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三维激光扫描技术在桥梁变形监测中的应用

测绘通报 2024年第3期 179-182页

作者：胡洋韩扬梁文鹏江苏现代路桥有限责任公司江苏南京210049 山东省地质矿产勘查开发局第四地质大队山东潍坊261021

随着我国经济的加速腾飞,城市交通设施建设力度在不断加大,桥梁作为城市交通的重要组成部分,在建设与检测技术等方面也在不断更新与提高。桥梁在长期运行后,由于受不均匀荷载及自然不可控外力等因素影响,局部会出现变形、裂缝等病害。... 详细信息

随着我国经济的加速腾飞,城市交通设施建设力度在不断加大,桥梁作为城市交通的重要组成部分,在建设与检测技术等方面也在不断更新与提高。桥梁在长期运行后,由于受不均匀荷载及自然不可控外力等因素影响,局部会出现变形、裂缝等病害。由于桥梁横跨水面,受车流量及自然因素的影响,常规的GNSS接收机、全站仪等测量仪器难以快速、准确地获取桥梁全空间信息数据,而三维激光扫描由于其作业效率高、非接触等特点,具有传统测量设备无法比拟的优势。本文以江苏润扬大桥为例,探讨三维激光扫描技术在桥梁变形监测中的应用,详细介绍了外业扫描、点云拼接去噪、成果图绘制及变形分析等步骤,为桥梁监测的新手段应用提供了借鉴经验。

关键词：三维激光扫描点云桥梁变形监测

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三维激光扫描辅助隧道大变形控制研究

铁道标准设计 2024年第7期68卷 146-153页

作者：戴军王建军李东锋王永仇文革凌鹏中国水利水电第三工程局有限公司西安710024 成都天佑智隧科技有限公司成都610031 西南交通大学土木工程学院成都610031

为解决在高地应力软岩大变形隧道控制研究中,传统监测方法有限断面有限点、监测结果以点带面、难以发现最大最小平均变形,无法为隧道初支优化调整提供有效数据支撑等问题,以沙嫰山二号隧道为依托,采用三维激光扫描仪对隧道初期支护进行... 详细信息

为解决在高地应力软岩大变形隧道控制研究中,传统监测方法有限断面有限点、监测结果以点带面、难以发现最大最小平均变形,无法为隧道初支优化调整提供有效数据支撑等问题,以沙嫰山二号隧道为依托,采用三维激光扫描仪对隧道初期支护进行全息变形监测,获取隧道初期支护的变形全貌,并进行沉降收敛和断面轮廓变形分析。同时依据三维激光变形监测结果,设计适应隧道变形特征的限阻耗能支护结构,对软岩大变形隧道初期支护破坏问题进行控制。结果表明:(1)三维激光扫描仪与全站仪沉降监测方差为3.03 mm、收敛监测方差为3.42 mm,两种仪器监测精度相当;(2)三维激光扫描仪监测结果显示,初期支护左侧出现受围岩剪切滑移带影响的局部鼓出问题,鼓出影响范围为左拱脚至左拱腰,且沿里程方向呈现明显的时空效应,监测段初期支护变形包络结果显示,拱顶左侧变形平均值35.2 cm、右侧变形平均值16.4 cm;(3)依据三维激光扫描仪监测结果不对称的设计限阻耗能支护结构,与设计支护段相比,对初期支护破坏取得了较好的控制效果,同时通过变形加速度来判断隧道变形速率的发展,避免累计变形和变形速率预警中假型性预警现象。

关键词：铁路隧道大变形三维激光扫描全息变形监测限阻耗能支护变形加速度

基于BIM和三维激光扫描的桁架几何质量自动化检测研究

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图学学报 2024年

作者：邹亚坤陈贤川谭毅林永枫张亚飞广州建筑湾区智造科技有限公司深圳大学滨海城市韧性基础设施教育部重点实验室深圳大学土木与交通工程学院中澳BIM与智慧建造联合研究中心

桁架结构因其自重轻、承载能力强而广泛应用于大跨度公共建筑中，随着使用时间的增加，需要对其结构几何质量进行定期检测以确保其安全性。然而，传统的桁架结构几何质量检测主要依赖人工手段，效率低下且成本高昂。为了实现桁架结构的... 详细信息

