[0048]進(jìn)一步，在步驟S5之后，還包括如下步驟:將三維激光掃描儀每次掃描變形體得到的坐標(biāo)，統(tǒng)一到步驟S5建立的變形監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系下，計(jì)算變形量，判斷變形體是否發(fā)生變形。
[0049]具體地，在施工前利用三維激光掃描儀對(duì)變形體及周邊穩(wěn)定建筑物進(jìn)行兩次測(cè)量獲得測(cè)量基準(zhǔn)的位置，由于建立基準(zhǔn)面采用變形區(qū)外的建筑物的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、抽象、建模計(jì)算獲得(即上述實(shí)施例中的步驟S1至步驟S5得到的變形監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系)，因此不會(huì)因被監(jiān)測(cè)對(duì)象(變形體)的變形而發(fā)生變化。
[0050]采用三維激光掃描儀對(duì)同一變形體及周邊穩(wěn)定建筑物進(jìn)行多次，每次掃描均按照上述方法建立變形監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系作為基準(zhǔn)，在統(tǒng)一的變形監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系基準(zhǔn)下獲得監(jiān)測(cè)對(duì)象的坐標(biāo)，與被監(jiān)測(cè)對(duì)象(變形體)的初始值進(jìn)行比較即可獲得每次的變形量。
[0051]如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的基于三維激光掃描的變形監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系建立裝置，包括:三維激光掃描儀1和計(jì)算單元2。
[0052]具體地，三維激光掃描儀1對(duì)變形體及周邊建筑物進(jìn)行掃描，獲取三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。
[0053]計(jì)算單元2與三維激光掃描儀1相連，用于接收三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，利用三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)建立變形體及周邊建筑物的三維模型，對(duì)三維模型中的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)依據(jù)空間共面性進(jìn)行分片以獲取多個(gè)點(diǎn)云面片。
[0054]具體地，計(jì)算單元2對(duì)判斷位于同一面片上的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)設(shè)置相同的屬性值，將屬性值相同的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)劃分為一個(gè)點(diǎn)云面片，即依據(jù)空間共面性對(duì)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行分片。
[0055]然后，計(jì)算單元2從多個(gè)點(diǎn)云面片中選擇符合預(yù)設(shè)條件的兩個(gè)互相垂直的點(diǎn)云面片.其中，選取的每個(gè)點(diǎn)云面片均為豎直面，分別記為第一豎直點(diǎn)云面片和第二豎直點(diǎn)云面片。
[0056]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)設(shè)條件為:在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，沒(méi)有發(fā)生水平位移、豎直位移和變形。
[0057]其后，計(jì)算單元2選取水平面，水平面與第一豎直點(diǎn)云面片和第二豎直點(diǎn)云面片相交。
[0058]最后，計(jì)算單元2根據(jù)第一豎直點(diǎn)云面片、第二豎直點(diǎn)云面片和水平面的相交線建立變形監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系。
[0059]具體地，計(jì)算單元2計(jì)算第一豎直點(diǎn)云面片和第二豎直點(diǎn)云面片的第一相交線，定義第一相交線為變形監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系的Z軸。其中，Z軸的正方向豎直向上。
[0060]計(jì)算單元2選擇位于同一水平線上的多個(gè)特征點(diǎn)，根據(jù)多個(gè)特征點(diǎn)擬合直線計(jì)算通過(guò)直線且與Z軸垂直的平面作為水平面，定義水平面與Z軸的交點(diǎn)為變形監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系的原點(diǎn)。
[0061]最后，計(jì)算單元2計(jì)算水平面與第一豎直點(diǎn)云面片和第二豎直點(diǎn)云面片相交的第二相交線和第三相交線，定義第二相交線和第三相交線分別為變形監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系的X軸和Y軸。
[0062]進(jìn)一步，計(jì)算單元2將三維激光掃描儀2每次掃描變形體得到的坐標(biāo)，統(tǒng)一到步變形監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系下，計(jì)算變形量，判斷變形體是否發(fā)生變形。
[0063]具體地，在施工前利用三維激光掃描儀1對(duì)變形體及周邊穩(wěn)定建筑物進(jìn)行兩次測(cè)量獲得測(cè)量基準(zhǔn)的位置，由于計(jì)算單元2建立基準(zhǔn)面(即變形監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系)采用變形區(qū)外的建筑物的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、抽象、建模計(jì)算獲得，因此不會(huì)因被監(jiān)測(cè)對(duì)象(變形體)的變形而發(fā)生變化。
[0064]采用三維激光掃描儀2對(duì)同一變形體及周邊穩(wěn)定建筑物進(jìn)行多次，每次掃描均按照上述方法建立變形監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系作為基準(zhǔn)，在統(tǒng)一的變形監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系基準(zhǔn)下獲得監(jiān)測(cè)對(duì)象的坐標(biāo)，利用計(jì)算單元2與被監(jiān)測(cè)對(duì)象(變形體)的初始值進(jìn)行比較即可獲得每次的變形量。
