三维激光扫描技术在开发建设项目水土保持监测中应用初探

运用Optech ILRIS 36D地面三维激光扫描仪对某水电工程取料场开挖边坡进行三维扫描,获取料场同一边坡不同时期的三维点云数据.在Polyworks软件下,对获取的不同时期三维点云数据进行处理,建立模型,并在此基础上通过模型计算,在料场开采扰动面积、实施水土保持工程措施面积、料场开采量及其动态变化等方面获得较为准确的监测结果.     

激光扫描共聚焦显微镜检测Fluo-3 AM 负载大鼠心肌微血管内皮细胞最佳浓度和时间的探讨

为了探讨 Ca2+荧光探针 Fluo-3 AM 对大鼠心肌微血管内皮细胞(Rat Myocardial Microvascular Endothelial Cells RMMECs)最佳装载浓度和时间。将 Fluo-3 AM 分别稀释成1、2、3、4、5μM/L,每一浓度的探针分别装载细胞5、10、15、20 min,应用激光扫描共聚焦显微镜检测细胞内荧光信号的强度、位置、装载探针后细胞的形态来观察装载效果。结果表明：1～3μM/L的Fluo-3AM负载5~20 min均不出现荧光信号;4μM/L 的 Fluo-3AM 负载5~10 min 时即出现荧光信号;5μM/L 的 Fluo-3 AM 孵育细胞15 min后出现清晰且分布均匀的荧光信号。Fluo-3AM对贴壁生长的RMMECs负载效果主要受探针浓度和负载时间的影响。     

基于三维激光扫描技术的花岗岩风化土体侵蚀表面特征研究

选择湖北通城花岗岩发育较典型、质地差异较大的粘壤土和砂质土为研究对象,设计室内试验小区,进行3场人工模拟降雨,利用三维激光扫描技术对土壤表面侵蚀形态的微观变化及过程进行高精度、实时监测,从形态学上探讨了土壤侵蚀过程及分布特征。结果表明:(1)三维激光扫描仪及其配套的软件能准确地测量降雨前后2个坡面的土表微域DEM。结合ArcGIS软件对DEM进一步分析,计算了降雨后土壤侵蚀体积与土壤流失量,且3场人工降雨试验测得的试验误差均低于5%。经过精度验证表明,三维激光扫描仪可应用于坡面产流产沙研究,且测算精度较高;(2)将DEM导入到ArcGIS中进行分析处理,获取了坡面侵蚀后的微地形坡度变化,分析得出高级别的坡度主要分布在坡底,说明坡底以上土体表面遭受侵蚀的面积较少,在坡底部易形成冲沟;一次降雨后粘壤土和砂质土的1,2级的栅格比例分别减少了19.26%和12.39%,说明砂质土在降雨时土壤的侵蚀速度更快。后2场降雨中侵蚀速度趋于稳定;(3)获取了坡面侵蚀后的微地形粗糙度变化,分析得出在第1场降雨中土壤含水率较小时,粘壤土粗糙度的增幅为14.29%,砂质土则为11.32%,粘壤土的增幅高于砂质土;在第2,3场降雨中土壤含水率达到饱和时,砂质土粗糙度的降幅分别为3.39%,4.24%,粘壤土则分别为3.33%,4.17%,砂质土粗糙度的下降速度较大,侵蚀速度大于粘壤土。试验定量研究了土壤侵蚀形态的微观变化,可以为花岗岩区域土壤侵蚀监测提供技术支撑。     

地基激光雷达提取大田玉米植株表型信息

玉米个体表型信息对于玉米的高产高效发育规律研究、玉米遗传育种中基因型的确定具有重要意义,该文针对传统的玉米表型信息提取方法费时、费力、效率低下、主观性强等问题,提出一种基于TLS(terrestriallaserscanning,地面激光扫描)技术的大田玉米个体表型信息提取方法。利用地基激光雷达获取毫米级精度的玉米个体植株三维点云数据并进行海量点云数据预处理,构建玉米叶片三角网模型和叶片骨架点云;基于叶片三角网提取绿叶叶面积,基于叶片骨架点云提取叶长和叶倾角,基于未去穗的玉米植株点云提取株高。试验结果与实地手动测量值相比,真实叶面积、叶长、株高、叶倾角的均方根误差(RMSE)分别为12.69 cm~2、1.31 cm、1.30 cm和5.12°,平均绝对百分比误差(MAPE)分别为2.38%、1.32%、0.61%和8.96%。试验结果表明本文提出的基于TLS提取玉米个体表型参数的方法精度较高,具有可行性,为辅助玉米育种、生长监测等提供了一种有效手段。     

