LiDAR數(shù)據(jù)中建筑物提取的新方法

機(jī)載激光雷達(dá)是dem生產(chǎn)和城市三維重建的重要技術(shù)手段之一。文章在現(xiàn)有濾波算法的基礎(chǔ)上提出一種基于lidar影像分層的分割算法。該方法按照固定的高差間隔將dsm劃分為不同高度的數(shù)據(jù)層;然后在不同的數(shù)據(jù)層中對(duì)圖像目標(biāo)進(jìn)行分割,并計(jì)算各個(gè)圖像目標(biāo)的特征變化;最后分析影像分割在垂直方向上尺寸和形狀的變化以及其中心位置的偏移,在此基礎(chǔ)上完成建筑物的提取。結(jié)果表明上述方法可有效地提取大規(guī)模復(fù)雜的建筑物。

從機(jī)載雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)中快速準(zhǔn)確提取建筑物是當(dāng)前研究的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。在對(duì)現(xiàn)有建筑物點(diǎn)云提取方法充分研究和分析的基礎(chǔ)上,本文提出了一種基于lidar點(diǎn)云的建筑物提取方法。首先根據(jù)建筑物的幾何特性提取初始建筑物輪廓點(diǎn);然后構(gòu)建局部協(xié)方差矩陣計(jì)算點(diǎn)云分布特征,剔除非建筑物輪廓點(diǎn);最后利用dbscan聚類算法對(duì)建筑物輪廓點(diǎn)聚類,以聚類結(jié)果為基礎(chǔ)構(gòu)建緩沖區(qū),以緩沖區(qū)內(nèi)所有建筑物輪廓點(diǎn)為初始種子點(diǎn),采用圓柱體鄰域進(jìn)行多種子點(diǎn)區(qū)域增長(zhǎng),實(shí)現(xiàn)建筑物點(diǎn)云的提取。通過(guò)兩組試驗(yàn),共5組數(shù)據(jù)驗(yàn)證本文算法的性能。試驗(yàn)結(jié)果表明,該方法能夠準(zhǔn)確、有效地提取多層復(fù)雜的建筑物點(diǎn)云,效率高,且具有一定的適用性。

為解決機(jī)載lidar點(diǎn)云數(shù)據(jù)建筑物提取精度不高的問(wèn)題,首先分析了現(xiàn)有的基于機(jī)載lidar點(diǎn)云數(shù)據(jù)的建筑物提取方法；然后綜合地形、樹木、建筑物密度等對(duì)建筑物提取的影響,以德國(guó)斯圖加特市法伊英根的lidar點(diǎn)云數(shù)據(jù)為例進(jìn)行了建筑物提取實(shí)驗(yàn)；最后對(duì)提取結(jié)果進(jìn)行了定量精度評(píng)定。結(jié)果表明,基于影像的機(jī)載lidar點(diǎn)云數(shù)據(jù)建筑物提取精度為93.1%；而基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)圖像的處理方法和基于delaunay三角剖分的方法受建筑物形狀和地形等限制較多,提取精度分別為87.6%和81.3%,說(shuō)明基于影像的機(jī)載lidar點(diǎn)云數(shù)據(jù)建筑物提取方法的準(zhǔn)確性較高,限制性條件較少。

建筑物輪廓的準(zhǔn)確提取是建筑物三維重建中最重要的一步。本文在研究已有建筑物輪廓提取方法的基礎(chǔ)上,針對(duì)lidar離散的點(diǎn)云數(shù)據(jù),提出了一種自動(dòng)快速提取建筑物輪廓信息的方法。首先通過(guò)點(diǎn)云數(shù)據(jù)生成城市的數(shù)字表面模型(dsm)和數(shù)字地面模型(dtm)相減計(jì)算得出規(guī)則化的數(shù)字表面模型(ndsm),進(jìn)而將地面點(diǎn)和非地面點(diǎn)進(jìn)行分類;其次,考慮到地物的幾何特性,提出一種8鄰域搜索的方法對(duì)非地面點(diǎn)點(diǎn)云進(jìn)行分割,得到建筑物表面點(diǎn)云;最后運(yùn)用基于梯度圖的邊界跟蹤的方法來(lái)獲取建筑物的輪廓信息。實(shí)驗(yàn)表明:該方法能有效地提取建筑物輪廓。

