【摘 要】
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在地铁隧道几何信息相关的测量工作中,使用全站仪等传统测绘仪器的方法工作量巨大且无法全面反映物体空间特征,自动化程度不高,有时测量精度受环境与人为的因素影响较大。经过几十年发展的三维激光扫描技术能够高效高精度非接触式的完成测量任务。但三维激光点云处理软件大多设计为本地主机运行,数据处理受限,海量数据难以共享也不利于多方协同作业。在地铁隧道工程中,竣工测量及日常运营等阶段及时有效的向外界分享数据,让身
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在地铁隧道几何信息相关的测量工作中,使用全站仪等传统测绘仪器的方法工作量巨大且无法全面反映物体空间特征,自动化程度不高,有时测量精度受环境与人为的因素影响较大。经过几十年发展的三维激光扫描技术能够高效高精度非接触式的完成测量任务。但三维激光点云处理软件大多设计为本地主机运行,数据处理受限,海量数据难以共享也不利于多方协同作业。在地铁隧道工程中,竣工测量及日常运营等阶段及时有效的向外界分享数据,让身处外地专家能够迅速分析提出指导意见也是重要需求之一。使用Web浏览器进行地铁隧道信息处理的最大优点是无需任何附加插件,在任何地方都能获取服务。因此实现地铁隧道点云数据在Web上的快速可视化具有一定的应用价值。由于隧道空间结构特点,大多数的索引算法不能直接应用于隧道点云数据,针对隧道点云快速建立索引的算法也有一定的科研意义。在相关领域的国内外学者的研究成果的基础上,论文围绕地铁隧道点云在浏览器端的显示与处理展开主要解决了三个问题。一是点云数据量巨大,处理耗时较长。本文针对地铁隧道的空间特点,对相关索引算法进行研究后,实现了格网与多分辨率八叉树相结合的点云索引以提高点云处理效率。二是浏览器进行三维图像渲染较为困难,本文使用最新的WebGL技术在Potree的开源框架下优化了渲染机制,增强了渲染效果,实现了点云在Web上的渲染显示。程序能够直接调用独立显卡进行渲染加速,设置点的最大渲染数量以适应不同的网速和硬件配置。三是实现服务器与主机之间的数据稳定交互,相关的配置可适应不同的服务器环境。采用FTP文件传输协议解决了海量点云数据的稳定传输问题。结合实际项目的需求,基于Qt平台与XAMPP框架实现了一个完整的地铁隧道点云Web应用,初步满足了实际工程应用需求。最后,本文采用武汉市地铁某号线的部分隧道区间扫描获取的点云数据进行了实验分析,实验主要分为五个部分,第一部分对比了本文混合索引和八叉树索引在地铁隧道点云上的构建效率;第二部分分析了改进的多分辨率八叉树节点数据结构相关参数值对索引构建时间的影响,找到了相对合适的参数值;第三部分比较了混合索引与单一多分辨率八叉树索引的Web渲染效果;第四部分则测试了在不同显卡下点云最大渲染数与Web渲染帧率的关系,第五部分测试了网速与Web点云渲染响应的关系,得到满足Web点云可视化交互应满足的临界网速以作参考。多项实验结果与最终的渲染效果表明本文方法可以高效地完成地铁隧道点云网络浏览交互任务。
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