CN108007374A - 一种建筑物变形激光点云数据坐标偏差分析方法 - Google Patents

一种建筑物变形激光点云数据坐标偏差分析方法 Download PDF

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李忠超
孙金山
余望芝
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冯恒
曾辉
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吴丹
黄奎
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Abstract

本发明公开了一种建筑物变形激光点云数据坐标偏差分析方法，在监测建筑物外选择三个以上固定的点，架设三维激光扫描仪，并选一固定建筑物作为参考，用三维激光扫描仪得到两建筑点云数据和高分辨率数码照片，点云数据模型的坐标原点设在参考建筑物N上的一个激光靶点处。使像素点与点云数据进行区域‑区域对应，并对对应区域的多个像素点坐标进行平均，获取像素点中心点处平均坐标。对比先后构建的两个点云模型中，监测建筑物外轮廓同一像素点处点云坐标X，Y，Z的偏移量。本发明的有益效果为：本发明所述方法不受施工现场复杂施工环境的影响，可随意转换激光扫描基站，提高两次点云数据模型的点云坐标偏差计算精度。

Description

一种建筑物变形激光点云数据坐标偏差分析方法
技术领域
本发明属于建筑变形监测领域，特别涉及一种建筑物变形激光点云数据坐标偏差分析方法。
背景技术
城市深基坑开挖施工往往会引起周边建筑物的变形，为了保证施工的安全进行，故需对周边建筑物进行变形监测。建筑物变形监测能够直观准确地反映深基坑开挖对周边建筑物的影响，是深基坑变形监测的重要内容。
目前，国内基坑施工过程中基坑及邻近建筑物的变形监测主要采用位移计、全站仪、经纬仪和水准仪等传统的测量设备及测量技术，由于部分监测技术落后以及管理不规范等原因，监测的精度低，监测过程劳动强度大；建筑物的变形行业内多采用散点式坐标直接监测技术，该监测技术仅可获得线性变形数据，布点不合理或监测点破坏时，会引起监测结果难以反映建筑物整体和真实变形特征的问题。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种精度高的建筑物变形激光点云数据坐标偏差分析方法。
本发明采用的技术方案为：一种建筑物变形激光点云数据坐标偏差分析方法，包括以下步骤：
步骤一、在监测建筑物M外选择三个以上固定的点O1、O2、O3……，架设三维激光扫描仪；
步骤二、在监测建筑物M变形影响区域范围外选择另外一固定建筑物，作为参考建筑物N，并在参考建筑物N的外表面放置若干激光靶点，记为PN，且任意三个激光靶点不在一条直线上，所有激光靶点不同时在同一平面上；
步骤三、在监测建筑物M的外表面放置若干激光靶点，记为PM，且任意三个激光靶点不在一条直线上，所有激光靶点不同时在同一平面上；
步骤四、利用三维激光扫描仪再分别在O1、O2、O3点上扫描，获得不同扫描角度的参考建筑物N和监测建筑物M的点云数据；同时拍摄与激光扫描仪视角完全一致的高分辨率数码照片。
步骤五、将在O1、O2、O3位置获得的三个部分重合的点云数据和数码照片像素进行拼接去噪，形成监测建筑物M和参考建筑物N的靶点区域的整体点云数据模型和像素模型，并将该整体点云数据模型的坐标原点设在参考建筑物N上的一个激光靶点处；
步骤六、建筑物变形后重新选择新的三个固定点对监测建筑物M和参考建筑物N的靶点区域进行激光扫描，并建立其整体模型的点云数据模型和像素模型；
步骤七、对比两个点云模型中监测建筑物M同一像素点处坐标X、Y、Z的偏移量；
步骤八、根据偏移量判断建筑物的变形情况。
按上述方案，在步骤八中，具体判断方法为：采用不同颜色显示监测建筑M整体点云数据的偏移量，并绘制偏差云图：若外轮廓线变形量一致，则建筑物发生了整体变形，若轮廓线变形量不一致，则建筑物各部分之间发生了相对变形。
按上述方案，在步骤四中，参考建筑物N和监测建筑物M的点云数据包括监测建筑物M的外轮廓线高分辨率点云数据P1和监测建筑物M整体低分辨率点云数据P2，参考建筑物N的靶点区域的高分辨率点云数据P3，且P1、P2、P3三部分数据需有重合部分，重合部分有至少三个不在同一直线且不在同一平面的靶点。
按上述方案，在步骤七中，使像素点与点云数据进行区域-区域对应，并对对应区域的多个像素点坐标进行平均，获取像素点中心点处平均坐标，对比两个点云模型中监测建筑物M同一像素点中心点处平均坐标X，Y，Z的偏移量。
本发明的有益效果为：本发明所述方法不受施工现场复杂施工环境的影响，可随意转换激光扫描基站；步骤七中点云数据与像素数据区域化对应，并获取平均坐标值，避免前后两次扫描点云数据无法一一对应的情况，降低了离散误差，提高了准确度；同时，本发明布点合理，准确度高，监测级分析结果可充分反映建筑物整体和真实变形情况。
附图说明
图1为本发明中坐标转换示意。
图中：其中Oi为通过第i次扫描建立起以Oi为原点的坐标系，Oj为第j次扫描建立以Oj为原点的坐标系。N为变形区域范围外的建筑物。Pij为重合区域的标靶点。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。
本发明中，坐标转换示意图如图1所示。一种建筑物变形激光点云数据坐标偏差分析方法，具体包括以下步骤：
步骤一、在监测建筑物M外选择三个固定的点O1、O2、O3，架设三维激光扫描仪；
步骤二、在监测建筑物M变形影响区域范围外选择另外一固定建筑物，作为参考建筑物N，并在参考建筑物N的外表面放置若干激光靶点，记为PN，且任意三个激光靶点不在一条直线上，所有激光靶点不同时在同一平面上；
