基于地面型三维激光扫描系统的场景重建及相关应用

摘要

三维激光扫描技术是近年来发展起来的一项高新技术，它通过高速激光测量的方法，快速、大量、精确地获取物体的三维信息，在众多领域发挥着越来越重要的作用。随着科学技术的创新，推动了各个领域工作新方法的开展。传统的地质调查方法在某种程度而言费时、费力同时存在调查人员的人身安全问题，并且有时难以获得令人满意的结果。将三维激光扫描技术应用到工程地质领域中，作为传统的地质调查方法的有益补充，具有重要的理论与现实意义。
　　(l)本文系统总结了基于三维激光扫描系统的场景重建的国内外研究现状，并对激光扫描仪的硬件设备进行了详细的分类；介绍了三维激光扫描技术的基本原理及误差分析，简要探讨了三维激光扫描技术与传统测量方法的区别。
　　(2)针对本论文中所大量应用的RIEGL三维激光扫描仪及后处理软件RISCAN_PRO1.4.1和Polyworks9.0进行了详细的介绍，包括了三维数据的获取、处理、解译、获取信息等整个过程。
　　(3)为将三维激光扫描技术应用到工程地质领域，针对其在工程地质应用中的一些相关问题进行了分析，包括坐标转换、地质信息的识别与解译、结构面参数的计算方法等。
　　(4)结合拟建铁路边坡危岩体勘查实例，通过边坡三维模型上获取的危岩体的相关参数，评价了危岩体的稳定性。由此探讨了三维激光扫描技术在工程地质应用中的方法及优势。
　　研究结果表明，三维激光扫描技术获取空间数据的快速性、高效性、高精度和高分辨率特性是传统测量、调查方法不可比拟的，在工程地质领域有着广泛的应用前景。

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中文摘要

英文摘要

1 绪 论

1.1 选题依据及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容及研究方案

2 地面型三维激光扫描系统及处理软件简介

2.1 三维激光扫描技术的基本原理及误差分析

2.2 三维激光扫描系统分类

2.3 三维激光扫描技术的特点及与传统测量技术的区别

2.4 RIEGL LMS-Z420I 激光扫描仪简介

2.5 三维数据处理软件简介

3 三维激光扫描方法及处理技术

3.1 三维激光扫描方法

3.2 三维激光扫描数据的特点

3.3 三维激光扫描数据的预处理

3.4 点云数据拼接

3.5 场景模型重建

4 工程地质应用中解决的一些基本问题

4.1 大地坐标转换问题

4.2 地质三维数据解译

4.3 结构面产状测量

5 场景重建在拟建铁路线危岩体勘查中的应用

5.1 危岩体定义

5.2 研究区自然地理及工程地质条件

5.3 边坡岩体的结构特征

5.4 边坡点云的获取及处理

5.5 点坐标获取及三维尺寸量测

5.6 等高线及地形剖面图的生成

5.7 结构面产状获取及危岩体体积量算

5.8 危岩体的稳定性评价

6 结论与展望

6.1 结 论

6.2 展 望

致谢

参考文献

附 录

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