地面激光扫描点云与无人机影像点云融合应用

作     者：彭仪普 李剑 邹魁 汤致远 李子超 韩衍群 PENG Yipu;LI Jian;ZOU Kui;TANG Zhiyuan;LI Zichao;HAN Yanqun

作者机构：中南大学土木工程学院湖南长沙410075 湖南中大设计院有限公司湖南长沙410075 

基　　金：湖南省自然科学基金资助项目(2019JJ40385) 国家自然科学基金资助项目(52078499,52378424) 中国中铁股份有限公司科技研究开发计划(2020-重点-09) 

出 版 物：《铁道科学与工程学报》 (Journal of Railway Science and Engineering)

年 卷 期：2024年第21卷第7期

页      码：2804-2814页

摘      要：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。

主 题 词：运营铁路桥梁线形 倾斜摄影测量 地面激光扫描 点云数据融合 桥梁病害检测 

学科分类：083002[083002] 0830[工学-生物工程类] 081802[081802] 081406[081406] 08[工学] 0818[工学-交通运输类] 081602[081602] 0816[工学-纺织类] 0814[工学-地质类] 082301[082301] 0823[工学-农业工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20231517

馆 藏 号：203130739...