如今交通量增長(zhǎng)、車輛載重提高、橋梁老齡化等問(wèn)題嚴(yán)重,大量處于運(yùn)營(yíng)階段的橋梁病害問(wèn)題突出,定期對(duì)橋梁進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估尤為重要。人工觀測(cè)過(guò)于依賴檢測(cè)人員的主觀經(jīng)驗(yàn),且需要借助支架、橋檢車等設(shè)備接近橋梁結(jié)構(gòu),適用性不強(qiáng),可達(dá)性不高;同樣,以埋入式或外貼式傳感器為代表的接觸式檢測(cè)方法也無(wú)法適用于環(huán)境惡劣、難以接近的既有橋梁;相比較而言,非接觸式檢測(cè)方法應(yīng)用更為廣泛。而常見的非接觸式檢測(cè)方法,如水準(zhǔn)儀、全站儀等僅可通過(guò)單點(diǎn)采集來(lái)獲取少量的觀測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)信息,效率低、工作量大,且僅能反映有限點(diǎn)位處的信息。三維激光掃描技術(shù)卻可將這種以有限控制“點(diǎn)”為對(duì)象的檢測(cè)方法轉(zhuǎn)換為以實(shí)體“區(qū)域”為對(duì)象的檢測(cè)方法,全面獲取橋梁表面大量點(diǎn)的坐標(biāo)信息,形成橋梁三維點(diǎn)云模型,便于分析橋梁整體變形信息并推測(cè)其內(nèi)部力學(xué)狀態(tài)變化,且自動(dòng)化程度、掃描效率均非常高。因此,在橋梁檢測(cè)中使用三維激光掃描技術(shù)可有效、快速地獲取橋梁整體及其局部的空間形態(tài)變化,并以此變化趨勢(shì)分析其力學(xué)狀態(tài),從而實(shí)現(xiàn)基于非接觸檢測(cè)技術(shù)的橋梁服役性能評(píng)估。本研究提出一種基于三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的橋梁空間形態(tài)以及力學(xué)性能的分析方法,并使用該方法對(duì)依托工程河?xùn)|大橋（大跨度連續(xù)剛... 

【文章來(lái)源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：82 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

三維目前，國(guó)際上三維激光掃描儀的制造商

采用脈沖激光測(cè)距方法，也有部分采用相位式激光測(cè)距方法。脈沖式激光掃描儀主要采用TOF（TimeofFlight）脈沖測(cè)距法，其通過(guò)由脈沖激光發(fā)射到反射被接收的時(shí)間計(jì)算得到掃描點(diǎn)到儀器的距離S，該方法測(cè)距范圍可達(dá)百米以上，但在過(guò)大的范圍內(nèi)掃描測(cè)距時(shí)，精度相對(duì)較低[8]。相位式激光掃描儀則是依據(jù)相位偏移技術(shù)測(cè)量距離，即對(duì)激光束進(jìn)行幅度調(diào)制并測(cè)定調(diào)制光往返測(cè)線一次所產(chǎn)生的相位延遲，再根據(jù)調(diào)制光的波長(zhǎng)，換算此相位延遲所代表的距離S，該鐘激光掃描儀相比較于脈沖式激光掃描儀掃描范圍較小，但精度較高，可達(dá)毫米級(jí)。圖1-2三維激光掃描儀工作原理示意圖脈沖式三維激光掃描儀與脈沖式三維激光掃描儀獲取目標(biāo)點(diǎn)云坐標(biāo)的原理均是：根據(jù)內(nèi)部精密測(cè)量系統(tǒng)獲取發(fā)射出去的激光光束的水平方向角度α和垂直方向角度θ，再根據(jù)激光測(cè)距系統(tǒng)測(cè)量所得的掃描點(diǎn)至儀器的距離S[9]，同時(shí)激光掃描儀根據(jù)其所接收的反射激光的強(qiáng)度，對(duì)掃描點(diǎn)進(jìn)行顏色灰度的匹配。對(duì)于激光掃描儀而言，采樣點(diǎn)是系統(tǒng)局部坐標(biāo)，掃描儀的內(nèi)部為坐標(biāo)原點(diǎn)，一般X軸和Y軸在局部坐標(biāo)系的橫向掃描面上，Y軸與X軸在橫向掃描面上垂直，通常Y軸為掃描儀掃描方向，Z軸為垂向方向。