桁架结构因其自重轻、承载能力强而广泛应用于大跨度公共建筑中，随着使用时间的增加，需要对其结构几何质量进行定期检测以确保其安全性。然而，传统的桁架结构几何质量检测主要依赖人工手段，效率低下且成本高昂。为了实现桁架结构的高效几何质量检测，提出一种基于建筑信息模型(BIM)和三维激光扫描的自动化检测算法。首先，通过BIM将获得的原始点云数据中的桁架结构与背景分离。然后，基于关键点检测技术自动提取桁架结构的几何特征并实现节点坐标的定位计算。最后，将计算结果与BIM中的设计信息进行比较，获得几何质量检测结果。深圳市某校园内的演会中心被用于所提方法的验证。实验结果表明，所提算法的计算结果与全站仪的测量结果误差不超过2mm。所提算法的计算结果与BIM模型数据进行对比，检测出桁架结构的节点存在不同程度的沉降。因此，所提方法能准确快速地实现节点的空间定位，提高桁架结构几何质量检测的效率。

关键词：自动化桁架几何质量 BIM 三维激光扫描

基于三维激光扫描和墙体长度的砖混建筑物变形监测方法

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应用激光 2024年第1期44卷 56-65页

作者：贾宝川王磊李靖宇邹鑫河南省地质矿产勘查开发局第四地质勘查院河南郑州450001 安徽理工大学空间信息与测绘工程学院安徽淮南232001 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083

针对砖混建筑物,通过三维激光扫描技术进行数据观测,以墙体长度为监测指标,进行变形监测。首先,基于墙体点云厚度,在确定距离阈值后,经建筑点云分割、墙体点云再分配实现建筑物墙体拆分。其次,以单面墙体为基本单位,进行墙体边界点估计... 详细信息

针对砖混建筑物,通过三维激光扫描技术进行数据观测,以墙体长度为监测指标,进行变形监测。首先,基于墙体点云厚度,在确定距离阈值后,经建筑点云分割、墙体点云再分配实现建筑物墙体拆分。其次,以单面墙体为基本单位,进行墙体边界点估计,该估计方法由基于法线的点云边界估计方法变化得到,仅需计算一次线,转换一次坐标系。然后,基于上边界点,将选权迭代最小二乘法引入,同时在相邻两上边界线相交于一点的约束下,进行该线拟合。再次,由上边界线,在墙体上创建可向下平移的兴趣区域,每次平移后,结合区域内垂直边界点所在直线,计算墙体长度。最后,对于两次连续观测,将相同平移次数获取的墙体长度做差,以实现变形值提取。结果表明,由该方法计算的墙体长度而获取的变形情况,与墙体裂缝表现的变形情况基本吻合。且墙体长度的计算误差分布在-3~7 mm,可以达到毫米级精度。

关键词：三维激光扫描砖混建筑物变形监测墙体长度

基于三维激光扫描技术的竣工盾构隧道渗漏水检测

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测绘通报 2024年第4期 101-106页

作者：鲍艳 KIM IL BOM 张东亮祝泽田马能能北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 北京市政建设集团有限责任公司北京100045

渗漏水是隧道常见的病害,长期渗漏会导致隧道结构开裂、裂缝、钢筋腐蚀,威胁到隧道运营安全,因此对其检测一直受到重视。本文利用三维激光扫描技术实现了竣工盾构隧道渗漏水的位置及面积的自动检测。首先采用架站式三维激光扫描仪采集... 详细信息

渗漏水是隧道常见的病害,长期渗漏会导致隧道结构开裂、裂缝、钢筋腐蚀,威胁到隧道运营安全,因此对其检测一直受到重视。本文利用三维激光扫描技术实现了竣工盾构隧道渗漏水的位置及面积的自动检测。首先采用架站式三维激光扫描仪采集竣工隧道点云,基于修正后的反射强度值生成隧道衬砌表面灰度图,再采用膨胀法与腐蚀法对灰度图像进行预处理;然后利用连通域算法计算渗漏水位置及其面积;最后结合实际工程验证本文方法的实用性及准确性。结果表明,应用本文方法竣工隧道的渗漏水检测准确率达92%。

关键词：渗漏水检测盾构隧道三维激光扫描反射强度修正灰度图

三维激光扫描技术在宽肩台抛石堤稳定性试验中的应用

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水运工程 2024年第1期 58-64页

作者：费成鹏刘鸣洋朱颖涛栾英妮陈汉宝交通运输部水运科学研究院北京100088 交通运输部天津水运工程科学研究所天津300456

三维激光扫描技术主要应用于地形测绘、建筑物建模以及文物修复等,为了拓展这项技术在物理模型试验上的应用,利用Trimble CX型三维激光扫描仪对宽肩台抛石堤物理模型整体形态进行测量,并联合使用Trimble realworks 9和GMT 5.4两款软件... 详细信息

三维激光扫描技术主要应用于地形测绘、建筑物建模以及文物修复等,为了拓展这项技术在物理模型试验上的应用,利用Trimble CX型三维激光扫描仪对宽肩台抛石堤物理模型整体形态进行测量,并联合使用Trimble realworks 9和GMT 5.4两款软件对扫描数据进行处理并成图。与相机照片相比,三维激光扫描技术具有操作更便捷、精度更高、可视化效果更突出等特点,在物理模型上能够取代部分传统测量仪器的功能。试验前后扫描结果显示,宽肩台抛石堤在波浪作用下会发生明显变形,但最终会形成动态稳定的S形剖面形态。