簡(jiǎn)要介紹了超高水材料的特性以及超高水材料采空區(qū)充填工藝,根據(jù)邯鄲礦務(wù)局陶一煤礦充填試驗(yàn)面首次應(yīng)用情況,采用巖層探測(cè)記錄儀對(duì)采空區(qū)充填固結(jié)體進(jìn)行了鉆孔窺視。窺視結(jié)果顯示,超高水材料充填漿液不但能充實(shí)采空區(qū)冒落矸石,而且能對(duì)采空區(qū)冒落帶上方巖層較小的裂隙進(jìn)行充填,是一種理想的采空區(qū)充填材料。

機(jī)載lidar點(diǎn)云數(shù)據(jù)分布呈現(xiàn)離散化,掃描的目標(biāo)點(diǎn)云沒(méi)有明確的輪廓,而建筑物形狀呈現(xiàn)復(fù)雜化和多樣化,這給提取機(jī)載lidar數(shù)據(jù)中建筑物輪廓線帶來(lái)了困難。alphashapes算法的優(yōu)點(diǎn)在于無(wú)需知道點(diǎn)云中各點(diǎn)處的法向量及其他先驗(yàn)知識(shí)就能進(jìn)行處理,避免了插值算法帶來(lái)的誤差影響,對(duì)于少量點(diǎn)云缺失及數(shù)據(jù)冗余的情況,算法仍具有良好的穩(wěn)定性和適應(yīng)性。alphashapes方法可以得到較為精細(xì)的建筑物邊緣,且該算法適用于各種多邊形建筑物輪廓線的提取。

針對(duì)目前機(jī)載lidar點(diǎn)云數(shù)據(jù)存在的數(shù)據(jù)組織效率低下以及不利于查詢等問(wèn)題,本文提出了一種基于體元的建筑物提取算法。首先,構(gòu)建體元模型實(shí)現(xiàn)機(jī)載lidar數(shù)據(jù)的真三維描述;然后,計(jì)算局部鄰域曲面擬合殘差,將殘差最小的體元視作種子體元;最后,根據(jù)局部鄰域法向量夾角準(zhǔn)則來(lái)實(shí)現(xiàn)種子體元的區(qū)域增長(zhǎng),從而獲得建筑物點(diǎn)。本文選取isprs公開的點(diǎn)云濾波測(cè)試數(shù)據(jù)中的8種復(fù)雜場(chǎng)景進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:本文算法不僅原理簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn),而且具有較好的魯棒性,不會(huì)受地形以及建筑物類型和尺寸的限制,kappa系數(shù)達(dá)到80%以上,實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜場(chǎng)景下建筑物的提取。

本文以濾波后的機(jī)載lidar非地面點(diǎn)集作為數(shù)據(jù)源,提出了基于平面擬合及法向量的區(qū)域生長(zhǎng)建筑物分類算法,剔除了大量的非建筑物點(diǎn)集,但在這些點(diǎn)云中仍存在少量非建筑物點(diǎn),為了精確去除非建筑物點(diǎn),分割出每個(gè)建筑物點(diǎn)集,提出了基于點(diǎn)集特征約束的建筑物分割算法,依據(jù)點(diǎn)數(shù)、點(diǎn)集離地面平均高度及平面面積特征分割每個(gè)建筑物,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該算法可完整去除非建筑物點(diǎn),具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

建筑物地下室外墻堵漏的新方法

結(jié)合具體的高層建筑物傾斜觀測(cè)項(xiàng)目的特點(diǎn),提出了一種新的建筑物傾斜觀測(cè)的方法—自由雙視線法,闡述了該方法的觀測(cè)和計(jì)算方法、精度分析以及歸算方法。自由雙視線法相對(duì)于傳統(tǒng)建筑物傾斜觀測(cè)方法具有很明顯的優(yōu)越性,對(duì)類似的項(xiàng)目具有一定的借鑒意義。

建筑物地下室外墻堵漏的新方法

目前對(duì)水工建筑物結(jié)構(gòu)縫的處理是采用一層防滲材料、一層止水銅片和一層止水橡膠帶的多層防護(hù)措施。其弊端是施工工序多，施工難度大，工期較長(zhǎng)，成本較高。經(jīng)過(guò)多年施工實(shí)踐，探索出新的處理方法。

對(duì)于改進(jìn)的水工建筑物結(jié)構(gòu)縫,采用現(xiàn)場(chǎng)噴涂聚氨酯泡沫塑料嵌縫防滲體,以替代止水銅片和塑性防滲材料,經(jīng)濟(jì)效益明顯。

建筑物地基沉降計(jì)算新方法芻議

建筑物地基沉降計(jì)算新方法芻議

隨著定位服務(wù)、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)的迅猛發(fā)展,在水利工作中應(yīng)用機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)將大有可為.文章提出了一種基于機(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)的水工建筑物建模方法.為機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)在水利方面的應(yīng)用特別是防洪應(yīng)急提供一定參考.

