基于激光点云数据的沙堆体积测量方法,本文关于沙堆论文范文,可以做为相关论文参考文献,与写作提纲思路参考。
沙堆论文参考文献：
【摘 要】介绍利用三维激光扫描仪获取点云数据方法,阐述了Surfer、Geomagic和Cyclone軟件求算沙堆体积的技术方法,并对精度对比分析,利用激光点云数据测量沙堆体积技术方法是可行的.
【Abstract】This paper introduces the method of acquiring point cloud data by using 3D laser scanner. It expounds the technical method of calculating sand volume by Surfer, Geomagic and Cyclone software, and makes a comparative analysis of accuracy. It is feasible to use the laser point cloud data to measure the volume of the sand pile.
【关键词】激光点云数据；三维激光扫描仪；沙堆体积；精度
【Keywords】 laser point cloud data； 3D laser scanner； sand pile volume； precision
【中图分类号】P21 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）02-0161-02
1 引言
三维激光扫描技术在国际上已经得到了长足发展,随着工程测量土方量计算、变形监测等领域的需求越来越大,越来越多的人也开始研究其在体积求算等方面的应用.在国内主要有：苏春艳等[1]利用三维激光扫描仪对大面积的堆积体,精确计算出体积.利用三维激光扫描技术获取的土方量精度高且效率快.李滨等得出将三维激光扫描技术应用在工程测量的土方计算中的方案是完全可行的.熊妮娜等以松油为例进行了基于三维激光扫描系统测量树冠体积方法的可行性研究.目前,国内三维激光扫描技术的应用还不是很普及,三维激光扫描是获取物体三维数据的一项重要技术,有着很广泛的发展前景.
2 激光点云数据获取与预处理
2.1 数据获取方法
选择某建筑工地的施工场所旁的沙堆,采用徕卡C10三维激光扫描仪获取点云数据,依据沙堆的形状确定测站的位置,仪器至沙堆表面的距离大概10m左右,扫描分辨率设置为1cm,本次扫描决定共设立4站,由于各站扫描数据是相互独立的,为满足后续的点云拼接,本次扫描共设立4个标靶.标靶的放置在一个稳定的位置,以防止标靶晃动,同时确保这4个标靶每站可视.
2.2 点云数据预处理
本次使用徕卡C10配套的数据处理软件Cyclone8.0.将扫描数据导入Cyclone软件完成拼接得到完整的沙堆点云.使用基于标靶的拼接模式,经去噪和点云均一化处理后的点云数据如图1所示.
3 沙堆体积求算
3.1 用Geomagic软件进行求算
把Cyclone软件处理后的数据文件导入Geomagic软件中,由于导入的数据呈黑色,无法辨别边界,对点云数据的处理存在难度,需先给点云数据着色.此外,点云数据中存在一些明显偏离的噪音点 ,需去除体外孤点及非连接项,当然也可以根据快捷键进行手动去除.
为了得到更加光滑的曲面,在Geomagic软件中进行去噪处理,参数选择“自由曲面形状”,偏差限制为0.005m,迭代为1.进行数据采样及数据封装,将点云数据封装成三角形网格,创建流型删除模型中的非流型三角形.
体积求算有两种方法,第一：单击“分析”→“计算” →“计算体积”项直接求取体积；第二：单击“分析”→“计算” →“计算体积到平面”项并进行相应的设置.这里选择系统平面,位置度可以根据需要进行调整,然后单击“确定”键,得到模型体积（图2）,本实验设置4个不同的Z值获得4个不同的体积.
3.2 Surfer软件求算体积
首先进行数据格式转换,由于Surfer8.0软件处理的是grd类型的数据文件,所以需要先把Cyclone软件输出的xyz类型的数据文件转换成grd类型的数据文件.打开Surfer8.0软件,选择从Cyclone软件中处理后的数据文件,文件类型选择“所有文件”.之后在弹出的对话框中根据需要进行设置并查看数据,如果数据没问题,则完成数据文件的类型转换.
进行体积求算单击菜单栏中的“网格”→“体积”项,在弹出的对话框中选择新生成的grd类型的数据文件,然后在弹出的“网格体积”对话框中设置上下表面的参数.这里的上表面选网格文件,下表面Z值根据采集数据Z值进行调整,确认后,生成模型的体积报告（图3）.
3.3 Cyclone软件求算体积
首先选择点云建立TIN,TIN是指不规则的三角形三角化网络.它是用一系列互不交叉、互不重叠的连接在一起的三角形来表示地形表面,即可以对已采集的规则的或不规则分布的地理数据进行三角建网,当整个区域TIN网络建立之后,就可以进行进一步的TIN?数据处理和应用等.接着定义参考面,定义参考面是指根据具体需要设置一个基准面,然后求算点云数据到该参考面的体积、表面积等.
Cyclone软件提供设置任意参考面的功能,这里设置XY面为一个参考平面,然后通过设置Z值来改变参考面的位置,进而求取点云到该平面的体积.最后体积求算,求取点云到参考面的体积.先选择点云,然后单击“Tools”→“Measure” →“TIN Volume”项,求算出体积（图4）.
4 数据处理及分析
4.1 点云数据的统计
根据三种软件的性能,设置不同的平面来计算点云数据到该平面的体积.平面的设置可以通过XYZ中的任两个确定一个平面,然后通过改变另一个的值来实现该平面的调动.这里设定XY面为一个平面,然后通过设定Z值来实现XY面的升降,从而实现点云到不同的XY面的体积求算工作.
通过改变Z值求取点云数据到四个不同的XY面的体积.为了去除地面起伏对结果的影响,设置的Z值要比地面上点云最大的Z值大一点,使堆体的底面呈一个平行于XY面的平面,这里再取三个Z值-1.600m、-1.550m和-1.500m以便对比分析,去除特例情况.三种软件在不同Z值时求算的体积及相应的数据处理见表1.
4.2 比较与分析
为满足实际应用的需要,从求算体积的可行性、操作的难易程度和体积求算的精度等几个方面进行分析.三种软件在求算相同大小独立体体积时的性能见表2.应用中可以根据需要选择不同的软件进行沙堆的体积求算,进而提高效率及效益.
5 结语
本论文是关于利用徕卡C10三维激光扫描仪获取不规则堆体的点云数据,经Cyclone软件先期处理,然后运用Surfer8.0、Geomagic和Cyclone三种软件分别求取的沙堆体积.经过分析研究,基于徕卡C10的沙堆体积快速测量的方案是完全可行的,其可以应用于工程领域的土方量和体积等方面,不仅可以保证精度,而且可以提高效率,解放劳动力.
【参考文献】
【1】苏春艳,隋立春.基于三维激光扫描技术的土方量快速测量[J].测绘技术装备,2014,16（2）：49-52.
结论：关于沙堆方面的的相关大学硕士和相关本科毕业论文以及相关沙堆论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料下载。
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