一种用于评价隧道超欠挖情况的方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种用于评价隧道超欠挖情况的方法，其包含以下步骤：对隧道进行扫描，获取隧道的点云数据；对点云数据进行预处理，以得到预处理数据；提取预处理数据中的基本数据，并与施工设计文件中标定的数据进行对比，得到第一评价结果；根据预处理数据，计算得到隧道的超挖数据，与控制标准进行对比，得到第二评价结果；根据预处理数据，计算得到隧道的欠挖数据，与控制标准进行对比，得到第三评价结果；综合处理第一评价结果、第二评价结果以及第三评价结果，以得到最终评价结果。本发明专利技术提供的用于评价隧道超欠挖情况的方法及系统能够用于评价隧道超欠挖的情况，将计算出来的超挖数据以及欠挖数据与控制标准进行比较，对隧道工程进行评估。

【技术实现步骤摘要】
一种用于评价隧道超欠挖情况的方法及系统
本专利技术涉及隧道工程领域，具体地说，涉及一种用于评价隧道超欠挖情况的方法及系统。
技术介绍
在隧道的开挖过程中，超欠挖的现象普遍存在。超欠挖不仅增加了施工成本，而且会引起围岩局部应力集中，影响隧道结构的整体稳定性。目前，隧道测量采用全站仪测量，但是全站仪的精度在20至30米范围内只能达到3至4毫米的精度，测量的精度不高。另外，全站仪受烟雾光线的影响较大，对测量环境的要求高。并且，全站仪在信息反馈方面的环节过多，不能及时的将数据信息反馈到施工现场，信息反馈过慢。仅仅使用全站仪来测量效率不高，为了隧道工程的顺利完工，高效、可靠的评价方法在隧道的超欠挖评价中是十分必要的。因此，急需一种效率以及稳定性都更高的用于评价隧道超欠挖情况的方法及系统。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种用于评价隧道超欠挖情况的方法，所述方法包含以下步骤：通过扫描仪对所述隧道进行扫描，获取所述隧道的点云数据；在所述扫描仪中对所述点云数据进行预处理，以得到预处理数据；通过评价处理软件提取所述预处理数据中的基本数据，并与施工设计文件中标定的数据进行对比，以得到第一评价结果；根据所述预处理数据，通过所述评价处理软件计算得到所述隧道的超挖数据，并与控制标准进行对比，以得到第二评价结果；根据所述预处理数据，通过所述评价处理软件计算得到所述隧道的欠挖数据，并与所述控制标准进行对比，以得到第三评价结果；通过所述评价处理软件综合处理所述第一评价结果、所述第二评价结果以及所述第三评价结果，以得到最终评价结果。根据本专利技术的一个实施例，通过扫描仪对隧道进行扫描的步骤包含以下步骤：利用全站仪配合三维激光扫描仪使用定位标靶球的方式对所述隧道进行连续扫描。根据本专利技术的一个实施例，在所述扫描仪中对所述点云数据进行预处理的步骤还包含以下步骤：对所述点云数据进行配准、去噪、坐标系归化、压缩以及三维重构处理。根据本专利技术的一个实施例，所述基本数据包含中线、高程以及开挖断面净空。根据本专利技术的一个实施例，通过所述评价处理软件计算所述隧道的超挖数据的步骤包含以下步骤：计算所述隧道的最大超挖方量以及超挖部位的设计轮廓面面积，以得到评价参数；计算所述隧道的最大超挖深度值，其中，所述最大超挖深度值为超挖部位最深点距离设计轮廓面的垂直距离。根据本专利技术的一个实施例，计算所述隧道的超挖方量以及超挖部位的设计轮廓面面积，以得到评价参数的步骤进一步包含以下步骤：在所述隧道的断面上划分最小网格，并识别出全部超挖部位，其中所述最小网格为1mm×1mm×1mm的网格；计算所述全部超挖部位的超挖体积，以得到所述超挖方量；计算所述全部超挖部位的设计轮廓面网格面积，得到所述超挖部位的设计轮廓面面积；计算所述超挖方量与所述设计轮廓面面积之商，以得到所述评价参数。根据本专利技术的一个实施例，通过所述评价处理软件计算所述隧道的欠挖数据的步骤包含以下步骤：计算岩石个别突出部位每平方米的最大欠挖深度值以及欠挖方量。