基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的LiDAR數(shù)據(jù)建筑物提取

水利工程與國(guó)計(jì)民生息息相關(guān),其建筑質(zhì)量決定工程能否安全、有效地運(yùn)行,是實(shí)現(xiàn)興利除弊工程的重要組成部分。為了防止混凝土水利工程建筑物出現(xiàn)滲漏,應(yīng)該在混凝土施工時(shí)即加強(qiáng)施工管理預(yù)防工作,避免和減少混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫,本文則詳細(xì)的分析了水利工程建筑裂縫及滲漏產(chǎn)生的原因和預(yù)防措施等。

在建設(shè)過(guò)程中,為了掌握建筑物在主體結(jié)構(gòu)施工、竣工及在運(yùn)營(yíng)階段的沉降變形情況,需要對(duì)建筑物進(jìn)行必要的變形測(cè)量。針對(duì)具體工程作業(yè)項(xiàng)目,從監(jiān)測(cè)的要點(diǎn)、主要方法以及技術(shù)要求進(jìn)行研究與總結(jié)。

對(duì)原始lidar點(diǎn)云數(shù)據(jù)采用謝別德法進(jìn)行內(nèi)插生成規(guī)則格網(wǎng)的數(shù)據(jù)形式dsm,利用雙次最小二乘法來(lái)進(jìn)行濾波分離地面點(diǎn)云和非地面點(diǎn)云形成dtm,從而得到了規(guī)則化的dsm.采用區(qū)域增長(zhǎng)法對(duì)規(guī)則化的dsm進(jìn)行分割,去除非建筑物點(diǎn)云,獲取建筑物點(diǎn)云信息.采用canny算子來(lái)將分割后的影像進(jìn)行建筑物邊緣的提取,采用基于hough變換檢測(cè)直線來(lái)對(duì)提取出的建筑物邊緣進(jìn)行規(guī)則化操作使其光滑均勻,最后使用e3de3.0軟件進(jìn)行建筑物三維模型的建立.

機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)已經(jīng)成為快速獲取城市建筑三維數(shù)字模型的有效手段,而建筑物屋頂點(diǎn)云提取則是建筑物三維數(shù)字模型重建的關(guān)鍵.為有效剔除植被和墻面點(diǎn)云,以及消除地形起伏對(duì)建筑點(diǎn)云提取精度的影響,提出一種層進(jìn)式屋頂點(diǎn)云提取方法.首先對(duì)lidar點(diǎn)云進(jìn)行濾波,在此基礎(chǔ)上利用點(diǎn)云回波特性和點(diǎn)云法向量檢測(cè)并刪除非地面點(diǎn)中特征明顯的植被點(diǎn)和建筑物墻面點(diǎn),然后利用連通成分分析法對(duì)非地面點(diǎn)聚類得到初始建筑點(diǎn),最后結(jié)合dtm并利用建筑物面積和高度信息分離得到建筑物屋頂點(diǎn)云.試驗(yàn)結(jié)果表明,本方法能有效地從機(jī)載點(diǎn)云數(shù)據(jù)中快速提取建筑屋頂點(diǎn)云,有效率可達(dá)85%以上.

對(duì)建于軟土地基上的建筑物出現(xiàn)的地基承載力不足(超沉)、傾斜（不均勻沉降)等問(wèn)題，采用靜壓灌漿法進(jìn)行加固處理是常用方法之一。但實(shí)踐證明，單一采用靜壓灌漿法加固已建建筑物地基，往往存在難以解決的問(wèn)題，為了解決前述靜壓灌漿加固施工中存在的問(wèn)題，充分發(fā)揮灌漿加固特有的優(yōu)越性能，結(jié)合實(shí)際情況我們研究提出了加固處理已建建筑物地基的新方法-圍封灌漿加固法。