基于非刚性配准的大跨空间结构施工位形偏差检测研究

doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2026.0314

测绘通报 ›› 2026, Vol. 0 ›› Issue (3): 80-85.doi: 10.13474/j.cnki.11-2246.2026.0314

基于非刚性配准的大跨空间结构施工位形偏差检测研究

李冬¹, 李保罗², 杨先志¹, 刘宇飞^2,3, 刘玉智¹, 张迁¹

1. 安徽建工集团股份有限公司, 安徽合肥 230031;
2. 清华大学土木工程系, 北京 100084;
3. 清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室, 北京 100084

收稿日期:2025-07-25 发布日期:2026-04-08
通讯作者: 李保罗。E-mail:li-bl21@mails.tsinghua.edu.cn
作者简介:李冬(1983—),男,高级工程师,主要从事建筑结构研究。E-mail:490053447@qq.com
基金资助:
国家自然科学基金(52192662)

Research on construction configuration deviation detection of large-span spatial structures based on non-rigid registration

LI Dong¹, LI Baoluo², YANG Xianzhi¹, LIU Yufei^2,3, LIU Yuzhi¹, ZHANG Qian¹

1. Anhui Construction Engineering Group Co., Ltd., Hefei 230031, China;
2. Department of Civil Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China;
3. Key Laboratory of Civil Engineering Safety and Durability of China Ministry of Education, Tsinghua University, Beijing 100084, China

Received:2025-07-25 Published:2026-04-08

摘要/Abstract

摘要： 大跨空间结构施工位形偏差检测是施工质量控制的关键环节。然而,基于三维激光扫描的传统点云方法在应对复杂工程结构与多变施工环境时,面临稳健性和适用性不足的问题。据此,本文提出了一种剔除结构响应的非刚性配准方法,并以某国际机场指廊钢屋盖结构为工程背景对比了方法性能,检测结构施工位形偏差。结果表明,本文方法能够准确识别与分割所有结构实例,相比经典非刚性方法半刚正向配准RMSE降低2.8 mm,刚性反向配准RMSE由5.0 mm降至0.4 mm,收敛速度更快,稳健性更强,节点施工位形偏差不超过0.1 m。本文研究解决了非刚性配准在施工位形偏差检测的应用难题,为大跨空间结构施工质量检测提供了有效技术手段,并推动了施工质量管理的智能化发展。

关键词: 大跨空间结构, 三维激光扫描, 点云数据, 非刚性配准, 施工偏差, 数值模拟

Abstract: The detection of construction configuration deviations in large-span spatial structures is critical for construction quality control.However,conventional point cloud methods based on terrestrial laser scanning often suffer from limited robustness and applicability when dealing with complex structural systems and variable construction environments.This paper proposes a non-rigid registration method that eliminates structural responses and uses the steel roof structure of a certain international airport's terminal as an engineering background to compare the performance of the method and detect the construction configuration deviation of the structure.The results show that the proposed method can accurately identify and segment all structural instances.Compared with the classic non-rigid method,the RMSE of semi-rigid forward registration is reduced by 2.8 mm,and the RMSE of rigid reverse registration is reduced from 5.0 to 0.4 mm.The convergence speed is faster,the robustness is stronger,and the construction configuration deviation of the joints does not exceed 0.1 m.This study solves the application problem of non-rigid registration in the detection of construction configuration deviation,providing an effective technical means for the construction quality inspection of large-span spatial structures and promoting the intelligent development of construction quality management.

Key words: large-span spatial structure, 3D laser scanning, point cloud data, non-rigid registration, construction deviation, numerical simulation

中图分类号:

P258
P237

李冬, 李保罗, 杨先志, 刘宇飞, 刘玉智, 张迁. 基于非刚性配准的大跨空间结构施工位形偏差检测研究[J]. 测绘通报, 2026, 0(3): 80-85.

LI Dong, LI Baoluo, YANG Xianzhi, LIU Yufei, LIU Yuzhi, ZHANG Qian. Research on construction configuration deviation detection of large-span spatial structures based on non-rigid registration[J]. Bulletin of Surveying and Mapping, 2026, 0(3): 80-85.

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