变形监测论文作业.doc

变形监测论文作业
评
分
中国矿业大学(北京)
研究生课程考试试卷
考试科目变形监测工程
考试时间2014年5月
学 号ZSZ130203056Q
姓名程海涛
所属学院地球科学与测绘工程学院
类别(硕士、博士、进修生)硕
变形监测论文作业
评
分
中国矿业大学(北京)
研究生课程考试试卷
考试科目变形监测工程
考试时间2014年5月
学 号ZSZ130203056Q
姓名程海涛
所属学院地球科学与测绘工程学院
类别(硕士、博士、进修生)硕士
Abstract:Withtherapid developmentofmeasuringtechnique, theapplication of3Dlaserscanningtechnologyinthe measurementofthe increasingly  studiesthe 3Dlaserscanner inthedeformation monitoringapplications. Forthedataanalysisandprocessing usingRISCO PROsoftware.
Keywords:3Dlaserscanning;Deformationmonitoring;Thepointcloud dataprocessingsoftware
0引言
三维激光扫描技术是国际上近期发展的一项高新技术。用三维激光扫描技术,可以深入到复杂的现场环境及空间中进行扫描操作,并可以直接实现各种大型的、复杂的、不规则、标准或非标准的实体或实景三维数据完整的采集,进而快速重构出实体目标的三维模型及线、面、体、空间等各种制图数据
[1-2]。三维激光扫描技术作为正向建模的对称应用,获取的数据可以直接与地理空间信息库连接,作为高精度GIS数据源。该技术在建筑物三维重建,在考古测量建档、存档,采矿业的地下勘测等不可接触的实物测量方面有着广泛的应用前景[3]。
传统的变形监测,主要基于离散点进行。通过在变形监测中使用三维激光扫描仪,可以全方位地采集数据,对被扫描物体进行整体监测,从而弥补了传统变形监测的片面性和局限性[4-5]。
1变形监测步骤

VZ-4000三维激光扫描仪采用非接触式测量获得物体的点云数据。通过发射器发出一束激光脉冲信号,经过物体反射后传回到接收器,通过时间差,计算目标点P与扫描仪之间的距离S,控制编码同步测量出扫描的横向角度α和纵向角度β。根据S、α、β的值,计算点P坐标:
Xp=Scosβcosα,Yp=Scosβsinα,Zp=Scosβ。(1)
扫描点坐标计算原理图如图1所示。
图1 扫描点坐标计算原理

采用VZ-4000三维激光扫描仪进行变形监测,主要包括数据采集与数据处理两个步骤。其中,关键是通过RISCOPRO软件进行一系列宏观和微观的分析处理。

三维激光扫描数据采集分为:
整体采集:通过对布设的标靶或者公共点进行扫描,在三维激光扫描仪后处理软件RISCOPRO中进行测站拼接,通过此方法可以对被扫描的物体进行整体扫描。
局部采集:在工作点上架设三维激光扫描仪,对特定的范围进行三维扫描。
根据三维激光扫描仪的性能参数及现场情况设计扫描站间距、扫描点的密度,保证一定的扫描重叠度。通过对监测点进行导线及水准测量,传递三维坐标。同步进行激光扫描,获得三维激光点云数据,同时获得标靶点云数据。

采用RISCOPRO软件对三维扫描数据进行数据处理,处理步骤包括:点云数据的拼接,点云数据的去噪,坐标的转化,点云数据建模的3D比较。
(1)当采用整体数据采集的时候,在RISCOPRO软件中,通过三个及三个以上的公共点把两站的扫描数据拼接在一起,再进行点云数据的同一化。当采
用局部数据采集的时候,不需要进行点云数据的拼接,可以避免由点云数据拼接带来的误差。
(2)采用三维激光扫描仪进行数据采集时,不可避免会产生噪声点。
采用RISCOPRO软件可以进行点云数据的去噪,且减少数据量。
(3)扫描点云数据时,首先用全站仪测量监测点和标靶中心的坐标值。使用三个或者三个以上的特征点,将三维扫描数据转化为当地坐标,把点云数据统一在同一个坐标系下,有利于数据比较和三维建模。
(4)提取特征点和标靶中心的坐标值,通过分析坐标值的差别,分析出特征点的水平位移变化和竖向位移变化,从微观方面进行变形分析。
2待测物体沉降监测和水平位移监测
沉降监测和水平位移监测就是通过定期所采集待测物体、监测点的数据进行数据对比得出待测物体的变形数据。取出前后两次数据的同一个监测点进行比较,也可以把