[發明專利]一種基于三維激光掃描技術的圍堰變形監測方法

在審

• 申請號: 201911053136.8
• 申請日: 2019-10-31
• 公開（公告）號: CN110763147A
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 顧曉彬;曹久慧;卞桂榮;徐士月;周濤
• 申請（專利權）人: 中交三航局第三工程有限公司;中交第三航務工程局有限公司南京分公司
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G01B11/24
• 代理公司: 32206 南京眾聯專利代理有限公司
• 代理人: 周蔚然

本發明公開了一種基于三維激光掃描技術的圍堰變形監測方法，采用了三維激光掃描技術對明挖隧道圍堰進行掃描，進而快速獲取圍堰實體目標的幾何全要素信息，從而實現對圍堰快速、全面化監測目的。通過三維激光掃描技術獲取的海量點云信息，實現監測點標靶球心的自動提取，計算監測點位的水平、垂直位移變化量，利用數據庫對不同監測時期點位數據的進行有效地管理；利用灰色模型、BP神經網絡模型對監測點位數據進行變形分析預測；基于點云信息提取斷面線，進行基于線狀要素的變形分析；選擇興趣區域建立不規則三角網模型，進行基于面狀要素的變形分析，從而更為全面、直觀地進行圍堰的變形監測分析，信息量大，監測結果更直觀、準確。

技術領域

本發明涉及三維激光技術領域，具體涉及一種基于三維激光掃描技術的圍堰變形監測方法。

背景技術

圍堰作為水利工程建筑中的重要圍護結構，對其進行變形監測是安全施工的重要保障。傳統的變形監測手段如GPS、全站儀等都是單點式監測，僅局限于圍堰監測區域的重要位置所布設的觀測點，無法對監測區域進行全面的變形監測研究，具有一定的局限性。

三維激光掃描技術又稱“實景復制技術”，三維激光掃描儀主要由快速準確的激光測距儀加上一組可導引以等速度掃描的反光棱鏡以及高清攝像機組成。它以其非接觸性測量、高分辨率高精度、能快速獲取目標表面的幾何與屬性信息的優點，在文物保護、智慧城市、變形監測等領域應用愈加廣泛。

發明內容

為解決上述問題，本發明公開了一種基于三維激光掃描技術的圍堰變形監測方法，基于點、線、面三個方面對圍堰變形進行全面的分析，信息量大，監測結果更直觀、準確。

為達到上述目的，本發明的技術方案如下：

一種基于三維激光掃描技術的圍堰變形監測方法，包括以下步驟：

（1）在圍堰監測區域布設標靶球作為監測特征點，并布設監測控制點；

（2）在控制點處架設全站式三維激光掃描儀，輸入站點及后視點坐標，對圍堰監測區域做整體精細掃描；

（3）對點云數據進行預處理、去噪編輯的工作，保留興趣區域精密點云，并將坐標轉換到以圍堰中軸線走向建立的坐標系；

（4）檢測點云中的標靶球，并提取標靶球中心點坐標；

（5）將提取的標靶球中心點坐標存入數據庫中便于管理；

（6）計算沿圍堰橫向、縱向以及豎向點位位移變化量并繪制變形曲線圖；

（7）對點位位移變化進行預測分析及預警；

（8）根據不同時期點云提取斷面線，進行斷面線對比分析；

（9）根據不同時期的興趣區域點云建立不規則三角網模型，用于變化區域監測分析。

本發明的有益效果是：

本發明所述的一種基于三維激光掃描技術的圍堰變形監測方法，通過采用全站式三維激光掃描儀，獲取圍堰目標監測區域的點的云信息，檢測并提取監測點位標靶球心；利用數據庫對不同監測時期點位數據的進行有效地管理，計算監測點位在圍堰橫向、縱向及豎直方向的位移變化量，并繪制變形曲線；利用灰色模型、BP神經網絡模型對監測點位數據進行變形分析預測與預警；基于點云信息提取斷面線，進行基于線狀要素的變形分析；選擇興趣區域建立不規則三角網模型，進行基于面狀要素的變形分析。本發明利用三維激光掃描技術的優勢，進而快速地從點、線、面三個方面對圍堰變形進行全面直觀的分析，形成了一種全新的圍堰變形監測方法，信息量大，監測結果更直觀、準確。

附圖說明

圖1為基于三維激光掃描技術的圍堰變形監測方法操作流程圖。

具體實施方式