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三维激光扫描技术建构物变形监测中的应用研究

发布时间:2012年09月06日 点击数: 字号:
研究起止日期:   成果水平:  
成果第一完成单位:   项目负责人:  
成果主要完成人员名单:   成果验收日期:  
成果体现形式:   研究形式:  
知识产权形式:   应用情况:  
知识产权内容:  
第一完成单位情况:  
转让意向与范围:   推广形式:  
成果简介
  

重庆是山地城市,高楼林立、河流纵横,被誉为桥梁之都,它们的安全运营、使用直接关系到人民的安全。我院长期从事对重庆市的大桥、高层建筑、边坡挡墙的变形监测工作,如何提高变形监测效率,降低安全隐患,避免监测目标的损伤,减少交通阻断对市民出行的影响,是我院面临的主要难题。

传统的变形监测一直沿用经纬仪、水准仪,受天气影响大、耗时多;建筑区或森林遮挡GPS卫星信号的接收而受限制;传感测量技术一次性投入成本较高,线路老化后维护困难。

三维激光扫描技术扫描数度快、点云信息量丰富、无接触扫描等特点而被广泛应用于机载激光测图、城市三维影像模型建立、矿山、文物保护、考古、施工检测、地质灾害监测方面。但在高层建构筑物变形监测领域的应用国内外为见相关报道,将三维激光扫描技术引入到高层建构筑物变形监测领域,具有极大的现实意义。

我院于200912月向住房和城乡建设部科技司申报了"三维激光扫描技术在高层建构筑物变形监测中的应用研究"科研课题,20105月得到了批准,于201012月完成了项目结题验收。

二、技术原理及性能指标;

三维激光扫描技术的原理如图1,激光扫描仪发射激光束,通过测量每个激光脉冲从发出到返回所经过的时间或相位差,计算出激光扫描仪到物体扫描点之间的距离值S和反射强度I ,α 、θ和 S被用来计算激光打在被测物体上的扫描点的三维坐标。通过本课题试验得知:得出在50内,扫描精度能满足一级变形监测的精度要求,在150内能满足二级变形监测的精度要求,220内能满足三级变形监测的精度要求;不同材质对三维激光扫描测量精度有所影响;100内,三维激光扫描系统定向误差3.8mm

三、技术的创造性与先进性;

该项研究验证了三维激光扫描测量系统得精度指标,得出了该项技术应用于高层建构筑物变形监测的工艺流程,首次将该技术应用于大桥、高层建筑、桥墩的变形监测,提高效率50%以上,避免了对建筑物的损伤和监测过程中的安全隐患,大大减轻了作业人员的强度。

四、技术的成熟程度,适用范围和安全性;

该技术工艺流程成熟,激光扫描精度还有待提高,适用于桥墩、塔柱、高层建构筑物、边坡、危岩等有安全隐患的变形监测领域。