[发明专利]一种基于三维激光扫描技术的围堰变形监测方法

说明书

本发明公开了一种基于三维激光扫描技术的围堰变形监测方法，采用了三维激光扫描技术对明挖隧道围堰进行扫描，进而快速获取围堰实体目标的几何全要素信息，从而实现对围堰快速、全面化监测目的。通过三维激光扫描技术获取的海量点云信息，实现监测点标靶球心的自动提取，计算监测点位的水平、垂直位移变化量，利用数据库对不同监测时期点位数据的进行有效地管理；利用灰色模型、BP神经网络模型对监测点位数据进行变形分析预测；基于点云信息提取断面线，进行基于线状要素的变形分析；选择兴趣区域建立不规则三角网模型，进行基于面状要素的变形分析，从而更为全面、直观地进行围堰的变形监测分析，信息量大，监测结果更直观、准确。

技术领域

本发明涉及三维激光技术领域，具体涉及一种基于三维激光扫描技术的围堰变形监测方法。

背景技术

围堰作为水利工程建筑中的重要围护结构，对其进行变形监测是安全施工的重要保障。传统的变形监测手段如GPS、全站仪等都是单点式监测，仅局限于围堰监测区域的重要位置所布设的观测点，无法对监测区域进行全面的变形监测研究，具有一定的局限性。

三维激光扫描技术又称“实景复制技术”，三维激光扫描仪主要由快速准确的激光测距仪加上一组可导引以等速度扫描的反光棱镜以及高清摄像机组成。它以其非接触性测量、高分辨率高精度、能快速获取目标表面的几何与属性信息的优点，在文物保护、智慧城市、变形监测等领域应用愈加广泛。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种基于三维激光扫描技术的围堰变形监测方法，基于点、线、面三个方面对围堰变形进行全面的分析，信息量大，监测结果更直观、准确。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于三维激光扫描技术的围堰变形监测方法，包括以下步骤：

（1）在围堰监测区域布设标靶球作为监测特征点，并布设监测控制点；

（2）在控制点处架设全站式三维激光扫描仪，输入站点及后视点坐标，对围堰监测区域做整体精细扫描；

（3）对点云数据进行预处理、去噪编辑的工作，保留兴趣区域精密点云，并将坐标转换到以围堰中轴线走向建立的坐标系；

（4）检测点云中的标靶球，并提取标靶球中心点坐标；

（5）将提取的标靶球中心点坐标存入数据库中便于管理；

（6）计算沿围堰横向、纵向以及竖向点位位移变化量并绘制变形曲线图；

（7）对点位位移变化进行预测分析及预警；

（8）根据不同时期点云提取断面线，进行断面线对比分析；

（9）根据不同时期的兴趣区域点云建立不规则三角网模型，用于变化区域监测分析。

本发明的有益效果是：

本发明所述的一种基于三维激光扫描技术的围堰变形监测方法，通过采用全站式三维激光扫描仪，获取围堰目标监测区域的点的云信息，检测并提取监测点位标靶球心；利用数据库对不同监测时期点位数据的进行有效地管理，计算监测点位在围堰横向、纵向及竖直方向的位移变化量，并绘制变形曲线；利用灰色模型、BP神经网络模型对监测点位数据进行变形分析预测与预警；基于点云信息提取断面线，进行基于线状要素的变形分析；选择兴趣区域建立不规则三角网模型，进行基于面状要素的变形分析。本发明利用三维激光扫描技术的优势，进而快速地从点、线、面三个方面对围堰变形进行全面直观的分析，形成了一种全新的围堰变形监测方法，信息量大，监测结果更直观、准确。

附图说明

图1为基于三维激光扫描技术的围堰变形监测方法操作流程图。

具体实施方式