开辟数字化测绘新路途——记北京建筑工程学院国家科技进步二等奖获奖团队

2011年1月14日,由北京建筑工程学院王曼民教授主持完成的“特大异型工程精密测量与重构技术研究及应用”项目获得2010年度国家科技进步二等奖。这个项目从立项、技术研发、科研攻关、到鉴定、推广实施,历时六年。项目组成功的将三维激光扫描技术引进到国内,经过技术攻关应用于我国的文物保护和修缮,以及大型的、结构复杂的工程建设施工过程中,取得了良好的成效。     

f-θ扫描物镜设计

目前,f-θ物镜被广泛地应用于红外、激光扫描等系统中。区别于普通透镜Y=ftanθ,f-θ扫描物镜的像高Y=fθ,这样在像面上形成线性的扫描速率。本设计基于f-θ透镜的原理和特性,根据其特性决定其结构参数,使用ZEMAX软件设计一个f-θ透镜实例,并对其结果进行分析优化,总结校正f-θ透镜因畸变所产生的线性失真。     

基于不规则三角网方法对LIDAR数据进行分类

机载激光扫描获取地面三维数据的LIDAR系统是最近几年出现的高新技术系统之一。LIDAR系统是一个先进的主动传感系统,该系统本身发射受控制的激光以照射地面和地面上的目标,不依赖太阳光照,所以它是一个全天时日夜可以获得地面三维数据的系统,它直接获取地面三维数据比传统测量方法具有高精度、高密集、高效率和成本低的优点。该系统强大的后处理技术可以把地面和其上的植被、建筑物分离开来,但是由于某些原因传感器获取的原始数据中含有许多噪声,这就给准确提取地面三维信息带来了不便,当前所面临的问题就是如何滤除原始数据中的噪声,准确的区分出地面点和非地面点。     

激光扫描技术为云冈石窟建“数字档案”

在云冈石窟三维激光扫描技术成果应用展评会上,来自国家文物局、中国社科院、北京大学、中国文化遗产研究院等单位的30余位专家一致认为,用三维激光扫描技术为云冈石窟建起三维数字档案,对于全面准确地记录石窟现状,继而保护石窟具有重要意义。     

基于激光点云聚类的坝体表面形变监测系统

水库坝体一旦发生形变,就会存在一定的安全隐患,为了防止水库坝体发生形变,需要对其进行形变监测。为此提出基于激光点云聚类的坝体表面形变监测系统。在坝体表面安装三维激光扫描设备和传感器监测坝体,对采集到的信息进行读取、分析和储存,通过通讯手段将实时监测数据上传至激光点云数据中心,利用点云聚类方法得出形变点的三维空间直角坐标值,并按照实际施工要求,将空间直角坐标系转换为高斯坐标系,最终得到坝体形变的实时监测数据,使用者可根据终端访问数据中心监测坝体形变。通过分析仿真实验结果可知,该系统具有较高的监测精度、并且能够快速全面地扫描到整个水库坝体表面的形态,极大地提高了坝体监测的效果。     

利用三维激光扫描测量数据与电脑绘图软件绘制敦煌彩塑

作为文物的敦煌彩塑需要重点保护,不能随意触碰与移动,但其本身结构复杂,具有不规则性,且所处空间狭小,测绘难度较大。数字化是文物保护工作的重要内容与手段,如何利用数字化手段和成果精确绘制各种考古测绘图需要在实践中逐步探索。本文以莫高窟第275窟主尊(交脚菩萨)为例阐述了利用三维激光扫描测量手段,非接触式测量与三维复制敦煌彩塑,并利用三维点云数据精确绘制彩塑的图纸。     

适应创新人才培养的三维激光实验教学模式探究

为了适应测绘信息化创新人才培养的需求,针对三维激光扫描课程的现状,以突出学生的创新实践能力和就业为目标,采用翻转课堂的理念实施教学。通过线上线下相结合和CDIO的理念,顺序配置验证性、设计性和综合性实验训练模块,强化学生的基础理论和技能。在此基础上,以学生为主体成立社团,以社团为载体办竞赛,以竞赛促学、促教、促建。通过产学研合作深入提升学生的实践技能,形成"教""练""赛""行"梯次配置的良性闭环模式。实践证明,该教学模式实现了教学与实践的协同进步,为培养测绘创新型人才打下了良好的基础。     

机载激光扫描测高系统的安置角误差检校

简单介绍了机载激光扫描测高系统的安置角误差及其对系统测量结果的影响,提出一种利用重叠航带法而并不需要获取地面控制点真实坐标进行检校的方法,并给出其数学模型和检校流程,并对数据匹配问题进行了简单的讨论。最后根据实测数据进行了计算实践。     

三维激光扫描系统的应用研究

本文就三维激光扫描成像系统的原理和发展趋势做了简要的叙述,以工程应用实例对三维激光扫描成像系统的工作流程和三维建模做了详细的说明,并对三维激光扫描系统采集的点云数据处理的方法和手段进行了研究。