[0065]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于三維激光掃描的變形監(jiān)測(cè)坐標(biāo)基準(zhǔn)建立方法及裝置，通過(guò)三維激光掃描儀測(cè)量變形體的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，然后建立統(tǒng)一且穩(wěn)定的變形監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系作為監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)，保證后續(xù)計(jì)算得到的變形測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，可以同時(shí)判斷變形體任意一點(diǎn)的變形值且監(jiān)測(cè)精度有保證，在監(jiān)測(cè)工作中發(fā)揮重要的作用。本發(fā)明既不需要人到達(dá)被監(jiān)測(cè)對(duì)象，從而大大降低監(jiān)測(cè)過(guò)程中的人身安全，也不需要再用全站儀進(jìn)行測(cè)量標(biāo)靶而獲得測(cè)量基準(zhǔn)，從而大大簡(jiǎn)化了三維激光掃描儀作業(yè)的操作方法，同時(shí)提高的基準(zhǔn)的精度。
[0066]在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0067]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求極其等同限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于三維激光掃描的變形監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系建立方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟S1，利用三維激光掃描儀對(duì)變形體及周邊建筑物進(jìn)行掃描，獲取三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)； 步驟S2，利用所述三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)建立所述變形體及周邊建筑物的三維模型； 步驟S3，對(duì)所述三維模型中的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)依據(jù)空間共面性進(jìn)行分片，獲取多個(gè)點(diǎn)云面片；步驟S4，從所述多個(gè)點(diǎn)云面片中選擇符合預(yù)設(shè)條件的兩個(gè)互相垂直的點(diǎn)云面片，其中，選取的每個(gè)所述點(diǎn)云面片均為豎直面，分別記為第一豎直點(diǎn)云面片和第二豎直點(diǎn)云面片； 步驟S5，選取水平面，所述水平面與所述第一豎直點(diǎn)云面片和第二豎直點(diǎn)云面片相交，根據(jù)所述第一豎直點(diǎn)云面片、第二豎直點(diǎn)云面片和所述水平面的相交線建立變形監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系Ο2.如權(quán)利要求1所述的基于三維激光掃描的變形監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系建立方法，其特征在于，在所述步驟S3中，所述對(duì)三維模型中的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)依據(jù)空間共面性進(jìn)行分片，包括如下步驟: 對(duì)判斷位于同一面片上的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)設(shè)置相同的屬性值，將屬性值相同的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)劃分為一個(gè)點(diǎn)云面片。3.如權(quán)利要求1所述的基于三維激光掃描的變形監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系建立方法，其特征在于，在所述步驟S4中，所述預(yù)設(shè)條件為:在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，沒(méi)有發(fā)生水平位移、豎直位移和變形。4.如權(quán)利要求1所述的基于三維激光掃描的變形監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系建立方法，其特征在于，在所述步驟S5中，所述建立變形監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系，包括如下步驟: 計(jì)算所述第一豎直點(diǎn)云面片和所述第二豎直點(diǎn)云面片的第一相交線，定義所述第一相交線為所述變形監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系的Ζ軸，其中，所述Ζ軸的正方向豎直向上； 選擇位于同一水平線上的多個(gè)特征點(diǎn)，根據(jù)所述多個(gè)特征點(diǎn)擬合直線，計(jì)算通過(guò)所述直線且與所述Ζ軸垂直的平面作為所述水平面，定義所述水平面與所述Ζ軸的交點(diǎn)為所述變形監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系的原點(diǎn)； 計(jì)算所述水平面與所述第一豎直點(diǎn)云面片和第二豎直點(diǎn)云面片相交的第二相交線和第三相交線，定義所述第二相交線和第三相交線分別為所述變形監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系的X軸和Υ軸。5.如權(quán)利要求1所述的基于三維激光掃描的變形監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系建立方法，其特征在于，在所述步驟S5之后，還包括如下步驟:將所述三維激光掃描儀每次掃描所述變形體得到的坐標(biāo)，統(tǒng)一到所述步驟S5建立的變形監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系下，計(jì)算變形量，判斷所述變形體是否發(fā)生變形。6.