硕士学位论文—基于三维激光扫描的桥梁监测方法研究 - 图文

学号

分类号 P23 密级 无 UDC（DDC） 528

硕 士 学 位 论 文

基于三维激光扫描的桥梁

监测方法研究

苏 磊

指导教师姓名： 郑德华 副教授 河海大学地球科学与工程学院 申请学位级别： 工学硕士 专业名称： 摄影测量与遥感 论文提交日期： 年 5 月 论文答辩日期： 年6月3日 学位授予单位和日期： 河 海 大 学

答辩委员会主席： 李浩 教授 论文评阅人： 李明峰 教授

岳东杰 教授

年 月 中国·南京

分类号（中图法） P23 U D C（DDC） 528 密级 无

论文作者姓名 苏磊 学号 0830421034 单位 河 海 大 学

论文中文题名 基于三维激光扫描的桥梁监测方法研究

论文中文副题名 无

论文英文题名 The Research on Bridge Monitoring Method Based on

3D Laser Scanning

论文英文副题名 Non

论文语种 汉 论文摘要语种 汉、英 论文页数 73 论文字数 7.3 (万) 论文主题词 三维激光扫描技术、桥梁、点云数据、变形监测、曲面拟合、

ICP配准

申请学位级别 硕士 专 业 名 称 摄影测量与遥感 研 究 方 向 三维激光扫描数据处理 指导教师姓名 郑德华 副教授 导师单位 河海大学地球科学与工程学院

论文答辩日期 2013年6月3日

The Research on Bridge Monitoring Method Based on 3D Laser Scanning

Dissertation Submitted to Hohai University

In Fulfillment of the Requirement

For the Degree of Master of Engineering

By Su Lei

(School of Earth Sciences and Engineering)

Dissertation Supervisor: Associate Professor Zheng De Hua

June.2011 Nanjing P.R.China

学位论文独创性声明：

本人所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。如不实，本人负全部责任。

论文作者（签名）： 年 月 日

学位论文使用授权说明

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论文作者（签名）： 年 月 日

摘 要

摘 要

近几年，三维激光扫描技术的进步日新月异，三维激光扫描仪已经成为重要的测量工具，目前它已广泛应用于医学、文物保护、土木工程、计算机视觉以及交通规划等重要领域。随着三维激光扫描仪生产技术和配套数据处理软件的日渐发展成熟，使用三维激光扫描系统对建筑物、边坡和矿区等进行变形监测对于安全预测、生产指导都具有重要意义。本文针对桥梁变形监测，应用三维激光扫描技术展开研究，主要内容如下：

(1) 回顾了近几年三维激光扫描技术在数据处理和变形监测应用方面研究现状，提出了本文的研究内容和技术路线。

(2) 介绍了地面三维激光扫描系统分类，列出了主要三维激光扫描仪的性能指标参数；阐述了三维激光扫描系统脉冲测距法(TOF)、干涉法和三角法的三种测量原理；详细介绍了实验仪器Trimble GXTM三维激光扫描系统的组成、软件功能及支持的数据格式。

(3) 详细分析了影响点云精度的主要因素，探讨了扫描距离、扫描角度、目标反射体表面粗糙程度、边缘效应、激光光束、外界环境等方面对点云数据精度的影响，提出了获取高质量数据点云的方法。

(4) 设计了使用地面三维激光扫描仪对桥梁进行变形监测的方案，给出了点云数据获取步骤；通过编程并结合RealWorks Survey三维激光扫描数据处理软件实现了桥梁的点云去噪、特征点坐标转换以及点云配准。

(5) 研究了利用曲面拟合方法分析桥梁沉降，实验表明该方法可以较好的反映出桥梁在顺桥向和横桥向的不均匀沉降以及表面相对形态变化；编程实现了ICP配准算法，并通过将两期扫描数据进行配准提取变形量，实验表明该方法可以精确地提取桥梁表面微小变形。

关键词：三维激光扫描技术；桥梁；点云数据；变形监测；曲面拟合；ICP配准算法；

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