[發(fā)明專利]一種基于網(wǎng)格投影點(diǎn)云處理技術(shù)的隧道變形監(jiān)測(cè)分析方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110358316.8
• 申請(qǐng)日: 2021-04-01
• 公開（公告）號(hào): CN112985288A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉士洋;張學(xué)富;周元輔;韓風(fēng)雷;丁燕平;劉真
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/16
• 分類號(hào): G01B11/16;G06T17/10
• 代理公司: 深圳紫晴專利代理事務(wù)所(普通合伙) 44646
• 代理人: 梁彥

本發(fā)明公開了一種基于網(wǎng)格投影點(diǎn)云處理技術(shù)的隧道變形監(jiān)測(cè)分析方法，包括以下步驟：S1：構(gòu)建隧道框架，由隧道中軸線和橫斷面建立隧道設(shè)計(jì)表面模型，并根據(jù)隧道的長(zhǎng)寬高建立空間坐標(biāo)系；S2：在隧道設(shè)計(jì)中軸線上設(shè)立軌道，將激光掃描儀放置在軌道上多次移動(dòng)。本發(fā)明通過在每段a距離建立弧形網(wǎng)線，并根據(jù)相鄰兩個(gè)弧形網(wǎng)線之間的點(diǎn)云建立三角網(wǎng)格，并將三角網(wǎng)格較為凌亂位置的弧形網(wǎng)線刪除并重新根據(jù)點(diǎn)云建立三角網(wǎng)格，并計(jì)算出三角形定點(diǎn)的坐標(biāo)，且根據(jù)空間向量計(jì)算公式，即可計(jì)算出每個(gè)三角形的傾斜角度，即監(jiān)測(cè)到的隧道變形量，從而使得可通過計(jì)算的數(shù)據(jù)使得變形量可視，相對(duì)與整體運(yùn)算，運(yùn)算量較小速度快。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及隧道變形監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于網(wǎng)格投影點(diǎn)云處理技術(shù)的隧道變形監(jiān)測(cè)分析方法。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市人口密度加大，給城市地面交通壓力增大，所以各大城市在地下修建隧道，開通地鐵來緩解城市地面資源緊張、道路交通占用空間大的問題。但隨著城市地鐵運(yùn)行任務(wù)的日益繁重，客流量大，地鐵隧道線路的安全性和穩(wěn)定性也成為了各大地鐵運(yùn)營(yíng)公司關(guān)注的新問題。隧道變形較大，影響了地鐵的正常營(yíng)運(yùn)。隧道的安全性、穩(wěn)定性與地鐵正常運(yùn)行、乘客的安全具有非常密切的關(guān)系，所以對(duì)地鐵隧道結(jié)構(gòu)狀態(tài)的定期檢測(cè)就很有必要，在現(xiàn)有的隧道養(yǎng)護(hù)檢測(cè)過程中，鐵路隧道(包括地鐵隧道、高鐵隧道、普快鐵路隧道等)由于變形較大，而為了能夠檢測(cè)出隧道的變形情況，會(huì)對(duì)其變形進(jìn)行定期檢測(cè)，目前隧道變形監(jiān)測(cè)的傳統(tǒng)方法主要是每隔一段里程在隧道拱部和隧道兩側(cè)預(yù)埋數(shù)個(gè)變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)，采用全站儀或水準(zhǔn)儀測(cè)出拱頂監(jiān)測(cè)點(diǎn)的高程變化量作為隧道拱部沉降量，采用全站儀或收斂計(jì)測(cè)出兩個(gè)變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間距離的變化量作為在所述兩個(gè)測(cè)點(diǎn)連線方向上隧道收斂變形量，三維激光掃描儀能夠自動(dòng)快速獲取目標(biāo)物體表面的高密度點(diǎn)云數(shù)據(jù)，測(cè)量精度達(dá)到毫米級(jí)，是一種新興的隧道變形監(jiān)測(cè)方法。利用三維激光掃描技術(shù)進(jìn)行隧道變形監(jiān)測(cè)，要先使用三維激光掃描儀獲取目標(biāo)里程區(qū)段隧道內(nèi)表面的點(diǎn)云，再對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析。

但是現(xiàn)有技術(shù)在實(shí)際使用時(shí)，對(duì)整體點(diǎn)云進(jìn)行比較，數(shù)據(jù)量較大，速度較慢。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于網(wǎng)格投影點(diǎn)云處理技術(shù)的隧道變形監(jiān)測(cè)分析方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：包括以下步驟：

S1：構(gòu)建隧道框架，由隧道中軸線和橫斷面建立隧道設(shè)計(jì)表面模型，并根據(jù)隧道的長(zhǎng)寬高建立空間坐標(biāo)系；

S2：在隧道設(shè)計(jì)中軸線上設(shè)立軌道，將激光掃描儀放置在軌道上多次移動(dòng)，并使得激光掃描儀從空間坐標(biāo)系的基準(zhǔn)點(diǎn)沿隧道中軸線移動(dòng)；

S3：激光掃描儀在軌道上掃描隧道，并采集隧道不同Y軸坐標(biāo)位置的點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

S4：在Y軸坐每隔a段距離根據(jù)隧道的寬度和高度建立多個(gè)弧形網(wǎng)線，并根據(jù)點(diǎn)云在相鄰兩個(gè)弧形網(wǎng)線之間建立三角網(wǎng)格；

S5：根據(jù)多次采取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，對(duì)誤差點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波去噪；

S6：快速選取不規(guī)則三角網(wǎng)格位置，刪除該位置的弧形網(wǎng)線，并根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)重新建立三角網(wǎng)格；

S7：將步驟S6中重新建立三角網(wǎng)格中的三角形頂點(diǎn)計(jì)算出，并根據(jù)三角形的頂點(diǎn)計(jì)算出三角形的傾斜角度；

S8：將步驟S7中的三角形定點(diǎn)的空間坐標(biāo)配合基準(zhǔn)點(diǎn)，最終計(jì)算出每個(gè)三角形的傾斜角度，即監(jiān)測(cè)到的隧道變形量，通過計(jì)算的數(shù)據(jù)使得變形量可視。

優(yōu)選的，所述空間坐標(biāo)系以隧道前進(jìn)的方向?yàn)閅軸，隧道剖面的方向?yàn)閄軸，垂直方向?yàn)閆軸，建立的空間坐標(biāo)系。

優(yōu)選的，所述步驟S2中激光掃描儀在軌道上往復(fù)移動(dòng)，且移動(dòng)次數(shù)為6次。

優(yōu)選的，所述步驟S4中a為介于0.01米～0.1米之間的一個(gè)特定長(zhǎng)度值。