一種基于三維激光掃描的變形監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系建立裝置，其特征在于，包括:三維激光掃描儀和計(jì)算單元，其中， 所述三維激光掃描儀用于對(duì)變形體及周邊建筑物進(jìn)行掃描，獲取三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)； 所述計(jì)算單元與所述三維激光掃描儀相連，用于接收所述三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，利用所述三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)建立所述變形體及周邊建筑物的三維模型，對(duì)所述三維模型中的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)依據(jù)空間共面性進(jìn)行分片以獲取多個(gè)點(diǎn)云面片，從所述多個(gè)點(diǎn)云面片中選擇符合預(yù)設(shè)條件的兩個(gè)互相垂直的點(diǎn)云面片，其中，選取的每個(gè)所述點(diǎn)云面片均為豎直面，分別記為第一豎直點(diǎn)云面片和第二豎直點(diǎn)云面片，然后所述計(jì)算單元選取水平面，所述水平面與所述第一豎直點(diǎn)云面片和第二豎直點(diǎn)云面片相交，根據(jù)所述第一豎直點(diǎn)云面片、第二豎直點(diǎn)云面片和所述水平面的相交線建立變形監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系。7.如權(quán)利要求6所述的基于三維激光掃描的變形監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系建立裝置，其特征在于，所述計(jì)算單元對(duì)判斷位于同一面片上的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)設(shè)置相同的屬性值，將屬性值相同的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)劃分為一個(gè)點(diǎn)云面片。8.如權(quán)利要求6所述的基于三維激光掃描的變形監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系建立裝置，其特征在于，所述預(yù)設(shè)條件為:在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，沒(méi)有發(fā)生水平位移、豎直位移和變形。9.如權(quán)利要求6所述的基于三維激光掃描的變形監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系建立裝置，其特征在于，所述計(jì)算單元首先計(jì)算所述第一豎直點(diǎn)云面片和所述第二豎直點(diǎn)云面片的第一相交線，定義所述第一相交線為所述變形監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系的Z軸，其中，所述Z軸的正方向豎直向上，然后選擇位于同一水平線上的多個(gè)特征點(diǎn)，根據(jù)所述多個(gè)特征點(diǎn)擬合直線計(jì)算通過(guò)所述直線且與所述Z軸垂直的平面作為所述水平面，定義所述水平面與所述ζ軸的交點(diǎn)為所述變形監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系的原點(diǎn)，最后計(jì)算所述水平面與所述第一豎直點(diǎn)云面片和第二豎直點(diǎn)云面片相交的第二相交線和第三相交線，定義所述第二相交線和第三相交線分別為所述變形監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系的X軸和Y軸。10.如權(quán)利要求6所述的基于三維激光掃描的變形監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系建立裝置，其特征在于，所述計(jì)算單元還用于將所述三維激光掃描儀每次掃描所述變形體得到的坐標(biāo)，統(tǒng)一到所述變形監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系下，計(jì)算變形量，判斷所述變形體是否發(fā)生變形。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提出了一種基于三維激光掃描的變形監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系建立方法及裝置，該方法包括：利用三維激光掃描儀對(duì)變形體及周邊建筑物進(jìn)行掃描，獲取三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)；利用三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)建立變形體及周邊建筑物的三維模型；對(duì)三維模型中的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)依據(jù)空間共面性進(jìn)行分片，獲取多個(gè)點(diǎn)云面片；從多個(gè)點(diǎn)云面片中選擇符合預(yù)設(shè)條件的兩個(gè)互相垂直的點(diǎn)云面片；選取水平面，水平面與第一豎直點(diǎn)云面片和第二豎直點(diǎn)云面片相交，根據(jù)第一豎直點(diǎn)云面片、第二豎直點(diǎn)云面片和水平面的相交線建立變形監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系。本發(fā)明通過(guò)三維激光掃描儀測(cè)量變形體的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，然后建立統(tǒng)一且穩(wěn)定的變形監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系作為監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)，保證后續(xù)計(jì)算得到的變形測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。
【IPC分類(lèi)】G01B21/32
【公開(kāi)號(hào)】CN105423993
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510894464
【發(fā)明人】李維功, 石俊成, 王永躍, 浦石, 薛德君, 李富榮, 付翔宇, 王篤禮
【申請(qǐng)人】中航勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司
【公開(kāi)日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年12月8日