步骤三、在监测建筑物M的外表面放置若干激光靶点，记为PM，且任意三个激光靶点不在一条直线上，所有激光靶点不同时在同一平面上；
步骤四、使用三维激光扫描仪，在O1点上扫描，得到监测建筑物M的外轮廓线高分辨率点云数据P1和监测建筑物M整体低分辨率点云数据P2，参考建筑物N的靶点区域的高分辨率点云数据P3，且P1、P2、P3三部分数据需有重合部分，重合部分有至少三个不在同一直线且不在同一平面的靶点，如图1所示；同上，利用三维激光扫描仪再分别在O2、O3点上扫描，获得不同扫描角度的参考建筑物N和监测建筑物M的点云数据；同时拍摄与激光扫描仪视角完全一致的高分辨率数码照片；
步骤五、将在O1、O2、O3位置获得的三个部分重合的点云数据和数码照片像素进行拼接去噪，形成监测建筑物M和参考建筑物N的靶点区域的整体点云数据模型和像素模型，并将该整体点云数据模型的坐标原点设在参考建筑物N上的一个激光靶点处；
步骤六、建筑物变形后重新选择新的三个固定点对监测建筑物M和参考建筑物N的靶点区域进行激光扫描，并建立其整体模型的点云数据模型和像素模型；
步骤七、使像素点与点云数据进行区域-区域对应，并对对应区域的多个像素点坐标进行平均，获取像素点中心点处平均坐标，该像素点中心点处平均坐标即为该点扫描监测坐标；对比两个点云模型中监测建筑物M同一像素点中心点处平均坐标X，Y，Z的偏移量；
步骤八、采用不同颜色显示监测建筑M整体点云数据的偏移量，即可获得建筑物M的变形云图。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种建筑物变形激光点云数据坐标偏差分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、在监测建筑物M外选择三个以上固定的点O1、O2、O3……，架设三维激光扫描仪；
步骤二、在监测建筑物M变形影响区域范围外选择另外一固定建筑物，作为参考建筑物N，并在参考建筑物N的外表面放置若干激光靶点，记为PN，且任意三个激光靶点不在一条直线上，所有激光靶点不同时在同一平面上；
步骤三、在监测建筑物M的外表面放置若干激光靶点，记为PM，且任意三个激光靶点不在一条直线上，所有激光靶点不同时在同一平面上；
步骤四、利用三维激光扫描仪再分别在O1、O2、O3点上扫描，获得不同扫描角度的参考建筑物N和监测建筑物M的点云数据；同时拍摄与激光扫描仪视角完全一致的高分辨率数码照片。
步骤五、将在O1、O2、O3位置获得的三个部分重合的点云数据和数码照片像素进行拼接去噪，形成监测建筑物M和参考建筑物N的靶点区域的整体点云数据模型和像素模型，并将该整体点云数据模型的坐标原点设在参考建筑物N上的一个激光靶点处；
步骤六、建筑物变形后重新选择新的三个固定点对监测建筑物M和参考建筑物N的靶点区域进行激光扫描，并建立其整体模型的点云数据模型和像素模型；
步骤七、对比两个点云模型中监测建筑物M同一像素点处坐标X、Y、Z的偏移量；
步骤八、根据偏移量判断建筑物的变形情况。
2.如权利要求1所述的建筑物变形激光点云数据坐标偏差分析方法，其特征在于，在步骤八中，具体判断方法为：采用不同颜色显示监测建筑M整体点云数据的偏移量，并绘制偏差云图：若外轮廓线变形量一致，则建筑物发生了整体变形，若轮廓线变形量不一致，则建筑物各部分之间发生了相对变形。
3.如权利要求1所述的建筑物变形激光点云数据坐标偏差分析方法，其特征在于，在步骤四中，参考建筑物N和监测建筑物M的点云数据包括监测建筑物M的外轮廓线高分辨率点云数据P1和监测建筑物M整体低分辨率点云数据P2，参考建筑物N的靶点区域的高分辨率点云数据P3，且P1、P2、P3三部分数据需有重合部分，重合部分有至少三个不在同一直线且不在同一平面的靶点。
4.如权利要求1所述的建筑物变形激光点云数据坐标偏差分析方法，其特征在于，在步骤七中，使像素点与点云数据进行区域-区域对应，并对对应区域的多个像素点坐标进行平均，获取像素点中心点处平均坐标，对比两个点云模型中监测建筑物M同一像素点中心点处平均坐标X，Y，Z的偏移量。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108805976A (zh) * 2018-05-31 2018-11-13 武汉中观自动化科技有限公司 一种三维扫描系统及方法
CN109059791A (zh) * 2018-06-29 2018-12-21 山东鲁能智能技术有限公司 电力设备变形监测方法及装置
CN109781561A (zh) * 2018-12-28 2019-05-21 广东建准检测技术有限公司 基于三维激光扫描技术在结构鉴定中的应用方法
CN109903382A (zh) * 2019-03-20 2019-06-18 中煤航测遥感集团有限公司 点云数据的融合方法及装置
CN110196019A (zh) * 2019-06-27 2019-09-03 中信戴卡股份有限公司 一种激光传感器标定装置及其标定方法
GB2572781A (en) * 2018-04-10 2019-10-16 E M & I Maritime Ltd Inspection Method And Associated Apparatus
CN110567389A (zh) * 2019-08-22 2019-12-13 硅湖职业技术学院 一种古建筑结构变形监测分析系统及分析方法
CN111008415A (zh) * 2019-11-04 2020-04-14 北京城建设计发展集团股份有限公司 预制装配式构件密封垫非线性弹性反力形心算法
CN115265402A (zh) * 2022-05-09 2022-11-01 中铁一局集团第五工程有限公司 基于3d激光扫描仪的预制构件外形尺寸误差检测方法
CN115564874A (zh) * 2022-10-08 2023-01-03 成都工业学院 一种基于动画模型的工业遗产改造分析方法、装置及设备