東南大學(xué)碩士學(xué)位論文6由此，可得掃描目標(biāo)點(diǎn)P的坐標(biāo)(Xs、Ys、Zs)的計(jì)算公式，見式（1.1）[10]。在拼接不同站點(diǎn)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)時(shí)，需要根據(jù)公共點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行變換，從而統(tǒng)一到同一個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)中。圖1-3三維激光掃描儀獲取的點(diǎn)坐標(biāo)coscoscossinsinsssXSYSZS===（1.1）（3）三維激光掃描技術(shù)在橋梁領(lǐng)域中的應(yīng)用在橋梁領(lǐng)域中，依據(jù)三維激光掃描技術(shù)采集得到的橋梁三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)的獲取彩色圖像信息、坐標(biāo)查詢、提取點(diǎn)云幾何特征、測(cè)量距離、橋梁變形監(jiān)測(cè)及模型修正等操作。1）獲取彩色圖像信息三維激光掃描儀不僅可以記錄目標(biāo)物體表面被掃描點(diǎn)的三維坐標(biāo)信息，還可以獲取目標(biāo)物體的彩色照片，且將照片附著于三維點(diǎn)云模型上，在查看點(diǎn)云模型的同時(shí)也可以獲取目標(biāo)物體的彩色圖像信息。2）點(diǎn)坐標(biāo)查詢采用三維激光掃描技術(shù)獲取的橋梁點(diǎn)云模型是由海量的三維坐標(biāo)點(diǎn)組成，通過(guò)查詢模型點(diǎn)云中任意點(diǎn)的三維坐標(biāo)值，可以獲取待測(cè)物任意位置的三維坐標(biāo)值。3）提取點(diǎn)云幾何特征使用CloudCompare、GeomagicDesign、Polyworks等點(diǎn)云處理軟件，可以提取點(diǎn)云的幾何特征。例如，通過(guò)查詢橋梁中軸線上點(diǎn)的坐標(biāo)，可獲取橋梁線形。歐陽(yáng)俊峰[11]利用改進(jìn)后的RANSAC算法對(duì)橋底面橫梁進(jìn)行空間直線擬合，生成多條底面橫梁空間直線，并作與橋軸線平行且垂直于橋面的平面，該平面與空間直線的交點(diǎn)高程即為底面橫梁的高程，連接所有交點(diǎn)即可得出主橋的下?lián)锨�，可用于主梁的下?lián)蠣顟B(tài)分析。徐進(jìn)軍等錯(cuò)誤!未找到引用源。提出了橋底面點(diǎn)云擬合計(jì)算方法和重心計(jì)算方法，以獲取橋底撓度情

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]2017年交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)[J].   中國(guó)物流與采購(gòu). 2018(11)
[2]三維激光掃描技術(shù)在橋梁工程領(lǐng)域的應(yīng)用與挑戰(zhàn)[J]. 呂樂(lè)寧,姚佩林,董向前,桂曉華,張沙嶠.  科技展望. 2017(23)
[3]基于地面三維激光掃描的橋梁撓度變形測(cè)量[J]. 徐進(jìn)軍,郭鑫偉,廖驊,張洪波.  大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué). 2017(06)
[4]基于正態(tài)分布變換與迭代最近點(diǎn)的快速點(diǎn)云配準(zhǔn)算法[J]. 楊飚,李三寶,王力.  科學(xué)技術(shù)與工程. 2017(15)
[5]中國(guó)橋梁技術(shù)的現(xiàn)狀與展望[J]. 張喜剛,劉高,馬軍海,吳宏波,付佰勇,高原.  中國(guó)公路. 2017(05)
[6]三維激光掃描技術(shù)在橋梁監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J]. 唐均.  礦山測(cè)量. 2016(04)
[7]中美公路橋梁檢測(cè)及評(píng)價(jià)方法對(duì)比研究[J]. 周方,張明媛,袁永博.  中外公路. 2016(02)
[8]基于APDL的橋梁參數(shù)化建模方法[J]. 葛邵飛,謝曉堯.  山東理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2013(06)
[9]基于激光點(diǎn)云的橋梁變形分析方法研究[J]. 陳守輝,徐小華.  黑龍江交通科技. 2013(07)
[10]基于ICP算法的橋梁變形研究[J]. 卞晨艷,鄭德華,蘇磊.  水利與建筑工程學(xué)報(bào). 2012(05)

碩士論文
[1]基于三維激光掃描技術(shù)的現(xiàn)役橋梁變形監(jiān)測(cè)應(yīng)用研究[D]. 歐陽(yáng)俊峰.華南理工大學(xué) 2018
[2]基于三維激光掃描的橋梁檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用研究[D]. 盧穎.吉林大學(xué) 2017
[3]基于三維激光掃描的橋面變形檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用研究[D]. 王勛.重慶交通大學(xué) 2015
[4]機(jī)載激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)濾波方法研究[D]. 谷延超.西南交通大學(xué) 2014
[5]三維激光掃描技術(shù)在橋梁變形監(jiān)測(cè)中的分析研究[D]. 姚明博.浙江工業(yè)大學(xué) 2014
[6]基于kd-tree加速的點(diǎn)云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)技術(shù)研究[D]. 鄒際祥.安徽大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3576203