基于点云切片算法的铁路钢桁拱桥线形分析

铁路桥梁线形测量对于桥梁健康检测与确保铁路安全运营具有重要作用。为提高运营铁路钢桁拱桥线形测量效率,以某3跨钢桁拱桥为例,运用地面激光扫描(TLS)技术对桥梁杆件进行整体化扫描,从桥梁线形测量精度、扫描完整性、点云个数等3方面,分析出最佳的桥梁扫描测站数为10个。运用3DNDT点云配准算法将各测站一一配准,桥梁点云配准精度为2 mm,将桥梁点云投影至xoy平面,用半径滤波器进行噪声点的去除,得到完整“纯净”的桥梁点云模型。提出点云等距切片与点云平面切片算法提取桥梁线形,并将线形点云数据导出在AutoCAD中拾取坐标。将点云切片法提取的TLS测量值、全站仪法测量结果与原始成桥线形做比较分析,结果表明:在桥面线形分析中,两方法均在跨中处A5点测量出最大变形,分别为12.69 mm、10.29 mm,两方法的最大相互较差R为2.4 mm,相关系数优于99.93%;在拱轴线线形分析中,点云切片法与全站仪法在主桁上弦跨中B4点位测量的最大变形为6.2 mm、3.9 mm,在主桁下弦跨中B10点位测量的最大变形为5.9 mm、3.5 mm,两方法的最大互相较差R为3.2 mm,相关系数优于99.87%,验证了点云切片算法的有效性与TLS测量的高精度性。拱轴线横向线形未出现明显侧移,点云等距切片得到的19个吊杆垂直度保持良好,未发生扭转与偏移。该成果对于运营铁路钢桁拱桥的线形分析与点云处理方法可提供相应的思路和参考,具有重要的实用价值。

火箭撬试验长直轨道测量控制网的建立及精度分析

火箭撬试验在航空航天、兵器、电子、核武器研制中具有重要的试验价值,为了建立轨道测量控制网、实现火箭撬试验中时空位置参数的测量,本文提出了一种基于边角混合交汇平差模型的组合测量方法。首先,构建了基于全站仪测角信息与激光跟踪仪测距信息的混合交汇平差模型,定义了构建测量误差矩阵的原则,并采用非线性最小二乘法对全局坐标进行了最优估计;其次,采用蒙特卡洛法对测量设备布局和混合交汇平差模型的精度进行了仿真分析,仿真结果表明,测量设备布设在测量范围内的中间位置,可使整体位置标坐标测量误差达到最小,进一步减小平差模型中初始值误差,提高模型解算精度;最后,在某火箭撬试验场地进行了实验验证,在669 m的测量范围内,整个轨道测量控制网的位置标距离标准差为0.19 mm,验证了长直导轨测量中边角混合平差模型的可行性,该方法对全量程测量任务具有重要参考价值。

高速磁浮轨道(梁)安装测控平面控制网测量技术实验研究

首先提出高速磁浮轨道(梁)安装测控平面控制网的精度要求,然后建立了小范围的CFⅢ平面控制测量实验网,在实验网中分别进行了基于高精度智能型全站仪和激光跟踪仪的观测实验,并对观测数据进行了处理与分析,以验证用这2种仪器及其对应的测量方法建立高速磁浮轨道安装测控平面控制网的精度及其可行性。实验结果表明,利用激光跟踪仪进行高速磁浮轨道(梁)安装测控平面控制网测量是可行的,且能够满足平差后方向改正数≤±1.5″、距离改正数≤±1 mm、相邻点的相对点位中误差≤±0.5 mm的精度要求。

大型复杂曲面玻璃幕墙高精度施工技术研究

文章以某市农商银行总部玻璃幕墙专业工程为研究对象,研究满足高精度安装要求的大型复杂曲面玻璃幕墙施工技术,提出BIM技术、3D扫描技术、激光全站仪定位技术联合应用的施工方法,有效完成了玻璃幕墙优化设计、构配件3D数据提取和高精度安装,提升了大型复杂曲面玻璃幕墙的施工质量。

卢赛尔体育场钢结构测量方法及精度控制

卡塔尔卢赛尔体育场主体钢结构为由24对V形柱支承受压环的空间大跨结构,构件形状复杂。受压环连接鱼腹式环形张力索桁架,对精度要求较高,测量难度大。为控制受压环最终就位精度,在钢结构加工、现场拼装、吊装等阶段,针对不同条件,采用三维激光扫描和全站仪+自贴式反射片的测量方案。在最终就位阶段,为克服现场条件限制,结合两种测量方案优点,首创并应用了全站仪扫描法,达到了受压环精度控制要求。

