的虚拟三维模型，最后通过AR系统对真实和虚拟数据进行合成，完成深基坑数据的AR实现；
系统展示端130包括健康监测系统和显示设备，系统展示端130与数据处理端120相连，用于根据AR系统的数据进行分析对比，发现临界区域与危险点，监测到真实值超过虚拟值时，根据显示设备中深基坑的现场位置及时采取补救措施，同时返回三维激光扫描系统110，进行实时交互分析，实现深基坑健康监测。
[0012]本发明深基坑健康监测管理系统的管理方法包括以下步骤:
步骤一，以地勘报告为初始数据，将深基坑的二维地勘资料转换为三维地勘模型，并建立基坑结构的三维模型，完成BIM模型的建立；在BM数据库中与基坑结构模型合并，同时设置土层属性，在施工中发生设计变更时，对模型进行同步修改。
[0013]步骤二，在完工基坑区域进行点云数据采集，首先进行现场踏勘，并布设合适控制点和建立控制网，进行设站扫描及标靶提取；具体是在BIM数据库中与基坑结构模型合并，同时设置土层属性，在施工中发生设计变更时，对BIM模型进行同步修改。
[0014]步骤三，对深基坑已完工的小区域，确定扫描区域并检查通视条件，对深基坑建立能确保相互控制点均通视的控制网且其能覆盖扫描区域，选择合适的分辨率进行标靶精度扫描，米集点云数据；
步骤四，对点云数据进行滤波处理，并建立三维模型；对扫描得到的深基坑点云数据进行滤波处理，去除非量测区域的数据，拟合标革G中心点，将控制点的坐标传递给标革G中心点，使扫描得到的点云归化至工程实际坐标系。三维模型是在数据库中建立完工基坑结构的实际三维模型。
[0015]步骤五，在数据库中分别导入BM数据和三维激光扫描数据，从虚拟坐标系转换为真实坐标系，通过标识进行三维注册，将真实场景的数据与虚拟场景合成，完成深基坑数据的AR实现；对BIM技术生成的虚拟模型和三维激光扫描得到的真实模型精细化，通过数据模型格式IFC (Industry Foundat1n Classes)进行信息交换，对模型加工处理后导出WRL格式文件，利用ARTooIKit开发调用上述文件的AR程序，调试成功后运行程序。其中在AR实现中，采用基于标识的三维注册方法，将三维激光扫描得到的深基坑模型输入数据库，与BM虚拟模型合成。
[0016]步骤六，在系统展示端呈现实时数据模型，对比真实数据与虚拟数据，发现临界区域与危险点，监测到真实值超限时及时补救，并返回步骤二，持续对比，直至满足要求，从而实现深基坑的健康监测。对后台数据库的深基坑健康监测信息，在AR实现时通过健康状况分级评估系统进行进一步分析，以便及时准备分析结果；通过AR系统的实时交互实现对深基坑健康监测信息的监控、分析及处理；所述的健康状况分级评估系统在获得深基坑健康监测的BIM数据信息、三维激光扫描信息等基础上进行分级评估及预警报告，在发出预警报告后通过持续修正实现连续健康监测。
[0017]本发明采用BM技术实现深基坑的虚拟模拟，通过三维激光扫描技术及时反映深基坑的现场工况，最终利用AR技术完成深基坑的BIM模型与现实环境的虚实融合，并通过人机实时交互进行深基坑健康监测，解决了现有信息技术无法应用于现场管理的缺点，对深基坑特别是超大面积、周边情况复杂的情况很有意义。本发明在不埋设监测设备和未接触基坑的条件下进行快速而准确的进行健康分级评估，并及时做出预警。
【主权项】
1.一种深基坑健康监测管理系统，其特征在于，其包括: 三维激光扫描系统，包括三维激光扫描仪、数码相机、定位装置、电源及附属设备，用于获取建筑关键部位施工及历史健康监测信息，并传输数据给数据处理端； 数据处理端，装载有小型数据库、BIM系统、AR系统，其中AR系统包括虚实融合、实时交互和三维注册模块；数据处理端与三维激光扫描系统相连，通过数据处理端的小型数据库对三维激光扫描系统中的采样数据进行滤波处理，选取有用的数据，得到深基坑现场数据模型；利用BM系统对地勘报告和图纸进行建模，得到深基坑的虚拟三维模型，最后通过AR系统对真实和虚拟数据进行合成，完成深基坑数据的AR实现； 系统展示端包括健康监测系统和显示设备，系统展示端与数据处理端相连，用于根据AR系统的数据进行分析对比，发现临界区域与危险点，监测到真实值超过虚拟值时，根据显示设备中深基坑的现场位置及时采取补救措施，同时返回三维激光扫描系统，进行实时交互分析，实现深基坑健康监测。
2.一种深基坑健康监测管理系统的管理方法，其特征在于，其包括以下步骤: 步骤一，以地勘报告为初始数据，将深基坑的二维地勘资料转换为三维地勘模型，并建立基坑结构的三维模型，完成BIM模型的建立； 步骤二，在完工基坑区域进行点云数据采集，首先进行现场踏勘，并布设合适控制点和建立控制网，进行设站扫描及标靶提取； 步骤三，对深基坑已完工的小区域，确定扫描区域并检查通视条件，对深基坑建立能确保相互控制点均通视的控制网且其能覆盖扫描区域，选择合适的分辨率进行标靶精度扫描，采集点云数据； 步骤四，对点云数据进行滤波处理，并建立三维模型； 步骤五，在数据库中分别导入BM数据和三维激光扫描数据，从虚拟坐标系转换为真实坐标系，通过标识进行三维注册，将真实场景的数据与虚拟场景合成，完成深基坑数据的AR实现； 步骤六，在系统展示端呈现实时数据模型，对比真实数据与虚拟数据，发现临界区域与危险点，监测到真实值超限时及时补救，并返回步骤二，持续对比，直至满足要求，从而实现深基坑的健康监测。
3.根据权利要求2所述的深基坑健康监测管理系统的管理方法，其特征在于，所述步骤四中的三维模型是在数据库中建立完工基坑结构的实际三维模型。
【专利摘要】本发明提供一种深基坑健康监测管理系统及其管理方法，深基坑健康监测管理系统，其包括：三维激光扫描系统，包括三维激光扫描仪、数码相机、定位装置、电源及附属设备，用于获取建筑关键部位施工及历史健康监测信息，并传输数据给数据处理端；数据处理端，装载有小型数据库、BIM系统、AR系统；系统展示端包括健康监测系统和显示设备，进行实时交互分析，实现深基坑健康监测。本发明针对深基坑深、大和复杂的特点，利用BIM和三维激光测量技术，实现对深基坑的实时监测。
【IPC分类】G06F19-00, G06F17-50
【公开号】CN104794331
【申请号】CN201510160043
【发明人】李春祥, 谢云飞, 应宇垦, 付心建
【申请人】上海大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月7日