基于激光扫描的盾构隧道断面提取与变形研究

将三维激光扫描技术应用于盾构隧道变形监测中,提出了一种盾构隧道断面连续提取以及变形分析的方法。首先对拼接完成的点云数据利用随机采样一致性算法提取隧道局部中轴线,基于中轴线对隧道姿态进行调整以截取隧道断面,然后通过聚类去噪算法,基于点到中轴线的距离和灰度值对断面点云进行去噪处理,最后对批量预处理后的点云数据采用椭圆拟合算法获取隧道相对变形信息,提取各断面收敛变形信息,同时基于断面各点变形值生成三维变形云图。采用徕卡Scanstation c10获取上海地铁10号线隧道点云数据,实验证明本文所提出的方法在隧道断面变形监测方面具有实践意义,变形监测精度满足工程需求。     

基于点云数据的隧道中轴线自动提取方法研究

隧道中轴线可以反映隧道的整体走势,而中轴线的准确性影响着隧道点云数据的后续处理。对此,该文提出一种自动提取中轴线的方法,将点云数据投影后利用单位圆极坐标相邻角度差来确定边界点,根据RanSAC算法对不同参数模型进行统计,对直线段、缓和曲线及曲线的曲段进行区分,然后利用RanSAC算法对不同区段拟合,提取各区段的中轴线,对各区段中轴线进行加权整体最小二乘法拟合,最终得到整段中轴线。该文采用上海隧道点云数据进行了中轴线自动提取实验。实验证明了该方法能有效提取中轴线。     

三维激光扫描技术在地铁隧道变形监测中的应用

在传统的地铁隧道变形监测中,测量机器人因为测量精度高且能实现监测数据实时获取,在地铁自动化监测领域得到了很好的应用和普及,但作为一种依赖监测点反映结构变形的监测手段,只能对布设有监测点的区域进行监测和预测结构的变形趋势,无法发现和掌握没有布设监测点的区域的变形情况。为了解决这种监测方法的不足和掌握地铁隧道的整体变形情况,引入三维激光扫描技术,对地铁隧道进行三维激光扫描得到隧道的点云数据文件,通过将点云拼接、计算获得隧道水平收敛值,与自动化监测数据互补,综合评估隧道结构的变形情况,在地铁隧道变形监测领域有一定的现实意义。     

三维激光扫描进行隧道变形探测的可行性研究

针对隧道区域变形特点,研究利用三维激光扫描技术进行隧道变形探测的可行性。根据基准面与隧道内壁点云法向量及地面的关系,获取点云数据的切片,然后应用改进的ICP算法对不同测站切片数据进行配准,使用KNNS搜索算法得出隧道可探变形区域的最小面积。实验结果表明:在明确区域变形临界值的情况下,利用三维激光扫描技术可以对隧道的变形区域进行探测,对于隧道变形监测有一定的指导意义。     

基于三维激光的隧道变形监测方法探究

针对传统隧道变形监测方法效率较低,文章采用三维激光扫描的方法对施工中的地铁隧道进行变形监测与分析。三维激光扫描相比于传统的监测手段,能够获得海量的原始点云数据,获取更为完整的隧道信息,处理手段更加高效。实验结果表明,三维激光技术完全可以应用于隧道监测,且作业效率更高。     

基于隧道水平中线的全局断面提取及形变分析EI北大核心CSCD

针对如何使用三维点云数据对隧道进行横断面自动化提取与形变分析这一研究热点,提出一种基于隧道水平中线的横断面信息自动提取及形变分析方法。首先将点云进行水平投影提取出水平中线,考虑到隧道附属物及点云缺失等情况对中线提取精度的影响,采用滑动窗口稳健拟合方法提取出准确中线;然后利用水平中线进行隧道横断面提取并拟合出中轴点;最后依据中轴点及设计值计算隧道各部位的径向位移量,通过可视化渲染即可直观地表述隧道整体变形情况。通过实验表明:(1)随着隧道长度的增加,传统的整体拟合法在拟合隧道中线时误差逐渐增大,而滑动窗口稳健拟合法误差则趋于平稳;(2)滑动窗口稳健拟合法可有效规避障碍物遮挡造成的水平中线偏差;(3)根据空间圆模型拟合出隧道横断面参数后,依据隧道径向位移使用RGB颜色分量对点云进行渲染可较好地反映隧道变形情况,为隧道变形监测工作提供基础依据。     

复杂条件下基于三维激光扫描技术的某过江隧道形变监测研究

针对隧道内部空间狭窄、设施较多、视野受限等复杂条件,常规的基于三维激光技术的隧道变形监测技术应用受到了限制。本文基于标靶球提取监测点位置,根据标靶球球心位置计算基准监测点与变形监测点之间的距离,并通过距离变化来监测隧道管片衬砌的形变信息。基于此方法,本文处理了为期两个月的三维激光点云观测数据,结果表明隧道断面未出现厘米级的较大形变。该结论与隧道内的静力水准仪监测结果相一致,证明在复杂条件下,利用三维激光扫描仪开展变形监测是可行的。     

地铁点云分割方法比较研究

地铁点云数据包含了多种物体信息,无法对其进行特征识别,因此,需要通过对点云数据的分割来将点云数据所包含的不同的场景进行分离,提取出单个目标的点云信息。本文基于地铁场景中不同物体的自身特点,分别采用欧式聚类点云分割法、随机采样一致性(RANSAC)点云分割法和区域生长点云分割法并结合PCL(Point Cloud Library)点云函数库对地铁点云数据中广告墙、地铁上下车门、墩柱、轨道这四个主要部件进行分割。通过对分割后的结果进行分析,结果是在地铁情景中,基于区域生长的点云分割法更适合于准确分割出用户感兴趣的目标单体点云数据。     

基于三维激光扫描技术的隧道检测技术研究

三维激光扫描技术是一种新型的三维测量技术,本文介绍了该技术在隧道检测中的应用,首先采用全站仪对点云数据绝对定位以实现点云自动拼接,然后以隧道设计中轴线为基准提取隧道横断面,最后结合扫描仪获得的影像数据进行断面收敛、渗水、裂缝等分析。实验表明,采用该检测技术可得到可靠的隧道检测信息,对隧道检测具有一定的实用价值。     

基于三维激光扫描技术的隧道工程测量与建模

以广州地铁十四号线规划验收为例,研究了采用三维激光扫描技术开展盾构隧道的工程测量及三维重构的技术方法。首先采用全站仪布设控制,对地铁站台及区间隧道进行扫描,获取高精度激光点云数据;接着采用凹面算法和随机采样一致性算法,提取隧道中轴线、横断面等隧道工程测量成果;最后基于断面采用拉伸放样建模方法,建立了隧道的三维模型。本方法测绘成果丰富,克服了常规测量方法环境适应能力差、效率低的缺点,为隧道工程测量、运营维护提供准确、科学的空间数据。