摘要：为了解决地铁建设和运营阶段会对地面造成不同程度的影响,特别是海岛建设地铁,其地形地貌环境复杂,土层不稳定,地面形变研究困难等问题。基于哨兵-1的38景影像数据和自主采集的隧道点云数据,采用永久散射体合成孔径雷达测量技术、差分干涉测量短基线集时序分析技术和激光雷达技术对厦门岛范围内的地铁2号线沿线区域进行研究。将合成孔径雷达的两种技术结果进行精度对比,并与水准数据进行比较,验证其准确性,最后结合激光雷达技术对该地铁内部隧道扫描获取点云数据进行形变结果对比。实验表明,PS-InSAR技术形变速率在-24.21~24.19 mm/y之间,而基于SBAS-InSAR技术的形变速率则在-22.86~33.79 mm/y,两种方法在形变监测过程中表现基本一致;与水准测量结果对比得到二者之间存在一定误差,误差集中在±7 mm以内,部分与水准点距离较远的误差在13 mm左右;而地下隧道沉降在-43.4~104.1 mm之间,中误差为28.44 mm,其结果与地面形变差异巨大。经过多次验证得知地下轨道交通隧道受到地面形变的影响较小。

摘要：针对复杂钢筋质量检查存在耗时耗力、自动化程度低等问题,该文以钢筋骨架点云为研究对象,结合建筑信息模型(BIM)提出了一种基于几何特征的钢筋质量自动检测算法。该方法首先将钢筋骨架扫描点云与BIM转化后的设计点云进行高精度配准,然后利用邻域搜索方法提取包含钢筋编号信息的钢筋骨架点云,最后结合设计点云和钢筋骨架点云采用比值法、随机采样一致性(RANSAC)圆柱拟合法实现钢筋数量、尺寸和间距的质量自动化检查。结果表明:该方法的复杂钢筋骨架数量检查的平均准确率为98.1%,尺寸估计的平均准确率为68.7%,间距检查的平均准确率为95.4%。提出的算法可实现工程应用上复杂钢筋骨架质量的自动检查,显著提高了工作效率,降低了成本。

摘要：针对海量激光点云异地实时扫描处理困难和现场绝对坐标系的配准问题,结合北斗/GNSS定位系统和5G通讯技术研制一套低成本地基激光雷达测量系统。该测量系统由激光雷达、高精度电机、北斗/GNSS接收模块和5G模组集成,激光雷达采集点云信息,高精度电机获取角度信息,北斗/GNSS接收模块接收时间并通过自主研发的时间同步模块,与高精度电机与激光雷达进行时间标记,获取带有时间标签的点云和角度文件,并通过5G通讯技术实时传输。终端通过自主研发的数据预处理软件,通过线性插值算法进行多帧点云时空配准,室外根据北斗/GNSS坐标进行多站激光点云粗配准,室内无北斗/GNSS环境下通过单站特征点进行多站点云粗配准,再利用临近迭代算法进行精配准以完成整体配准,并在自主研发的实时点云管理与可视化系统上进行可视化。实验表明该测量系统使用5G通讯技术传输速率50 Mbit/s,可以实现异地实时扫描传输,配准后的点云误差在3 mm以下,可为数字孪生、物质文化遗产监测、特大异形建筑施工运维分析等实时应用领域提供数字基础设施。

摘要：针对古建筑现状模型制作困难、费时费力、模型精度低等问题,该文以古建筑标准构件模型为数据源,提出了一种基于古建筑构件现状多视图引导的三维模型变形算法。首先,选取标准三维模型和现状构件视图同一视角方向的轮廓及其特征线;然后,应用相似三角形方法进行同名点对的提取;最后,应用改进的保刚性变形方法完成轮廓线驱动三维构件模型变形,生成完整的古建筑构件现状三维模型。以古建筑中常见的3种基本构件作为实验数据,应用改进的拉普拉斯变形算法,生成了古建筑构建现状模型,并通过与现有变形算法的对比,验证该文方法的可行性和有效性,为古建筑现状模型快速构建提供了新思路。

摘要：针对激光扫描和摄影测量点云非同源数据自动配准困难的问题,提出一种基于快速点特征直方图(FPFH)点云粗配准与八叉树格网迭代改进最近邻点(ICP)算法相结合的方法。在粗配准中,首先采用体素格网对点云数据进行降采样处理,然后使用FPFH进行特征匹配,最后采用采样一致性初始配准(SAC-IA)算法获取初始配准变换矩阵。在精配准中,以经典的ICP算法为基础,首先通过设置欧氏距离阈值剔除错误的对应点,然后在每个体素格网中选取精度最高的同名点对,使用奇异值分解(SVD)法计算最终配准变换矩阵。实验结果表明,所提方法可以解决激光扫描点云和摄影测量点云非同源数据的配准问题,具有一定的研究和应用价值。

