基于三維激光掃描技術(shù)的古建筑物變形監(jiān)測(cè)研究與應(yīng)用.pdf

1、三維激光掃描技術(shù)是國(guó)際上近期發(fā)展的一項(xiàng)高新技術(shù)，又被稱做實(shí)景復(fù)制技術(shù)，是測(cè)繪領(lǐng)域繼GPS技術(shù)之后的一次技術(shù)革命。它無需接觸掃描文物表面，突破了傳統(tǒng)的單點(diǎn)測(cè)量方法，具有高效率、高精度的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。該技術(shù)作為獲取空間數(shù)據(jù)的有效手段，已越來越被人們所重視，其精確、快速、操作便捷等優(yōu)勢(shì)應(yīng)用在眾多領(lǐng)域，在工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)、文物修復(fù)、大型建筑物形變測(cè)量等方向發(fā)揮著重要的作用。
　　本文主要闡述三維激光掃描技術(shù),作為一種全新的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù),它具有許

2、多新的特性及功能,將該技術(shù)引入到變形監(jiān)測(cè)領(lǐng)域,并探索其在該領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用方法及理論,具有十分積極的現(xiàn)實(shí)意義。此外就目前的發(fā)展?fàn)顩r以及國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀作出說明，指出研究該技術(shù)的重要性。另對(duì)本實(shí)驗(yàn)所采用的Z+F三維激光掃描儀工作原理、點(diǎn)云數(shù)據(jù)內(nèi)業(yè)處理給予仔細(xì)闡述。目前隨著三維激光掃描技術(shù)的成熟，已經(jīng)可以反映所要掃描古建筑物的整體面貌，在變形監(jiān)測(cè)單點(diǎn)定位方面進(jìn)行沉降分析，根據(jù)數(shù)次的掃描數(shù)據(jù)并利用開源軟件CloudCompare對(duì)比出圖，我們給出了被監(jiān)

3、測(cè)建筑物對(duì)象的暴鼓、變形、沉降位移的變形情況，并基于最小二乘配置算法預(yù)測(cè)變形趨勢(shì)，方便相關(guān)文物部門進(jìn)行后期遺址處理。由此可見三維激光掃描技術(shù)在古建筑文物變形監(jiān)測(cè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴研究了利用Z+F三維激光掃描儀來獲取大量原始三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并將所獲得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)經(jīng)過Geomagic、Recap、Meshlab等不同軟件處理，轉(zhuǎn)化成適合于本文的二進(jìn)制ply文件格式。⑵研究了海龍屯掃描任務(wù)中點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理的內(nèi)業(yè)

4、操作問題，針對(duì)前后多期的掃描數(shù)據(jù)，利用開源軟件CloudCompare對(duì)不同期掃描得出的點(diǎn)云三維面片進(jìn)行變形分析處理，利用八叉樹快速檢索數(shù)據(jù)對(duì)比得到暴鼓、沉降、水平位移變形值。⑶在海龍屯飛鳳關(guān)外業(yè)操作過程中，利用前期實(shí)地測(cè)繪獲取的海量三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，提出采用最小二乘配置法擬合并推估出第六期變形數(shù)據(jù)，配置問題從理論上解決過去認(rèn)為未測(cè)點(diǎn)參數(shù)在平差中不可估的難題，計(jì)算觀測(cè)值和擬合值的協(xié)方差，并和實(shí)際采集的第六期各變形點(diǎn)數(shù)據(jù)比對(duì)，能夠較好吻合變形