三维激光投影技术在核电厂施工放样中的应用

施工放样作为核电厂建造的关键基础工作,是其他施工活动的依据,其对工程质量及进度有着直接影响。目前核电建安领域主要采用全站仪进行逐点式放样的施工放样方法,该方法具有放样精度差、施工效率低和人工成本投入大等弊端。本文主要提出了应用三维激光投影技术实现核电厂快速施工放样,该方法具有批量放样和投影精度高的特点,通过核电厂施工放样可行性分析和某核电项目现场应用,并使用全站仪进行对比分析,验证了三维激光投影技术在核电厂施工放样中具有一定的应用前景。

基于三维激光扫描系统的芒硝矿采空区边坡变形监测单点误差模型建立及精度分析

该文主要探究三维激光扫描系统在某采空区边坡变形监测中的应用,并对边坡模型的点位精度进行计算和分析。使用Maptek I-Site三维激光扫描仪完成边坡点云数据的采集,并使用配套的Maptek I-Site Studio软件对点云数据进行拼接、滤波、精简等一系列处理,使用精简后的点云数据构建边坡曲面模型。以全站仪获取的标靶坐标数据为标准值,以三维激光扫描仪获取的标靶坐标数据为测量值,求出两者之间的真误差,进而求出观测值的点位中误差。结果表明,三维激光扫描系统测量的点位精度为IV级,仅能满足土质边坡对于水平位移监测的精度要求。

基于激光测距和全站仪的超大直径盾构隧道轴线测量方法和装备

随着我国轨道交通和地下空间的发展,传统的隧道轴线测量方法不适用于超大直径隧道,本文提出了一种基于激光测距和全站仪的超大直径盾构隧道轴线测量方法,开发了新的测量装备和配套数字化采集软件。工程应用结果显示该方法对超大直径隧道中线测量精度低于20mm,对监测隧道掘进精度和盾构机的对中情况校正提供了有力保障;实现了测量数据从机器端到手机端和云端的高效流通,缩短作业时间,提高工程监测效率。

预制梁板设置预拱度效果变形测量技术应用

由于目前预制梁场的梁板层层堆放,难以采用水准仪测量法进行实施。为找到一种新的测量方法替代水准仪,依托某项目预制小箱梁的变形测量找到了一种新的测量方法,即激光水平仪测量法。该测量方法的原理:在预制梁板侧面上引出一条水平线代替水准仪,测量跨内任意位置梁底距该水平线的距离,进而计算出跨内各位置相对于支撑位置的高差,即跨内预拱变形值。分别采用激光水平仪测量法和全站仪测量法对10片预制箱梁的预拱变形值进行测量,结果对比得到激光水平仪测量法与全站仪测量法测量的结果偏差值为0.2~1.5mm,表明激光水平仪测量法是可靠的。该测量技术可在堆放的预制梁板变形测量中进行广泛的使用,极大地提高现场检测效率。

手持式激光测距仪检定方法及系统研究

针对现有手持式激光测距仪检定方法所需场地大、室外环境干扰因素多的问题，提出了一种“小空间长距离”的测量方案，基于此方案研制的手持式激光测距仪检定装置，以高精度全站仪的示值作为长度基准，利用镜面反射原理，在室内16m长导轨上复现50m标准长度，消除了野外测量中环境因素的影响。实验结果表明，检定系统满足JJG966-2010《手持式激光测距仪》检定规程中示值误差检定技术要求，可以实现对手持式激光测距仪示值误差的检定。

基于无衍射姿态探针和全站仪组合测量空间隐藏坐标

针对大尺度空间中构件特征隐藏区的空间坐标测量,提出了一种基于无衍射光束的测量探针,并将该探针与全站仪结合构成了空间坐标组合测量系统。介绍了探针姿态测量系统和组合测量系统的结构与原理。测量时,首先将探针测头接触于被测点,并用全站仪或激光跟踪仪瞄准探针的光学系统,测得探针的空间位置坐标。接着,使用探针将测距激光通过axicon透镜变换为无衍射光,并由CCD摄像机获得图像。由无衍射光的中心一对一映射激光的入射方向,通过无衍射光图像定中计算,获得探针的水平角和俯仰角。最后,通过电子倾角仪测得探针滚动角;联合测得各姿态角和位置坐标,通过坐标变换,计算得出被测点的空间坐标。实验显示,该探针的姿态角测量精度为1mrad,组合测量空间位置偏差为±1mm,表明基于无衍射光束的探针与全站仪所构成的组合测量系统可满足大尺度空间中特征隐藏区空间坐标测量的要求。

非正交轴系激光全站仪坐标测量技术

针对大尺寸空间坐标测量应用,提出了一种基于非正交轴系架构的新型坐标测量系统解决方案.该测量系统由两个一维旋转台和一个激光测距仪组成,功能上与传统全站仪相同,但结构上却无传统三轴系的正交要求.相对传统全站仪而言,新的非正交轴系激光全站仪明显降低了在仪器设计、材料选择、制造加工以及装配维护等方面的要求.进一步,研究了非正交轴系全站仪架构组成,推导了其数学模型,并进行了误差分析.最后,基于卓立汉光RAK100型转台和LeicaDISTOD110激光测距模块构建了非正交轴系激光全站仪,并与激光跟踪仪进行了对比测量实验验证.实验结果表明,在12,m测量距离内,该新型测量系统可以实现毫米级的测量精度,满足了诸如桥梁、隧道、建筑等大尺寸空间、对象的测量应用需求.