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102338616A (zh) * 2010-07-22 2012-02-01 首都师范大学 三维测量系统及方法
KR101220315B1 (ko) * 2010-12-16 2013-01-09 한국산업기술대학교산학협력단 ３차원 레이저 스캔을 이용한 내화물 침식 정도 측정 방법
CN103852025A (zh) * 2014-03-19 2014-06-11 北京工业大学 利用3d激光扫描技术监测铁轨下卧层纵向形变的方法
CN104792274A (zh) * 2015-04-02 2015-07-22 同济大学 一种圆形隧道收敛变形的测量方法
CN105157590A (zh) * 2015-05-28 2015-12-16 张家港江苏科技大学产业技术研究院 一种基于三维激光扫描技术的建构物健康监测系统
CN205384153U (zh) * 2016-03-07 2016-07-13 武汉市市政建设集团有限公司 基于透明土的隧道开挖面失稳模型试验装置
CN105865334A (zh) * 2016-04-14 2016-08-17 江苏省测绘工程院 地下建（构）筑物测绘方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102338616A (zh) * 2010-07-22 2012-02-01 首都师范大学 三维测量系统及方法
KR101220315B1 (ko) * 2010-12-16 2013-01-09 한국산업기술대학교산학협력단 ３차원 레이저 스캔을 이용한 내화물 침식 정도 측정 방법
CN103852025A (zh) * 2014-03-19 2014-06-11 北京工业大学 利用3d激光扫描技术监测铁轨下卧层纵向形变的方法
CN104792274A (zh) * 2015-04-02 2015-07-22 同济大学 一种圆形隧道收敛变形的测量方法
CN105157590A (zh) * 2015-05-28 2015-12-16 张家港江苏科技大学产业技术研究院 一种基于三维激光扫描技术的建构物健康监测系统
CN205384153U (zh) * 2016-03-07 2016-07-13 武汉市市政建设集团有限公司 基于透明土的隧道开挖面失稳模型试验装置
CN105865334A (zh) * 2016-04-14 2016-08-17 江苏省测绘工程院 地下建（构）筑物测绘方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
蔡兵华等: "基于激光扫描的邻近基坑建筑物变形监测技术", 《工程测量与检测》 *

