堆石坝填筑碾压施工质量关系到大坝建设及运营的安全。利用测量机器人的自动跟踪观测功能,可对碾压机械进行实时监控,确保碾压施工质量。在实际的应用过程中,因各部门间缺乏有效的配合,致使监控工作不能有效、顺利开展;受施工现场环境限制及气候等因素影响,获取的数据质量较低;碾压参数的可视化过程中,部分参数信息表达不够准确、直观。为使碾压监控工作顺利、有效开展,提高监控数据质量及碾压参数信息的准确、直观表达,本文研究了堆石坝碾压施工质量监控理论,探讨了影响数据获取的因素并提出了相应的提高数据质量方法,实现了碾压参数可视化优化及碾压过程的三维仿真。本文研究的主要内容如下:(1)研究了堆石坝碾压施工质量监控相关理论内容。首先论述堆石坝填筑碾压施工的工作流程,分析碾压质量监控的实际需求、质量监控的主要内容及方法等。分析碾压监控工作开展流程,以使得多方能够有效参与该项工作。其次简单介绍基于测量机器人的碾压质量监控系统,并和基于GNSS的监控系统进行对比,分析两种监控技术的优缺点。(2)探讨影响监控系统数据正常获取的原因,并提出了相应的提高数据质量的方法。首先从数据的连续性、完整性等方面评价数据质量;从现场环境、碾压施工、仪器通信、测量人员等多方面探讨影响数据正常获取的原因,并提出相应的解决方法。对已获取的数据,提出插值计算、奇异值处理、过滤静止、时段分割等数据预处理方法。试验表明,通过以上方法可有效提高监控数据质量,确保碾压参数计算的准确性,同时也验证了监控系统可对碾压施工过程进行有效的监控,满足工程实际要求。(3)参数可视化优化及碾压过程的三维仿真。首先,为实现对碾压遍数信息准确、有层次感地表达,利用对比色、临近色等色彩搭配原理对碾压遍数的可视化进行优化;其次,为从整体和细节等不同侧面反映仓面的平整度分布情况,提出利用最小二乘法和移动最小二乘法(MLS)对监控数据进行平面拟合和高程曲面拟合。同时将MLS方法与加权反距离法、克里金插值法、多项式回归方法进行对比分析,试验表明该方法可得到光滑、高程连续变化、与实际情况较为一致的拟合曲面,克服了常用算法拟合的高程曲面不光滑、凌乱、部分区域有突起、凹陷的缺点,并通过拟合的曲面图形,反映出仓面的平整度变化趋势。最后,研究了基于Unity 3D的虚拟仿真开发流程、系统框架等,实现了对碾压施工过程的三维可视化仿真,使用户对碾压施工现场有相对真实、直观的了解,方便其管理、解决相关问题等。