根据本专利技术的一个实施例，计算岩石个别突出部位每平方米的最大欠挖深度值以及欠挖方量的步骤进一步包含以下步骤：在所述隧道的断面上划分最小网格，并识别出欠挖部位，其中，所述最小网格为1mm×1mm×1mm的网格；计算所述欠挖部位的各自欠挖方量以及各自欠挖深度值；以单个欠挖部位为中心，标定1平方米内的全部欠挖部位，计算所述全部欠挖部位的欠挖方量之和，以得到所述欠挖方量，并通过比较得到所述最大欠挖深度值。根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种用于评价隧道超欠挖情况的系统，所述系统包含：三维激光扫描仪，其用于执行以下步骤：对所述隧道进行扫描，获取所述隧道的点云数据；对所述点云数据进行预处理，以得到预处理数据；评价处理软件，其用于执行以下步骤：提取所述预处理数据中的基本数据，并与施工设计文件中标定的数据进行对比，以得到第一评价结果，其中，所述基本数据包含中线、高程以及开挖断面净空；根据所述预处理数据，计算得到所述隧道的超挖数据，并与控制标准进行对比，以得到第二评价结果；根据所述预处理数据，计算得到所述隧道的欠挖数据，并与所述控制标准进行对比，以得到第三评价结果；综合处理所述第一评价结果、所述第二评价结果以及所述第三评价结果，以得到最终评价结果。根据本专利技术的一个实施例，所述系统还包含：全站仪，其与所述三维激光扫描仪配合，用于对所述隧道进行连续扫描，以得到所述隧道的所述点云数据。本专利技术提供的用于评价隧道超欠挖情况的方法及系统通过使用三维激光扫描仪来对隧道的参数进行测量，能够得到测量空间物体表面的点云信息，并将点云信息转化为计算机可以处理的三维模型，作业周期短，容易操作，测量覆盖范围广。并且，本专利技术还能够用于评价隧道超欠挖的情况，通过将实际测量的中线、高程以及开挖断面净空等参数与设计文件进行比较，将计算出来的超挖数据以及欠挖数据与控制标准进行比较，对隧道工程进行评估。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例共同用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1显示了根据本专利技术的一个实施例的用于评价隧道超欠挖情况的方法流程图；图2显示了根据本专利技术的一个实施例的用于评价隧道超欠挖情况的方法得到预处理数据的示意图；图3显示了根据本专利技术的一个实施例的用于评价隧道超欠挖情况的方法超挖数据计算流程图；图4显示了根据本专利技术的一个实施例的用于评价隧道超欠挖情况的方法欠挖数据计算流程图；以及图5显示了根据本专利技术的一个实施例的用于评价隧道超欠挖情况的系统结构框图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本专利技术实施例作进一步地详细说明。我国属于多山的国家，隧道在我国山区铁路以及公路的修建中占有很大的比例。对开挖后的隧道进行超欠挖测试是非常必要的。因此，本专利技术提供一种用于评价隧道超欠挖情况的方法。图1显示了根据本专利技术的一个实施例的用于评价隧道超欠挖情况的方法流程图。如图1所示，在步骤S101中，通过扫描仪对隧道进行扫描，获取隧道的点云数据。为了掌握隧道的参数，需要首先对隧道的数据进行采集，获取隧道的点云数据。点云数据是扫描资料以点的形式进行记录的数据，每一个点包含有三维坐标，有些可能含有颜色信息或反射强度信息。获取到点云数据后，在步骤S102中，在扫描仪中对点云数据进行预处理，以得到预处理数据。为了能够更方便的运用点云数据，需要对点云数据进行预处理，预处理一般包含配准、去噪、坐标系归化、压缩以及三维重构处理。其他预处理的方法也可以运用到本专利技术的实施例中，本专利技术不对此作出限制。