基于点云数据的大型复杂空间结构数字孪生施工监测技术

Abstract

对于大型复杂空间结构构件数量多、节点构造复杂等特点，采用传统的建模方法存在效率低、计算难度高的问题，无法满足这类大型结构的要求。针对该问题，提出基于三维激光扫描技术的大型复杂空间结构数字孪生施工监测方法，对大型复杂空间结构的逆向建模技术进行研究。首先通过三维激光扫描技术获取结构点云，针对整体点云数据，采用基准点全排列和ICP算法进行配准，采用统计滤波和体素化方法降噪；针对不同截面形式的梁柱，提出采用基于RANSAC的中心线拟合算法提取构件轴线；针对构件连接节点，提出采用基于近邻点算法的方法进行轴线端点拟合。最后对数字孪生模型的几何精度与有限元分析方面进行验证。结果表明：基于点云数据的数字孪生模型在精度和有限元结果方面与BIM设计模型有很高的一致性，验证了数字孪生技术在几何映射和性能预测方面的精确性，为该技术在施工监测中的应用打下基础。

Keywords

• 大型复杂结构
• 点云数据
• 数字孪生
• 逆向建模
• 施工监测