降低倾斜摄影测量的像控点采集成本和缩短采集周期,以解决像控点测量费用高、周期长的问题,本文以实际项目为例,采用外业采集的特征检测点,针对不同密度像控点对地籍图成果精度的影响进行了探讨,并得出如下结论:一是随着像控点密度的增加,生产得到的地籍图成果精度也逐渐提高,但当像控点密度达到36个/km2时,其成果精度基本上不再随其密度的增大而提升;二是在像控点密度相同的条件下,实景三维模型的平面精度整体上比高程精度高。

潮间带无人机航测研究与应用

为满足潮间带大比例尺测图和三维建模等测绘需求,以某海岸带测量项目为基础,探索完成大面积(约6 km2)的泥沙滩无人机航测生产实践,在充分掌握潮汐变化规律基础上,制定周密规范的航摄和像控方案,实现高效、批量化生产潮间带标准化地理信息产品,定位精度满足1:500大比例尺测图需求。还提出了利用数字表面模型快速提取海岸线的新方法,实现了潮间带70%以上面积的测量作业,满足了《海道测量规范》中海岸地形测量需求,验证了无人机航测替代传统RTK碎部点测量实施潮间带地形测量的可行性。

不同定向方法对倾斜摄影三维建模精度的影响研究

本文针对地形条件复杂的城市建筑密集区域难以布设较多像控点问题,引入全球导航卫星系统(GNSS)组合定向方法,通过设计4种单一定向和两种组合定向方法,选择地形复杂的城市建筑密集区域进行试验,研究不同定向方法对倾斜摄影三维建模精度的影响。结果表明,在4种单一定向方法中,密集像控点布设方案模型成果精度最高,而实时动态测量(RTK)和动态后处理(PPK)单一定向模型精度相对较差且误差分布不均匀;少量像控点组合GNSS定向方案模型成果精度与密集像控点布设成果基本一致,成果误差较小且均匀分布,可避免单一GNSS定向方式的局限性,可靠性较高。因此,在地形条件复杂、难以布设较多像控点的地区,可采用少量像控点组合GNSS定向方式进行三维建模,这样既能保证建模精度,又能提高建模效率。

基于UG的三维电气自动布线技术研究

对三维电气布线的方法和技术进行了深入的研究。针对传统布线过程存在的预处理成本高、操作繁琐、干涉检测维护难等问题,通过综合"迷宫法""、线搜索法"等搜索算法和路径干涉理论,提出了"按面自动布线"和"贴壁干涉自动调整"的方法。以UG为开发平台,实现了包括三维布线路径自动生成和路径干涉检查及自动调整在内的三维自动布线。并以UG布线实例验证了所提出的三维布线方法的有效性和实用性。

基于无人机的影像数据采集与三维建模

无人机作为一种灵活、快速、有效的影像获取手段,已经广泛应用于各个领域。尤其无人机以其飞行距离长、巡航面积大、飞行速度快、空间分辨率高等特点,在三维建模方面的应用优势突出。利用无人机遥感系统采集的高分辨率影像,经摄影测量软件快速处理并建立三维模型。该方法的成本低廉、数据采集效率高、模型感官真实性强、建模自动化程度高,在很大程度上缩减了外业工期。