基于全站仪交会测量的空间距离校准装置测量方法

空间距离标准装置是校准地面激光扫描仪的重要计量标准器,其标靶球的空间距离测量一直是其难点,目前大多是采用激光跟踪仪来测量。提出使用多台全站仪交会来进行标靶球的坐标测量,首先通过后方交会、免棱镜测量可以快速方便地得到特征点的概略坐标,然后通过互瞄建立定向基准,最后通过整体平差得到高精度的特征点坐标。实例证明,这套系统的精度优于0.1 mm,能够满足空间距离标准装置的校准精度要求。

现代测绘技术在地铁隧道变形监测中的应用研究

通过应用对比分析,并以沈阳地铁9号线某施工段、天津地铁3号线和平路运营段隧道变形监测工作为例,介绍了GeoMos全站仪自动化监测系统及三维激光扫描技术在现代化隧道变形监测中的应用,并在测量平差理论的基础上,对实测数据进行了精度分析.结果表明,现代化变形监测技术较比传统变形监测方法在精度、效率以及自动化水平上有了明显的提高,是当今地铁隧道施工及运营维护中可靠的地保监测手段.

大型建筑多测站点云数据配准研究

地面三维激光扫描仪是一种新的空间数据采集设备,在实际应用中,常需要将多测站点云数据或其构成的模型数据转换到地面测量坐标中;无协作目标电子全站仪无需安置棱镜和反射片作为反射目标即能测定待定点的空间位置[1]。通过在扫描对象周围布设控制点,利用高精度无协作目标全站仪与地面三维激光扫描仪采集、拟合布设在研究对象上的靶标靶心坐标,根据摄影测量原理,利用同名点对,解算旋转参数和平移参数,实现扫描仪坐标系下的点云数据到地面测量坐标系的转换。点云数据靶心坐标的精确提取与全站仪靶心坐标的精确测量是实现坐标转换良好效果的基础。

由三维坐标值计算两点距离的精度分析及应用

本文推导了由三维坐标计算两点距离的精度估算公式,指出仪器和目标的相对位置会影响所求空间距离的精度,并通过全站仪和激光跟踪仪这两种不同精度的三维仪器对标准尺的测量结果进行了验证,最后给出了基于距离测量的“两点法”计算测距加常数的原理。在文献中尚无对这一问题的系统、深入讨论,希望本文能给精密工程测量工作者提供实际操作参考。

室内200m虚拟基线测量方法的研究

为了解决手持式激光测距仪50 m以上检测基准建立的问题,在50 m高精度导轨上利用3个平面反射镜进行光路折叠,实现4倍光程倍增,搭建了室内200 m基线。并将Leica TS15型全站仪视为检定基准,对基线长度进行标定。最后对Leica DISTOTMD510型手持式激光测距仪开展了50~200 m测段的示值误差检定实验。实验结果表明:室内基线系统的测量范围可拓宽至200 m,示值误差检定结果的扩展不确定度为2.2 mm(k=2),满足检定规程要求,有利于将长基线压缩至室内有限空间完成。

工业测量系统最新进展及应用

主要介绍了四种工业测量系统，即经纬仪、全站仪、激光跟踪以及数字近景摄影测量系统的原理及最新进展，还介绍了工业测量系统在天线检测、顶管施工、大坝变形监测及水库闸门检测等领域的实际应用情况。

非正交系坐标测量系统原理及进展

非正交系坐标测量系统是近十几年来发展的一类移动、便携式的测量系统 ,一般分为电子经纬仪测量系统、全站仪测量系统、数字近景摄影测量系统、激光跟踪测量系统、激光扫描测量系统和关节式坐标测量机等 6类 ,通过间接测量边长和角度来确定测点的三维坐标值。本文将这 6类测量系统归纳为球坐标测量法、三角测量法、三边测量法和导线测量法 4种测量方法 ,讨论了其测量原理 ,简单介绍了其应用和发展。

激光标靶六自由度测量技术

针对目前工程测量领域六自由度测量存在精度低、实时性和便携性差等问题,设计了一种激光标靶,结合全站仪能够实现空间六自由度测量。在嵌入式平台上,研究了一种以重心法为核心的光斑中心提取算法,该算法重复性精度高、鲁棒性好。通过对相机的非模型化参数标定,提出了一种姿态解算算法。实验数据表明,激光标靶在全站仪坐标测量精度基础上,滚转角和俯仰角测量精度可达0.005°,方位角测量精度可达0.006 2°,满足多种工程测量需求。