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12078469B2 (en) 2018-04-10 2024-09-03 E M & I (Maritime) Limited Inspection method and associated computer software
GB2572781A (en) * 2018-04-10 2019-10-16 E M & I Maritime Ltd Inspection Method And Associated Apparatus
GB2572781B (en) * 2018-04-10 2023-01-04 E M & I Maritime Ltd Inspection Method And Associated Apparatus
CN108805976B (zh) * 2018-05-31 2022-05-13 武汉中观自动化科技有限公司 一种三维扫描系统及方法
CN108805976A (zh) * 2018-05-31 2018-11-13 武汉中观自动化科技有限公司 一种三维扫描系统及方法
CN109059791A (zh) * 2018-06-29 2018-12-21 山东鲁能智能技术有限公司 电力设备变形监测方法及装置
CN109781561A (zh) * 2018-12-28 2019-05-21 广东建准检测技术有限公司 基于三维激光扫描技术在结构鉴定中的应用方法
CN109903382A (zh) * 2019-03-20 2019-06-18 中煤航测遥感集团有限公司 点云数据的融合方法及装置
CN109903382B (zh) * 2019-03-20 2023-05-23 中煤航测遥感集团有限公司 点云数据的融合方法及装置
CN110196019A (zh) * 2019-06-27 2019-09-03 中信戴卡股份有限公司 一种激光传感器标定装置及其标定方法
CN110567389B (zh) * 2019-08-22 2021-07-16 硅湖职业技术学院 一种古建筑结构变形监测分析系统及分析方法
CN110567389A (zh) * 2019-08-22 2019-12-13 硅湖职业技术学院 一种古建筑结构变形监测分析系统及分析方法
CN111008415A (zh) * 2019-11-04 2020-04-14 北京城建设计发展集团股份有限公司 预制装配式构件密封垫非线性弹性反力形心算法
CN115265402A (zh) * 2022-05-09 2022-11-01 中铁一局集团第五工程有限公司 基于3d激光扫描仪的预制构件外形尺寸误差检测方法
CN115564874A (zh) * 2022-10-08 2023-01-03 成都工业学院 一种基于动画模型的工业遗产改造分析方法、装置及设备

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