摘要：针对车载移动测量系统中激光扫描仪和载体坐标系之间存在的位置和姿态偏差,在结合常规特征点、特征面检校方法基础上,本文提出了一种带有误差改正数的位置和姿态检校方法。利用TLS获取的车载系统整体点云模型和传感器固有几何属性,获取传感器之间相对关系初值,在此基础上引入误差改正数,构建误差改正模型。在与IGS站联测的检校场中借助平面、球形标靶和平面反射标志等特征,采用最小二乘法迭代法计算误差改正数最优解,从而实现传感器快速检校。试验结果表明,该方法切实可行,检校后点云平面绝对精度和高程绝对精度分别为0.043、0.072 m,相对精度为0.018 m,满足移动测量系统数据获取的精度要求,对促进车载移动测量技术发展和应用具有重要意义。

摘要：为了实现对特大钢结构的高效率、高精度检测,对地面激光点云整体配准算法以及无人机多视影像生成密集点云算法进行了研究。采用基于几何特征的可迭代整体配准算法不断对观测值进行约束定权和解算,将观测值改正数误差控制在一定阈值范围内,直到完成配准,生成整个网架结构的激光雷达点云模型。以球节点多连杆中心点算法对网架结构中的球结点与柱进行偏心计算,再使用基于视觉运动恢复结构算法以及改进的RANSAC算法生成的影像密集点云,通过配准实现地面激光点云和高分辨率非量测影像数据的融合。以某亚洲最大跨钢结构高精度检测为例,多站激光雷达点云整体的配准精度为5 mm,抽检的21根钢柱里16根柱子的偏差接近或大于35 mm(32.1~68.2 mm,方向均向外),整体钢结构的网架挠度均小于1/250。由此表明,地面激光点云整体配准算法以及高分辨率非量测影像数据密集点云生成算法可行且准确,能够满足特大钢结构的高精度检测要求。

摘要：移动激光雷达测量系统各测量传感器间的时空配准技术是整个系统设计的核心,其中时间同步问题尤为关键。针对惯导系统与激光雷达和全景相机之间的时间精确同步问题,结合北斗导航授时系统提出自行设计时间同步装置的方式,对集成激光雷达、惯性导航系统、全景相机等测绘传感器的车载测量平台,提供时空配准信息。以拥有全自主知识产权的车载移动测量系统为研究对象,通过该系统采集点云数据,使用设计生产的时间同步装置和编制的上位机软件与北斗卫星导航系统结合进行精确授时。最终时间同步精度达到了0.1μs,验证了时间同步装置设计方法的可行性。

摘要：建筑遗产及其监测领域存在大量相互关联的概念与数据。有效的组织和管理这些概念与数据,是建筑遗产监测智能化发展趋势。知识图谱是描述客观世界里概念、实例及其相互关系的一种新技术,通过构建语义网络知识库,能够更好地组织、管理和理解海量信息,为知识检索、智能问答和个性化推荐提供可能。为此,针对建筑遗产监测知识图谱,设计了模式层,构建了满足基本服务的知识库,初步实现了数据层,进而提出了建筑遗产监测知识图谱的构建方法。在建筑遗产知识图谱的模式层划分了建筑遗产监测对象与内容、监测方法与项目、监测原则、监测数据及监测关联关系5个层级,进行了各自本体模式层的详细设计与定义。通过建筑遗产领域已有数据的知识抽取,初步形成了以实体-关系-实体、实体-属性-属性值为结构的知识数据库。建筑遗产监测知识图谱的提出与实现,为进一步组织和关联该领域的概念与数据、完善建筑遗产监测的理论与方法体系提供了技术路线,为面向知识服务的建筑遗产精准化监测奠定了基础。

摘要：为实现塔式古建筑全部特征的定量形变分析,以传统单点高精度测量方法作为精度控制,采用两种不同测程的地基激光雷达获取塔式古建筑的内外多视点云数据,基于坐标转换和可迭代整体配准算法,得到绝对坐标系下的整体点云模型。点云数据处理包括单柱点云的提取、整体纵向剖切和单层横向剖切,使用三维建模软件和Auto CAD绘图平台,获取单柱几何信息以及绘测出塔体线剖图和各层平面图。以杭州某古塔的形变分析为例,验证了该方法对塔式古建筑定量形变分析的可行性与准确性。