应用三维激光扫描监测矿区建构筑物变形研究

发布时间：2017-08-31 01:34

  本文关键词：应用三维激光扫描监测矿区建构筑物变形研究

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【摘要】：三维激光扫描技术是目前测绘科学技术领域一种全新的技术,因其快速、精确、无接触测量等优势被应用于生产生活的各个方面。随着我国的社会经济发展,国家对于能源的需求日益巨大,在地下煤炭开采的同时对于地表建构筑物的破坏日益严重。矿区的建构筑物关系到当地社会经济发展和生产生活,通过对矿区建构筑物进行周期监测和分析,可以有效的掌握其变形情况对保障建构筑物的安全具有重要意义。本文引入三维激光扫描技术在矿区建构筑物变形监测中展开研究,主要研究内容如下:(1)根据激光扫描仪的基本原理及精度公式,推导得到激光扫描在实际工程应用中的高差精度及倾斜精度的理论公式。以Riegl VZ-1000扫描仪作为实例并结合多种具体工况进行了精度计算,并结合建筑物允许变形值的相关规范进行对比,证明了激光扫描应用于矿区建构筑物变形监测的可行性。分析了高差精度和倾斜精度的影响因素,提出了提高激光扫描倾斜精度的技术方法。(2)在变形提取方法研究中,针对目前平面和曲面拟合存在抗噪性差的问题,在分析点云数据分布特点的基础上,结合RANSAC算法提出了合适的去噪阈值对平面拟合进行了改进;并结合RANSAC算法提出了曲面拟合改进算法;提出了基于Delaunay剖分的ICP配准的表面突变提取算法和不规则及漏洞点云重心计算方法;并且依据点云法矢量变化实现了点云特征线的提取。(3)分别以位于峰峰矿区万年矿及羊东矿的开采沉陷影响下的建构筑物变形监测作为工程实例。采用三维激光扫描仪对研究对象进行了外业数据采集,通过选用本文合适的算法及对点云进行点云切片等手段,提取和分析了其相应变形量,表明本文算法提取矿区建构筑物的变形是可行的。
【关键词】：三维激光扫描 变形监测可行性 平面拟合改进 表面突变提取 重心提取
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P225.2;TU196.1
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 变量注释表17-18
• 1 绪论18-26
• 1.1 研究背景和意义18-19
• 1.2 国内外研究现状19-23
• 1.3 本文主要研究内容23-24
• 1.4 论文组织与结构24-26
• 2 三维激光扫描仪系统及简介26-36
• 2.1 原理、硬件及特点26-28
• 2.2 扫描系统分类28-32
• 2.3 点云处理软件32
• 2.4 点云外业数据采集32-33
• 2.5 点云数据预处理33-34
• 2.6 本章小节34-36
• 3 矿区建构筑物变形监测精度研究36-47
• 3.1 变形监测理论36-37
• 3.2 激光扫描精度及可行性37-45
• 3.3 激光扫描技术特点及优势45-46
• 3.4 本章小节46-47
• 4 变形提取方法研究47-64
• 4.1 基于点云变形提取的原理47-48
• 4.2 基于点云特征线的变形提取48-51
• 4.3 基于RANSAC改进的平面拟合方法的变形提取51-56
• 4.4 基于改进曲面拟合的变形提取56-59
• 4.5 基于表面突变提取算法的变形提取59-60
• 4.6 不规则及漏洞点云重心计算的变形提取60-63
• 4.7 本章小结63-64
• 5 工程实例验证64-78
• 5.1 万年矿实例64-70
• 5.2 羊东矿实例70-76
• 5.3 本章小结76-78
• 6 总结与展望78-80
• 6.1 总结78-79
• 6.2 展望79-80
• 参考文献80-86
• 作者简历86-88
• 学位论文数据集88

【参考文献】

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1 李玉冰;郝永杰;刘恩海;;多边形重心的计算方法[J];计算机应用;2005年S1期

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本文编号：762689