得到预处理数据后，在步骤S103中，通过评价处理软件提取预处理数据中的基本数据，并与施工设计文件中标定的数据进行对比，以得到第一评价结果。本专利技术的一个实施例中，需要评价处理软件提取出基本数据，基本数据一般包含中线、高程以及开挖断面净空。将提取出的基本数据与设计文件的数据进行对比，判断基本数据是否符合设计文件的要求，根据对比的结果，得出第一评价结果。接下来，在步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于评价隧道超欠挖情况的方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：通过扫描仪对所述隧道进行扫描，获取所述隧道的点云数据；在所述扫描仪中对所述点云数据进行预处理，以得到预处理数据；通过评价处理软件提取所述预处理数据中的基本数据，并与施工设计文件中标定的数据进行对比，以得到第一评价结果；根据所述预处理数据，通过所述评价处理软件计算得到所述隧道的超挖数据，并与控制标准进行对比，以得到第二评价结果；根据所述预处理数据，通过所述评价处理软件计算得到所述隧道的欠挖数据，并与所述控制标准进行对比，以得到第三评价结果；通过所述评价处理软件综合处理所述第一评价结果、所述第二评价结果以及所述第三评价结果，以得到最终评价结果。

【技术特征摘要】
1.一种用于评价隧道超欠挖情况的方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：通过扫描仪对所述隧道进行扫描，获取所述隧道的点云数据；在所述扫描仪中对所述点云数据进行预处理，以得到预处理数据；通过评价处理软件提取所述预处理数据中的基本数据，并与施工设计文件中标定的数据进行对比，以得到第一评价结果；根据所述预处理数据，通过所述评价处理软件计算得到所述隧道的超挖数据，并与控制标准进行对比，以得到第二评价结果；根据所述预处理数据，通过所述评价处理软件计算得到所述隧道的欠挖数据，并与所述控制标准进行对比，以得到第三评价结果；通过所述评价处理软件综合处理所述第一评价结果、所述第二评价结果以及所述第三评价结果，以得到最终评价结果。2.如权利要求1所述的用于评价隧道超欠挖情况的方法，其特征在于，通过扫描仪对隧道进行扫描的步骤包含以下步骤：利用全站仪配合三维激光扫描仪使用定位标靶球的方式对所述隧道进行连续扫描。3.如权利要求1所述的用于评价隧道超欠挖情况的方法，其特征在于，在所述扫描仪中对所述点云数据进行预处理的步骤还包含以下步骤：对所述点云数据进行配准、去噪、坐标系归化、压缩以及三维重构处理。4.如权利要求1所述的用于评价隧道超欠挖情况的方法，其特征在于，所述基本数据包含中线、高程以及开挖断面净空。5.如权利要求1所述的用于评价隧道超欠挖情况的方法，其特征在于，通过所述评价处理软件计算所述隧道的超挖数据的步骤包含以下步骤：计算所述隧道的最大超挖方量以及超挖部位的设计轮廓面面积，以得到评价参数；计算所述隧道的最大超挖深度值，其中，所述最大超挖深度值为超挖部位最深点距离设计轮廓面的垂直距离。6.如权利要求5所述的用于评价隧道超欠挖情况的方法，其特征在于，计算所述隧道的超挖方量以及超挖部位的设计轮廓面面积，以得到评价参数的步骤进一步包含以下步骤：在所述隧道的断面上划分最小网格，并识别出全部超挖部位，其中所述最小网格为1mm×1mm×...

【专利技术属性】
技术研发人员：马伟斌，安哲立，郭小雄，邹文浩，王志伟，付兵先，王勇，马超锋，柴金飞，牛亚彬，李尧，赵鹏，张文达，常凯，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院铁道建筑研究所，中国铁道科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11