基于TLS的变形信息提取及可靠性评价研究

发布时间：2024-04-26 02:21

　　边坡的失稳及变化将直接引起滑坡、崩塌等灾害,因此对边坡变化的监测显得尤为重要,而传统的边坡变化监测方法主要是利用GPS、全站仪等测量设备实现单点的监测,该监测方法虽然精度较高,但监测结果无法反应整个边坡的变化状况,而边坡变化属于区域的变化,因此,基于此,本文将三维激光扫描技术(简称TLS)引入到边坡变化监测中。通过对三维激光扫描误差进行系统分析,确定影响变形精度的主要误差,并基于此建立能够提取变形量的最小阈值。利用改进的ICP实现高精度的点云配准,并对配准后的不同期点云数据进行变化量的提取,将变化量与阈值进行对比分析,确定提取的真实变形量,从而实现三维激光扫描的边坡监测。本文对三维激光扫描技术进行变形监测的主要成果有:(1)对影响三维激光扫描的误差进行了系统分析,包括测距误差、测角误差、配准误差及光斑引起的误差,并由此构建了点位误差模型。(2)研究了针对点对点变形的可监测的最小变形量阈值。该方法的核心首先是利用点位误差模型构建点位误差椭球,确定最佳的椭球缩放系数,并构建相邻点位误差椭球模型,通过分析点云的行数和列数,确定整个点云误差椭球体积,根据误差椭球不同方向的大小确定可监测的最小变...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
    1.3 三维激光扫描边坡监测主要存在的问题
    1.4 研究目的及意义
    1.5 研究内容及技术路线
        1.5.1 研究内容
        1.5.2 技术路线图
    1.6 论文的创新点
第2章 三维激光扫描仪误差源分析
    2.1 三维激光扫描仪的工作原理
    2.2 三维激光扫描误差
        2.2.1 仪器内部误差
        2.2.2 仪器外部误差
        2.2.3 外部环境误差
    2.3 光斑误差
    2.4 本章小结
第3章 改进的三维激光扫描点云配准
    3.1 基于标靶中心点的配准
        3.1.1 均值方法
        3.1.2 基于反射率加权的标靶中心确定
        3.1.3 基于模糊C-均值聚类的标靶中心确定
        3.1.4 平面标靶中心提取验证
    3.2 球型标靶中心提取
        3.2.1 球型标靶中心提取验证
    3.3 改进的ICP点云配准模型
        3.3.1 四参数坐标转换模型
        3.3.2 改进的ICP算法
    3.4 固定同名区域的确定
    3.5 实例分析
        3.5.1 实验数据
        3.5.2 配准结果对比分析
    3.6 本章小结
第4章 基于点云误差模型的变形估计的可靠性评价
    4.1 激光点云误差协方差矩阵
        4.1.1 测距及测角引起的误差
        4.1.2 光斑引起的误差
        4.1.3 配准对误差的影响
    4.2 激光点位误差椭球模型
    4.3 激光点云误差椭球模型
    4.4 变形可监测评价指标
    4.5 实例分析
        4.5.1 数值计算
        4.5.2 验证分析
    4.6 本章小结
第5章 三维激光扫描对滑坡监测
    5.1 三维激光扫描对模拟滑坡监测
    5.2 三维激光扫描对滑坡监测
    5.3 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献



本文编号：3964565