如今交通量增長、車輛載重提高、橋梁老齡化等問題嚴重,大量處于運營階段的橋梁病害問題突出,定期對橋梁進行檢測評估尤為重要。人工觀測過于依賴檢測人員的主觀經(jīng)驗,且需要借助支架、橋檢車等設備接近橋梁結(jié)構(gòu),適用性不強,可達性不高;同樣,以埋入式或外貼式傳感器為代表的接觸式檢測方法也無法適用于環(huán)境惡劣、難以接近的既有橋梁;相比較而言,非接觸式檢測方法應用更為廣泛。而常見的非接觸式檢測方法,如水準儀、全站儀等僅可通過單點采集來獲取少量的觀測點坐標信息,效率低、工作量大,且僅能反映有限點位處的信息。三維激光掃描技術(shù)卻可將這種以有限控制“點”為對象的檢測方法轉(zhuǎn)換為以實體“區(qū)域”為對象的檢測方法,全面獲取橋梁表面大量點的坐標信息,形成橋梁三維點云模型,便于分析橋梁整體變形信息并推測其內(nèi)部力學狀態(tài)變化,且自動化程度、掃描效率均非常高。因此,在橋梁檢測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,并以此變化趨勢分析其力學狀態(tài),從而實現(xiàn)基于非接觸檢測技術(shù)的橋梁服役性能評估。本研究提出一種基于三維點云數(shù)據(jù)的橋梁空間形態(tài)以及力學性能的分析方法,并使用該方法對依托工程河東大橋（大跨度連續(xù)剛... 

【文章來源】：東南大學江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

三維目前，國際上三維激光掃描儀的制造商

采用脈沖激光測距方法，也有部分采用相位式激光測距方法。脈沖式激光掃描儀主要采用TOF（TimeofFlight）脈沖測距法，其通過由脈沖激光發(fā)射到反射被接收的時間計算得到掃描點到儀器的距離S，該方法測距范圍可達百米以上，但在過大的范圍內(nèi)掃描測距時，精度相對較低[8]。相位式激光掃描儀則是依據(jù)相位偏移技術(shù)測量距離，即對激光束進行幅度調(diào)制并測定調(diào)制光往返測線一次所產(chǎn)生的相位延遲，再根據(jù)調(diào)制光的波長，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，可達毫米級。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點云坐標的原理均是：根據(jù)內(nèi)部精密測量系統(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)激光測距系統(tǒng)測量所得的掃描點至儀器的距離S[9]，同時激光掃描儀根據(jù)其所接收的反射激光的強度，對掃描點進行顏色灰度的匹配。對于激光掃描儀而言，采樣點是系統(tǒng)局部坐標，掃描儀的內(nèi)部為坐標原點，一般X軸和Y軸在局部坐標系的橫向掃描面上，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。

東南大學碩士學位論文6由此，可得掃描目標點P的坐標(Xs、Ys、Zs)的計算公式，見式（1.1）[10]。在拼接不同站點的點云數(shù)據(jù)時，需要根據(jù)公共點的坐標進行變換，從而統(tǒng)一到同一個坐標系統(tǒng)中。圖1-3三維激光掃描儀獲取的點坐標coscoscossinsinsssXSYSZS===（1.1）（3）三維激光掃描技術(shù)在橋梁領(lǐng)域中的應用在橋梁領(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云數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)點的獲取彩色圖像信息、坐標查詢、提取點云幾何特征、測量距離、橋梁變形監(jiān)測及模型修正等操作。1）獲取彩色圖像信息三維激光掃描儀不僅可以記錄目標物體表面被掃描點的三維坐標信息，還可以獲取目標物體的彩色照片，且將照片附著于三維點云模型上，在查看點云模型的同時也可以獲取目標物體的彩色圖像信息。2）點坐標查詢采用三維激光掃描技術(shù)獲取的橋梁點云模型是由海量的三維坐標點組成，通過查詢模型點云中任意點的三維坐標值，可以獲取待測物任意位置的三維坐標值。3）提取點云幾何特征使用CloudCompare、GeomagicDesign、Polyworks等點云處理軟件，可以提取點云的幾何特征。例如，通過查詢橋梁中軸線上點的坐標，可獲取橋梁線形。歐陽俊峰[11]利用改進后的RANSAC算法對橋底面橫梁進行空間直線擬合，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高程即為底面橫梁的高程，連接所有交點即可得出主橋的下?lián)锨�，可用于主梁的下?lián)蠣顟B(tài)分析。徐進軍等錯誤!未找到引用源。提出了橋底面點云擬合計算方法和重心計算方法，以獲取橋底撓度情

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3576203