一种隧道衬砌结构的三维展布图快速构建方法技术

本发明专利技术为一种隧道衬砌结构的三维展布图快速构建方法，所述的隧道衬砌结构的三维展布图快速构建方法包括采集隧道衬砌结构表观影像数据，包括步骤：S1、利用隧道快速检测车采集隧道衬砌结构、断面轮廓、行车姿态数据。S2、利用隧道内轮廓、行车轨迹数据反演隧道三维轴线。S3、基于隧道衬砌表观图像数据构建隧道衬砌结构二维展布图。S4、利用隧道三维轴线DTA和隧道内轮廓数据，将隧道二维展布图进行三维空间映射，构建隧道衬砌结构三维展布图。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道衬砌结构的三维展布图快速构建方法
本专利技术涉及一种运营隧道衬砌结构的三维展布图构建，特别是公开一种隧道衬砌结构的三维展布图快速构建方法，应用于隧道工程领域。
技术介绍
随着BIM技术深入隧道工程应用领域，对于已运营的隧道三维模型如何构建的问题，部分学者开展了相关的探索性研究工作。2017年李明博等人通过对Revit的二次开发，基于BIM模型并将病害位置信息由平面数据转化为空间数据，实现隧道病害的三维可视化。2017年沙培洲等人通过对BIM建模软件的二次开发，提高了隧道设计三维模型的建模效率。2005年钟登华等人基于设计资料，采用三维可视化技术，实现了公路隧道的三维建模与可视化表达。2016年王静等人提出了一种基于非均匀有理B样条Nurbs的公路隧道三维建模方法，增强了隧道三维建模的适应性、扩展性和灵活性。此外，利用三维激光扫描技术进行结构环境重构亦是目前的研究热点。但对于高精度的隧道三维建模，三维激光扫描速度较慢，例如隧道纵向建模精度要求为2mm，选用目前比较先进的德国DerZ+Fprofiler9012三维扫描仪，设备采集参数设定为200HZ、10240点/圈，其实际采集本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧道衬砌结构的三维展布图快速构建方法，所述的隧道衬砌结构的三维展布图快速构建方法包括采集隧道衬砌结构表观影像数据，其特征在于：所述的三维展布图构建方法还包括以下步骤：S1、利用隧道快速检测车采集隧道衬砌结构、断面轮廓、行车姿态数据，S2、利用隧道内轮廓、行车轨迹数据反演隧道三维轴线，S3、基于隧道衬砌表观图像数据构建隧道衬砌结构二维展布图，S4、利用隧道三维轴线DTA和隧道内轮廓数据，将隧道二维展布图进行三维空间映射，构建隧道衬砌结构三维展布图。

【技术特征摘要】
1.一种隧道衬砌结构的三维展布图快速构建方法，所述的隧道衬砌结构的三维展布图快速构建方法包括采集隧道衬砌结构表观影像数据，其特征在于：所述的三维展布图构建方法还包括以下步骤：S1、利用隧道快速检测车采集隧道衬砌结构、断面轮廓、行车姿态数据，S2、利用隧道内轮廓、行车轨迹数据反演隧道三维轴线，S3、基于隧道衬砌表观图像数据构建隧道衬砌结构二维展布图，S4、利用隧道三维轴线DTA和隧道内轮廓数据，将隧道二维展布图进行三维空间映射，构建隧道衬砌结构三维展布图。2.根据权利要求1所述的一种隧道衬砌结构的三维展布图快速构建方法，其特征在于，所述步骤S1的具体操作如下：（1）隧道快速检测车采集设备包括三维激光扫描仪、面阵工业相机阵列、捷联式惯导系统、编码器、红外补光灯、图像采集卡和工控机；（2）隧道快速检测车采集的数据包括隧道内轮廓数据、隧道衬砌结构表观图像、检测车行车姿态实时数据和检测车行驶里程数据，所述的隧道内轮廓数据是通过隧道快速检测车的三维激光扫描仪采集的，所述的隧道衬砌结构表观图像是通过隧道快速检测车的面阵工业相机阵列采集的，为确保隧道衬砌结构图像全覆盖，所述隧道衬砌结构表观图像采集时在环向和纵向之间预留重叠区域，所述的检测车行车姿态实时数据通过隧道快速检测车的捷联式惯导系统采集的，所述的检测车行车姿态实时数据包括加速度、角加速度和姿态角，所述的检测车行驶里程数据是通过隧道快速检测车的编码器采集的。3.根据权利要求1所述的一种隧道衬砌结构的三维展布图快速构建方法，其特征在于，所述步骤S2的具体操作如下：（1）利用捷联式惯导系统采集的轨迹数据通过四元数法、龙格库塔法和坐标转换矩阵，获得载体任意时刻t的空间点坐标P（xtb，ytb，ztb），（2）利用贝塞尔曲线拟合方法对各时刻的点Pi进行曲线拟合，形成一条空间运动轨迹曲线Cu，（3）基于隧道路面结构特征并利用隧道内轮廓激光扫描数据获取隧道路面中点M（xm，ym，zm），（4）利用载体的重心O（xm，ym，zm）、隧道路面中点M构建平移向量，其中a=xm-x0、b=ym-y0、c=zm-z0，（5）利用平...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘学增，刘新根，
申请(专利权)人：上海同岩土木工程科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31