论文部分内容阅读
作为测绘领域的又一项科技创新成果,三维激光扫描技术以其独特的优势受到了国内外学者及工程人员的广泛关注。该技术能够高精度、高密度、高速率及无接触地获取目标物的三维坐标信息,在众多领域拥有深远的发展前景。因此,研究该技术在建筑工程施工变形监测中的应用,具有很高的工程价值和理论意义。本文详细介绍了三维激光扫描技术的工作原理和两种点云预处理算法;归纳了该技术的特点和目前主要的应用领域;详细研究了该技术的精度及其在变形监测领域的研究现状,提出了基于三维激光扫描技术的新的监测方法,并将其应用于工程实例中,主要的研究内容及成果如下:1、阐述了三维激光扫描技术的研究和发展现状,并着重分析了该技术在变形监测领域的研究现状。三维激光扫描技术在变形监测方面虽然得到了一定的应用,但还没有形成系统,并没有将其优势完全展现出来。2、介绍了本文所采用的FARO X330三维激光扫描仪及其配套的TSP定位系统。该扫描仪的测距原理为相位法,在10m和25m处的测距精度为±2mm;TSP定位系统能够结合高精度的全站仪快速实现点云数据的高精度拼接和绝对定向。3、设计了基于TSP定位系统的扫描仪精度检核试验,发现FARO X330三维激光扫描仪的测距精度基本符合其标称精度。对扫描仪的点位精度进行了分析,发现其点位精度受测距精度、测角精度及竖直角的影响,并借助精度检核结果对25m处的点位精度进行了计算。分析了三维激光扫描仪的误差来源,并提出了几种降低误差的措施。4、针对变形监测,提出了基于三维激光扫描技术的异地控制法和TSP控制法。其中,异地控制法不需借助全站仪或GPS进行控制点三维坐标的测量,使扫描仪能够独立地完成变形监测工作;TSP控制法充分利用了扫描仪内部的倾角仪传感器,能够实现两期点云的高精度配准。设计了模拟变形试验,对异地控制法和TSP控制法的精度进行了研究,结果表明:单次拼接对异地控制法的精度影响为1~2mm,拼接次数越少,精度越高;TSP控制法的监测精度比较高,但受全站仪的精度影响比较大。5、研究了扫描仪用于建筑工程施工变形监测的适用范围,发现扫描仪可以实现对基坑围护结构桩墙顶的水平位移和竖直位移、基坑周边道路的沉降以及基坑周边建筑物倾斜的监测。分别将两种监测方法结合扫描仪用于工程实例,得到了比较理想的监测结果,在数据处理时,提出两点法和法向量法来分析建筑物的倾斜,突出了将扫描仪用于变形监测的优势。