[发明专利]基于三维激光扫描的变形监测坐标基准建立方法及装置

说明书

本发明提出了一种基于三维激光扫描的变形监测坐标系建立方法及装置，该方法包括：利用三维激光扫描仪对变形体及周边建筑物进行扫描，获取三维点云数据；利用三维点云数据建立变形体及周边建筑物的三维模型；对三维模型中的三维点云数据依据空间共面性进行分片，获取多个点云面片；从多个点云面片中选择符合预设条件的两个互相垂直的点云面片；选取水平面，水平面与第一竖直点云面片和第二竖直点云面片相交，根据第一竖直点云面片、第二竖直点云面片和水平面的相交线建立变形监测坐标系。本发明通过三维激光扫描仪测量变形体的三维点云数据，然后建立统一且稳定的变形监测坐标系作为监测基准，保证后续计算得到的变形测量数据准确可靠。

技术领域

本发明涉及三维激光扫描技术领域，特别涉及一种基于三维激光扫描的变形监测坐标基准建立方法及装置。

背景技术

随着城市日新月异的建设步伐，高层建筑、大型桥梁、基坑工程得到了迅速发展。在施工及运营过程中，准确获得标的物的变形值是保证安全和进行安全评估的重要手段，而如何高效、准确测定变形值一直是测绘工作者的努力方向。

目前，在变形监测中主要采用三维激光扫描技术。三维激光扫描是一种新的测量技术，具有速度快、精度高、非接触、能够建立三维点云模形等特点，近年来广泛应用于多个领域。

传统监测手段多采用全站仪、水准仪的测量手段，需要事先埋设监测点位，其特点是单点式监测，其监测点少，难以发现无监测点区域的变形情况，而一旦破坏会严重影响成果的连续性。目前三维激光扫描可以获得被测量物体表面大量的三维点云数据，改变了传统的单点变形观测模式，使传统的“点测量”方式变为“面测量”方式。因此，将三维激光扫描技术应用于变形监测工作，具有传统测量方法无法比拟的优势，具有重要的现实意义。

此外，变形监测的关键是建立稳定的测绘基准，利用此基准将施工前的监测对象进行测量，获得测量坐标点作为初始值。随着施工的进行，按计划周期利用此基准对监测对象进行多次测量获得每次测量的坐标，与初始值进行比较获得每次的变化量。该变化量即为变形监测的变形值。稳定的基准如何建立，是关系到变形测量数据是否可靠的基础。

目前，三维激光扫描在变形监测工作中需要布设“标靶”，并需要采用全站仪或卫星定位测量设备进行大地坐标的测量系，同时建立三维激光扫描坐标系和大地坐标系的转换关系，这就导致测量精度有所损失，效率也受到限制，而变形监测需要有稳定不变的坐标基准才可进行变形量的计算。如何建立有稳定不变的坐标基准是当前变形监测需要解决的一个技术问题。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本发明的目的在于提出一种基于三维激光扫描的变形监测坐标系建立方法及装置，通过三维激光扫描仪测量变形体的三维点云数据，然后建立统一且稳定的变形监测坐标系作为监测基准，保证后续计算得到的变形测量数据准确可靠。

为了实现上述目的，本发明一方面的实施例提供一种基于三维激光扫描的变形监测坐标系建立方法，包括如下步骤：

步骤S1，利用三维激光扫描仪对变形体及周边建筑物进行扫描，获取三维点云数据；

步骤S2，利用所述三维点云数据建立所述变形体及周边建筑物的三维模型；

步骤S3，对所述三维模型中的三维点云数据依据空间共面性进行分片，获取多个点云面片；

步骤S4，从所述多个点云面片中选择符合预设条件的两个互相垂直的点云面片，其中，选取的每个所述点云面片均为竖直面，分别记为第一竖直点云面片和第二竖直点云面片；

步骤S5，选取水平面，所述水平面与所述第一竖直点云面片和第二竖直点云面片相交，根据所述第一竖直点云面片、第二竖直点云面片和所述水平面的相交线建立变形监测坐标系，其中，所述建立变形监测坐标系，包括如下步骤：