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《兰州理工大学》 2012年
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三维激光扫描技术在桥梁监测中的应用

王红霞  
【摘要】:三维激光扫描技术是近年来发展起来的一项测绘技术,其又被称为“实景复制技术”,该技术能够完整并高精度地重建扫描实物的空间三维形态,对扫描物体表面无需进行任何处理,真正实现无接触测量。三维激光扫描被誉为“继GPS技术以来测绘领域的又一次技术革命”。该技术作为获取空间数据的有效手段,以其快速、精确、无接触测量等优势在众多领域发挥着越来越重要的作用。 本文阐述了三维激光扫描技术在国内外的研究应用情况;分析扫描系统分类方法、工作原理,对三维激光扫描仪进行了介绍;针对三维激光扫描的技术应用于测绘领域的技术优势与传统测量方法对比做了论述;从误差理论分析了地面三维激光扫描系统误差的成因及误差对点云数据精度的影响等;最后通过三维激光扫描技术进行桥梁变形监测。 桥梁变形监测是维护桥梁正常使用的必要技术措施,对保护国家和人民的生命及财产安全具有十分重要的意义。对桥梁的变形监测可以采用多种技术手段,如GPS技术、精密水准测量及近景摄影测量等,相关的方法及理论研究都已比较深入,形成了相应的技术及理论体系。三维激光扫描技术,作为一种全新的测绘技术,它具有许多新的特性及功能,将其引入到变形监测领域,探索其在该领域内的应用方法及理论,将具有极其现实的意义。 本论文利用加拿大Optech公司ILRIS3D三维激光扫描仪,对桥梁模型进行了扫描,得到了各点的三维坐标。进行了五种荷载工况实验,得到各个荷载工况下的桥梁模型各点的三维坐标。利用空间有限元软件MIDAS-CIVIL建立桥梁有限元模型,进行各工况的理论分析,得到桥梁模型各点的位移变化值,将理论值与三维扫描值进行对比分析,得出该桥梁模型为柔性体系,在荷载作用部位变形明显,拱肋和纵梁由吊杆连为一体,协同工作。发现三维激光扫描和理论计算的结果比较接近,测得数据的变形曲线和理论数据比较吻合,说明发现三维激光扫描技术用于桥梁变形的监测中具有精度和可信性,三维激光扫描技术具有成本低、速度快并且精度高等特点,因此三维激光扫描技术在桥梁变形监测中具有广阔的应用前景。
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