A voxel-based fine-scale 3D landscape pattern analysis using laser scanner point clouds

The landscape pattern metrics can quantitatively describe the characteristics of landscape pattern and are widely used in various fields of landscape ecology.Due to the lack of vertical information,2D landscape metrics cannot delineate the vertical characteristics of landscape pattern.Based on the point clouds,a high-resolution voxel model and several voxel-based 3D landscape metrics were constructed in this study and 3D metrics calculation results were compared with that of 2D metrics.The results showed that certain quantifying difference exists between 2D and 3D landscape metrics.For landscapes with different components and spatial configurations,significant difference was disclosed between 2D and 3D landscape metrics.3D metrics can better reflect the real spatial structure characteristics of the landscape than 2D metrics.

3D激光扫描仪在弹性柱体对接系统的应用算法研究

在特殊工程应用场合,需将弹性柱体装填至另一刚性柱体中,其核心是2个部件同轴度的误差控制。弹性柱体采用特殊的包覆工艺,表面起伏不平,因此,数据采集方式的选择非常关键,同时,数据处理也会影响同轴度误差。设计了一套自动对接系统,采用3D激光扫描仪采集数据,并选择最小二乘法及循环比较法算法拟合曲线。结果表明,该系统效果良好。

基于HLS与TLS的建筑物点云采集及3D建模性能比较分析

不同平台所搭载的三维激光扫描仪适用于不同场景,具有不同的特性。为研究手持三维激光扫描仪(HLS)与地面三维激光扫描仪(TLS)在建筑物数据采集应用相关方面的差异,实验以一座高约8m的雕塑建筑为对象,分别采用这两种仪器对其进行扫描数据采集。通过点云数据预处理与表面模型重建,获取建筑物3D模型,并完成建筑物的点云切片与边长提取。实证研究得出,HLS采集数据时间效率优势显著,相比设站扫描可节约83%时间,同时还可获得更丰富的点云数据;TLS采集的数据质量相对要高,粗糙度均值总体要低,细节表达更优;与建筑物实测边长进行比较,利用两种扫描仪所构建3D模型测量得出的边长均具有较高精度的相关一致性。此次研究成果对不同场景要求下的建筑物点云数据采集与建模,以及具体选择何种平台的三维激光扫描仪进行应用,可提供相关技术性能参考。

倾斜摄影与激光扫描技术结合的3D森林景观建模

随着数字林业和精准林业建设的推进,利用三维可视化技术辅助森林管理的需求越发突出,然而3D森林景观建模与建筑物建模相比具有冠层起伏频繁、形状不规则、光线条件复杂、纹理重复度高、像对间存在非刚体性变化等特点,直接采用普通建模方法构建的三维模型效果不理想。本研究实践了一种无人机倾斜摄影系统与背包式三维激光扫描系统相结合的森林景观三维场景建模方法,讨论了数据获取原理、点云配准方法及数据处理流程,并在潭柘寺森林景区进行实验,验证方法的有效性。结果表明,两种点云配准的整体误差小于2.37 mm,能够满足森林景观三维场景建模的精度要求。该方法不仅能省去倾斜摄影的外业控制点采集过程,还实现了两种技术的优势互补,降低了森林景观三维建模的成本,提高了建模效率,对森林精准计测及精细化管理具有一定实践意义。

基于Handyscan 3D激光扫描仪的逆向技术研究

以某型汽油发动机缸体、缸盖为例,应用Handyscan 3D激光扫描仪进行点云数据的获取,并结合逆向工程相关的处理软件详细研究了点云数据预处理、模型重构、误差检测以及模型优化的关键步骤和注意事项,最终实现对本典型结构产品的精准建模。研究结果对其他种类产品的逆向研究具有参考价值,将先进的设计经验同自身现有的设计体系相结合,有利于快速发展核心技术。

3D激光扫描应用于开采沉陷相似材料模型观测

根据开采沉陷相似材料模型实验的特点,采用了三维激光扫描仪对开采沉陷相似材料模型进行观测,得到了测点的拟合与建模两种三维坐标数据,分析了模型的下沉曲线,实现了用三维激光扫描仪对开采沉陷相似材料模型观测新方法的研究。

3D激光扫描仪应用于生产建设项目水土保持监测的探索与实践

各类生产建设项目造成的人为水土流失日益突出,给人类生存环境带来众多危害,其时空不均衡性、突发性、强度高、危害大的特点使生产建设项目水土保持监测工作成为预防土壤侵蚀的重要抓手。3D激光扫描测量法作为新技术,能克服传统水土保持监测方法应用于生产建设项目中的多种局限性,已逐步应用于相关领域。本研究将3D激光扫描仪应用于生产建设项目水土保持监测中,开展堆弃土边坡土壤侵蚀强度试验研究工作,通过实践去探索和检验这种新技术的实用性和监测精度。结果分析表明:(1)室内模拟降雨与野外自然降雨试验的结果均表明,3D激光扫描仪测量值与传统方法实测值的误差分别为6.15%和11.8%,其测量精度满足水土保持监测及水土保持方案的要求,且多次试验能降低其测量误差;(2)3D扫描仪的扫描基准点、站位的设置会影响扫描测量精度,而土壤沉降量是影响扫描测量精度的主要原因,应精确计算土壤沉降量以校正扫描测量值,使其准确客观;(3)仍需针对不同项目、不同监测点位和不同监测时段进行更多研究,比较3D激光扫描监测法与传统监测法间所获得数据的差异性,积累基础数据和经验。

