隧道激光扫描形变检测技术及仿真系统PDF电子书下载

第1章 隧道形变检测方法概述 1

1.1 接触式检测 1

1.1.1 收敛计量测法 1

1.1.2 巴塞特收敛系统测量 2

1.1.3 光纤传感器测量 2

1.1.4 静力水准测量 3

1.2 非接触式检测 3

1.2.1 全站仪测量 3

1.2.2 测量机器人测量 4

1.2.3 近景摄影测量 4

1.2.4 数字图像处理 5

1.2.5 三维激光扫描测量 6

1.3 检测方法的比较与分析 9

1.3.1 接触式检测特点及局限性 9

1.3.2 非接触式检测特点及适用性 9

1.3.3 三维激光扫描检测技术发展方向 10

参考文献 11

第2章 三维激光扫描原理 13

2.1 点云数据采集 13

2.1.1 平面控制基准 13

2.1.2 高程控制基准 14

2.1.3 数据采集 15

2.2 点云数据预处理 18

2.2.1 点云配准 18

2.2.2 点云去噪 19

2.2.3 点云精简 20

2.2.4 点云分割 21

2.3 点云数据处理 22

2.3.1 曲面重建 22

2.3.2 模型后处理 22

参考文献 23

第3章 隧道形变检测主要数学模型设计 24

3.1 隧道形变检测 24

3.2 数学模型 24

3.2.1 曲线、曲面的表达 24

3.2.2 线性模型 28

3.2.3 非线性模型 29

3.3 形变比较方法基础理论 32

3.3.1 插值 33

3.3.2 拟合 33

3.3.3 最优化问题 37

3.3.4 算法的稳健性 44

3.4 形变算法的实现 49

参考文献 54

第4章 形变监测系统软件的研发 57

4.1 软件的研发工具 57

4.1.1 基础平台 57

4.1.2 编程语言 58

4.1.3 开发框架 58

4.2 软件的主要功能 59

4.3 软件的总体架构 60

4.3.1 点云交互模块 60

4.3.2 轴线分析模块 61

4.3.3 断面处理模块 61

4.4 软件的处理流程 62

4.4.1 点云数据读取 62

4.4.2 中轴线导入 63

4.4.3 中心线生成 65

4.4.4 横断面生成 66

4.4.5 中心线对比 67

4.4.6 横断面对比 68

4.4.7 批量自动操作 71

4.4.8 隧道净空分析 72

4.5 小结 75

参考文献 75

第5章 隧道三维数字实景模型 76

5.1 传统三维数字建模方法 76

5.1.1 模拟建模 76

5.1.2 依图而建的三维建模方法 77

5.1.3 基于摄影测量方法的三维建模 78

5.1.4 各类建模方法比较 80

5.2 基于激光点云的三维建模技术流程 81

5.2.1 点云数据获取 81

5.2.2 点云数据预处理 83

5.2.3 隧道点云提取 84

5.2.4 隧道模型的生产方法 87

第6章 隧道安全监测三维可视化管理平台 92

6.1 国内外安全监测可视化技术的发展 92

6.1.1 三维可视化技术发展现状 92

6.1.2 三维可视化实现方法 93

6.1.3 国内外安全监测三维可视化技术应用实例 94

6.1.4 安全监测三维可视化发展需要解决的问题 95

6.2 安全监测可视化的应用需求分析 96

6.2.1 正确表达一维、二维对象 96

6.2.2 三维空间数据库的有效管理 96

6.2.3 三维空间分析 96

6.3 安全监测可视化系统的设计 96

6.3.1 可视化系统建设目标 96

6.3.2 系统设计原则 96

6.3.3 系统框架设计 97

6.4 安全监测可视化系统的底层建立 99

6.4.1 基础可视化平台的研发 99

6.4.2 系统服务接口 100

6.5 隧道安全监测三维可视化管理平台开发 100

6.5.1 数据库连接 100

6.5.2 三维地形地貌集成与展示 101

6.5.3 三维模型的集成与展示 103

6.5.4 地形模型与建筑物模型的无缝镶嵌 104

6.5.5 分级遮挡剔除 104

6.5.6 基于分页数据库的动态LOD调度 105

6.5.7 实时碰撞检测开发 106

6.5.8 监测仪器管理与查询 106

6.5.9 辅助管理开发 110

第7章 工程应用实例 114

7.1 南水北调穿黄隧洞形变检测 114

7.1.1 工程概况 114

7.1.2 基础控制体系的建立 116

7.1.3 三维激光扫描数据采集 120

7.1.4 三维激光扫描数据处理 122

7.1.5 穿黄隧洞形变检测与分析 125

7.2 武汉地铁隧道形变检测 131

7.2.1 工程概况 131

7.2.2 基础控制体系的建立 132

7.2.3 三维激光扫描系统ScanStation P40及配件汇总表 133

7.2.4 三维激光扫描系统ScanStation P40外业数据采集 133

7.2.5 三维激光扫描系统ScanStation P40内业处理基本步骤说明 135

7.2.6 隧道形变监测系统隧道数据处理 139

7.2.7 隧洞整体分析 144

7.3 穿黄隧洞三维数字实景可视化研究 147

7.3.1 系统设计 147

7.3.2 总体数据流程 148

7.3.3 功能模块划分 149

7.3.4 数据库建立及主要监测项目 149

7.3.5 关键技术 151

7.3.6 系统实现 152