关键词：三维激光扫描宽肩台抛石堤物理模型试验

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基于机载三维激光扫描的长索索力测试技术

铁道建筑 2024年第1期64卷 58-64页

作者：淮闯李冰姚京川苏朋飞王巍中国铁道科学研究院研究生部北京100081 中国铁路上海局集团有限公司上海200071 中国铁道科学研究院集团有限公司北京100081

由于拾振器安装与拆除耗时长,传统振动频率法测试效率低。为提升大跨度斜拉桥拉索索力测试的效率和精度,基于理论分析修正垂度法解析公式,提出一种基于机载三维激光扫描的修正垂度法长索索力测试方法,并结合主跨672 m的铁路斜拉桥进行... 详细信息

由于拾振器安装与拆除耗时长,传统振动频率法测试效率低。为提升大跨度斜拉桥拉索索力测试的效率和精度,基于理论分析修正垂度法解析公式,提出一种基于机载三维激光扫描的修正垂度法长索索力测试方法,并结合主跨672 m的铁路斜拉桥进行现场试验。结果表明:解析公式法与频率法索力测试结果相对误差最大值为5.13%,本文测试方法有效提升了索力测试效率。索力误差与实测垂度误差正相关,与索长负相关。索长为194.9 m时,索力误差为10%;索长300 m时,索力误差为3.36%。本文提出的方法适用于长度300 m以上的长索索力测试,可通过多次测试取平均值消除偶然误差、规划合理飞行路径等方式提高索力测试精度。

关键词：斜拉桥拉索索力测试垂度法三维激光扫描

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三维激光扫描点云的岩体产状智能识别研究

安徽理工大学学报(自然科学版) 2024年第2期 20-25页

作者：赵军陈宝龙安徽理工大学土木建筑学院

目的为了降低传统的人工测量方式带来的工作量大、效率低、工作环境恶劣等影响。方法提出在深部工程或高陡边坡的地质工程测量中，采用三维激光扫描技术获取岩体结构面点云数据，结合一个特制三角形标靶将三维激光点云的局部坐标系下... 详细信息

目的为了降低传统的人工测量方式带来的工作量大、效率低、工作环境恶劣等影响。方法提出在深部工程或高陡边坡的地质工程测量中，采用三维激光扫描技术获取岩体结构面点云数据，结合一个特制三角形标靶将三维激光点云的局部坐标系下的法向量转化为大地坐标系下的法向量，再利用区域生长算法对结构面产状进行智能识别和输出。结果试验结果表明，利用Delaunay三角剖分三维点云表面的重建，在改进区域生长算法对点云数据的处理下，能够对大批量数据快速处理并获得结果，其独特的空圆特性、剖分中产生较少的畸形三角形和耗时极少的运行时间非常适合海量的点云数据的计算。结论和传统方法相比，该方法具有快速、自动、高精度和远距离测量的优点，对无GPS信号或者GPS信号弱的岩爆频发地区的地质测量具有重要意义。

关键词：三维激光扫描特制三角形标靶深部工程结构面产状

三维激光扫描与贴近摄影测量技术在边坡防护网计量对比分析

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西北水电 2024年第3期 15-20页

作者：赵延岭李登安张枝枝马卫昭杨学敏林兴稳中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司国家水能风能研究中心西北分中心浙江师范大学地理与环境科学学院

为了解决传统的人工统计方式存在着准确率差、效率低、安全风险高等问题，分别采用三维激光扫描和贴近摄影测量技术，以水电站边坡防护工程为实验对象，研究了数据采集、数据处理、工程量统计等过程及方法，比较分析了工程量统计的准确... 详细信息

为了解决传统的人工统计方式存在着准确率差、效率低、安全风险高等问题，分别采用三维激光扫描和贴近摄影测量技术，以水电站边坡防护工程为实验对象，研究了数据采集、数据处理、工程量统计等过程及方法，比较分析了工程量统计的准确度、工作效率和安全性。结果表明：三维激光扫描技术应用后节约时间26 h,工作效率提高87%;贴近摄影测量技术应用后节约时间25.5 h,工作效率提高了85%;贴近摄影测量技术能够获取边坡毫米级分辨率的三维模型，防护网识别和统计的准确率能够达到100%。两种方式均能满足准确、高效、安全的工程计量需求，有效规避人工作业方式的风险，可极大提高工作效率，对类似工程具有指导作用。

关键词：工程计量三维激光扫描贴近摄影测量