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。

基于结构光的3D激光扫描仪系统研究

近年来,3D激光扫描仪凭借其全自动高精度立体扫描的优点极大地促进了三维重建的发展与应用,然而,其过高的价格又极大地限制了其应用与普及。基于这一问题,提出了一种自制的低成本3D激光扫描系统,该系统基于结构光法原理,由常见的摄像头,线状激光发射器,标定板搭建而成。系统分为背景设置,相机标定及数据采集几个部分。实验结果表明,此系统能够完成对物体的三维扫描过程,具有成本低,性价比高的优点。

基于逆向工程和3D打印的水泵叶轮快速重建方法

以某电子水泵叶轮为例,基于逆向工程及3D打印技术,介绍水泵叶轮快速重建的全过程。介绍了由Handyscan 3D激光扫描仪和VXelements 3D数据采集软件组成的点云数据获取系统、描述了Ceomagic Studio逆向软件对点云数据处理的方法、CATIA软件对实体的三维数字化模型的重建过程等,最后获得符合精度要求的数据模型并通过FORTUS 360mc 3D打印机完成实物打印的过程。研究结果对其他种类的产品具有参考价值,逆向工程作为吸收先进技术的一种手段,可以基于原有产品进行分析和再创新,对于缩短新产品研发周期、提高设计水平具有重要意义。

3D激光扫描仪测设路面平整度及病害研究

路面平整度及病害检测是道路工程研究的重要内容.基于静态的三维脉冲激光扫描技术在一定程度上可以弥补现有检测技术和方法的不足,实现快速、方便、大面积的测设.有较高的应用价值.

基于LRIS-3D建立高分辨率DEM的方法及对比研究

在基于LRIS-3D系统建立高分辨率DEM基础上,以黄土高原丘陵沟壑区桥沟小流域为对象,利用GIS工具,以三维激光扫描系统扫描数据为基础数据,研究基于DEM的数字地形特征和水文特征的提取与分析方法。研究结果表明:与普通DEM相比,高分辨率DEM提取研究区平均坡度变小、坡度标准差变大,总体地形向平坦转化,坡面曲率增大,沟壑密度增大,更详细地描述了地表特征。对流域水文过程分析、特别是对流域汇流的参数确定及汇流模型的建立有积极作用。

3D激光扫描系统在路面功能检测中的应用

分析了目前3D激光扫描技术在测量领域的应用现状,探讨利用ILRIS-3D在路面平整度及病害检测中应用的可能性,通过路面试验证明:ILRIS-3D扫描得到的数据经PolyWorks处理后,能较好地反映原始的路面特征,并能给出相应的路面病害数据。

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。

逆向工程在3D打印技术中的应用实践

以工艺品模型为例,简述了使用手持式激光扫描仪和Geomagic Design X逆向软件进行模型设计、用FDM打印机将模型打印成型的过程。将此设计过程引入教学中,可以大大提升学生的上课兴趣,同时对于学生的创新思维、创新意识和创新能力的培养具有很大帮助。

三维激光扫描仪与RTK技术在矿山综合测绘及数据集成中的联合应用

该文详细探讨三维激光扫描仪与RTK技术在矿山测绘和数据集成中的联合应用。分析当前矿山测绘的现状和挑战,以及现有的测绘方法和技术的优点及局限性。详细介绍三维激光扫描仪和RTK技术的工作原理,以及它们在矿山测绘中的应用实例和优点。探讨这2种技术的联合应用,包括其理论基础、实际案例和可能出现的问题。讨论这2种技术在数据集成中的作用,以及数据集成的实际案例和效果评估。

点云数据与倾斜影像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。

一种基于激光扫描雷达的挖掘面3D重构方法

为了实现挖掘机器人自动轨迹生成和轨迹跟踪,提出一种挖掘机器人的挖掘面3D重构方法。根据3D激光扫描雷达的三角形原理得到扫描点的坐标值,对扫描点进行聚类分析方法滤除噪声点,进行初始三角剖分、局部优化、着色和渲染得到三角剖分后平底坑的3D物理模型,并采用倒置棱台进行拟合,计算了所挖平底坑内腔的上表面和下表面之间的距离和下表面的几何尺寸。实践结果表明:该方法实现了对不规则平底坑内腔的测量,为挖掘机器人自主挖掘平底坑的自动轨迹生成和跟踪奠定了基础。

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。

RESEARCH ON LASER RANGE SCANNING AND ITS APPLICATION

In this paper the development of the technology of the laser scanning is summarized.The principles of laser range scanning are introduced.Based on the laser scanning technology and methods,which are investigated by the authors to survey deposit volume,a surveying system is developed and a practical application is performed.It is shown that the laser_scanning technology has obvious advantages such as measurement precision,automation and visualization of observed data in comparison with the traditional methods.As a result,labor intensity is relieved obviously and work efficiency is promoted.