基于单站三维激光扫描数据的林木胸径提取方法

2018年4月以天津市滨海新区海滨大道临港工业区段西侧约1km绿化段为试验区域,通过地面三维激光扫描仪获取单站点云数据,基于最小二乘圆拟合算法,利用LISP语言编制程序对林木胸径值进行自动提取,再通过现场抽测39株‘107杨’Populus×euramericana‘74/76’和65株刺槐Robiniapseudoacacia树对计算结果进行精度统计。结果表明,‘107杨’计算中误差为0.8cm,刺槐计算中误差为0.7cm,整体计算中误差为0.7cm,整体计算中误差<1cm。表明采用最小二乘圆拟合算法对单站点云数据进行胸径计算,效率更高、精度可靠,可应用于实际工程项目中。     

基于三维激光扫描的单木胸径和树高提取

为了提高林分尺度下单木参数的识别精度,研究了基于三维激光扫描的单木胸径和树高的辨识方法。在东北林业大学实验林场,采用Trimble S60三维激光扫描仪,对104株蒙古栎进行多测站扫描,获得样本树的点云数据。在对点云数据进行配准、去噪、地形数据提取、切片栅格化等一系列处理基础上,基于霍夫变换和连续生长法分别构建了胸径和树高的提取方法,对林分尺度下单木定位识别、胸径和树高提取精度进行了对比分析。研究结果表明:所构建方法单木定位识别精度均值为87.50%,胸径和树高提取的均方根误差分别为2.88 cm、2.61 m。     

果树快速定位采摘机器人设计——基于红外和激光扫描技术

为提高采摘机器人的自主导航能力和采摘效率,实现机器人的快速果树识别和定位,结合红外测距传感器与计算机图像处理技术,利用激光扫描传感器体积小、功耗低、速度快、抗干扰等特点,提出了一种非接触式测量果树深度信息的方法;并结合计算机图像处理对果树进行了标定,实现果树的快速识别与定位,为采摘机器人运动轨迹规划提供了自主导航的参数。为了验证该方法的可靠性,在采摘机器人试验样机上安装了红外线测距和激光扫描快速定位装置,并通过左右两侧果树的导航路径拟合,得到了机器人的行走路径,通过对比红外线测距和激光扫描的结果发现,其拟合路径基本吻合,从而验证了该方法测量数据的可靠性。根据不同的树高对应的枝叶密度,利用计算机图像处理对果树进行了标定,最后利用激光扫描方法对标定后的果树进行了快速定位,并将结果和全站仪的结果进行了对比,结果表明:激光扫描和全站仪之间的最大误差仅为20mm。这说明,激光测量的精度较高,可以满足设计的需求。     

“双高”背景下三维激光扫描技术课程改革研究与实践

随着传统工业不断向高新科技信息化产业发展,培养高素质复合型创新人才已成为应对产业结构优化升级并落实国家创新发展战略的首要任务。国家出台多项政策强调高职院校的人才培养应对接科技发展趋势和市场需求,深化办学体制和育人机制改革[1],着力深化复合型技术技能人才培养培训模式变革,实现人才培养供给侧和产业需求结构要素全方位融合[2, 3]。广东工贸职业技术学院在2019年入选国家“双高计划”的高水平专业群建设单位,通过认真审视“双高计划”的任务与要求,以人才培养为中心,不断深入开展校企合作,提升人才培养的品质,促进测绘地理信息技术专业群人才在企业中进一步发挥作用与价值,提升高职院校服务社会与企业的质量。     

激光扫描精密施肥定位机械装置研究——基于PLC控制

为了提高施肥的精度,实现施肥过程的自动化,设计了一款新的激光扫描定位PLC自动化控制的精密施肥机器人。采用PID调节的方式设计了机器人的PLC控制闭环系统,以激光扫描得到的施肥深度为依据,通过逻辑判断调整变速器的传动比,实现不同深度的施肥效果,提高了施肥作业的智能化水平及施肥的精度。为了验证装置的有效性和可靠性,在田间对精密施肥机器人进行了测试。田间测试发现:对于施肥长度为50m的作业,所设计的施肥机器人的施肥时间明显降低,大大提高了作业效率,施肥合格率明显高于传统的施肥机器人,可在精密化施肥和自动化农业生产中进行推广。     

三维激光扫描在核电维修中的应用

以核电厂反应堆一回路主设备稳压器为对象,将三维激光扫描应用于放射性环境下核岛内维修现场环境的测绘。确定了稳压器三维激光扫描方法及三维模型建立原则,并对建立的三维模型进行了准确性分析,将三维模型结果应用于核电维修工作中。