本文關鍵詞：應用三維激光掃描監(jiān)測礦區(qū)建構筑物變形研究

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【摘要】：三維激光掃描技術是目前測繪科學技術領域一種全新的技術,因其快速、精確、無接觸測量等優(yōu)勢被應用于生產生活的各個方面。隨著我國的社會經濟發(fā)展,國家對于能源的需求日益巨大,在地下煤炭開采的同時對于地表建構筑物的破壞日益嚴重。礦區(qū)的建構筑物關系到當地社會經濟發(fā)展和生產生活,通過對礦區(qū)建構筑物進行周期監(jiān)測和分析,可以有效的掌握其變形情況對保障建構筑物的安全具有重要意義。本文引入三維激光掃描技術在礦區(qū)建構筑物變形監(jiān)測中展開研究,主要研究內容如下:(1)根據激光掃描儀的基本原理及精度公式,推導得到激光掃描在實際工程應用中的高差精度及傾斜精度的理論公式。以Riegl VZ-1000掃描儀作為實例并結合多種具體工況進行了精度計算,并結合建筑物允許變形值的相關規(guī)范進行對比,證明了激光掃描應用于礦區(qū)建構筑物變形監(jiān)測的可行性。分析了高差精度和傾斜精度的影響因素,提出了提高激光掃描傾斜精度的技術方法。(2)在變形提取方法研究中,針對目前平面和曲面擬合存在抗噪性差的問題,在分析點云數據分布特點的基礎上,結合RANSAC算法提出了合適的去噪閾值對平面擬合進行了改進;并結合RANSAC算法提出了曲面擬合改進算法;提出了基于Delaunay剖分的ICP配準的表面突變提取算法和不規(guī)則及漏洞點云重心計算方法;并且依據點云法矢量變化實現(xiàn)了點云特征線的提取。(3)分別以位于峰峰礦區(qū)萬年礦及羊東礦的開采沉陷影響下的建構筑物變形監(jiān)測作為工程實例。采用三維激光掃描儀對研究對象進行了外業(yè)數據采集,通過選用本文合適的算法及對點云進行點云切片等手段,提取和分析了其相應變形量,表明本文算法提取礦區(qū)建構筑物的變形是可行的。
【關鍵詞】：三維激光掃描 變形監(jiān)測可行性 平面擬合改進 表面突變提取 重心提取
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P225.2;TU196.1
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 變量注釋表17-18
• 1 緒論18-26
• 1.1 研究背景和意義18-19
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀19-23
• 1.3 本文主要研究內容23-24
• 1.4 論文組織與結構24-26
• 2 三維激光掃描儀系統(tǒng)及簡介26-36
• 2.1 原理、硬件及特點26-28
• 2.2 掃描系統(tǒng)分類28-32
• 2.3 點云處理軟件32
• 2.4 點云外業(yè)數據采集32-33
• 2.5 點云數據預處理33-34
• 2.6 本章小節(jié)34-36
• 3 礦區(qū)建構筑物變形監(jiān)測精度研究36-47
• 3.1 變形監(jiān)測理論36-37
• 3.2 激光掃描精度及可行性37-45
• 3.3 激光掃描技術特點及優(yōu)勢45-46
• 3.4 本章小節(jié)46-47
• 4 變形提取方法研究47-64
• 4.1 基于點云變形提取的原理47-48
• 4.2 基于點云特征線的變形提取48-51
• 4.3 基于RANSAC改進的平面擬合方法的變形提取51-56
• 4.4 基于改進曲面擬合的變形提取56-59
• 4.5 基于表面突變提取算法的變形提取59-60
• 4.6 不規(guī)則及漏洞點云重心計算的變形提取60-63
• 4.7 本章小結63-64
• 5 工程實例驗證64-78
• 5.1 萬年礦實例64-70
• 5.2 羊東礦實例70-76
• 5.3 本章小結76-78
• 6 總結與展望78-80
• 6.1 總結78-79
• 6.2 展望79-80
• 參考文獻80-86
• 作者簡歷86-88
• 學位論文數據集88

【參考文獻】

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1 李玉冰;郝永杰;劉恩海;;多邊形重心的計算方法[J];計算機應用;2005年S1期

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本文編號：762689