基于三维激光扫描技术的圆形盾构隧道断面拟合方法技术

本发明专利技术公开一种基于三维激光扫描技术对长距离盾构隧道进行数据采集及断面椭圆拟合的方法，该方法能快速采集隧道点云数据并对隧道断面点云拟合，以便检测隧道变形情况。所述方法包括：S1、根据隧道的长度、内径尺寸、曲率半径等，选择合适的扫描方式、测站间距和扫描分辨率，在两个测站之间布设球型标靶，在隧道轴向左右两侧衬砌管片上交替布设平面十字标靶纸，并采用全站仪+小棱镜的方法测量平面十字标靶纸的坐标；S2、预处理采集得到的点云数据并截取隧道断面，数据预处理过程包括点云拼接，点云去噪及点云简化过程；S3、结合随机原理与最小平方中值法拟合提取的隧道断面，并采用莱特准则确定阈值进行优化。本发明专利技术的优点是，隧道点云数据采集速度快，椭圆拟合结果精度较高。

Section fitting method of circular shield tunnel based on 3D laser scanning technology

【技术实现步骤摘要】
基于三维激光扫描技术的圆形盾构隧道断面拟合方法
本专利技术属于盾构隧道测量
，具体涉及一种用于基于三维激光扫描技术对长距离圆形盾构隧道高效采集数据及对隧道断面进行椭圆拟合的数据处理方法。
技术介绍
近年来，我国各大城市正在大力发展城市轨道交通工程。在施工期间隧道周边的岩土岩石等介质的力学行为时刻在变化，地层与结构的相互作用机理并不明确，为保证隧道施工与运营的安全性，对隧道进行变形检测是十分必要的。传统的变形测量方法有收敛计、大地测量、巴塞特收敛系统、GPS接收机测量，这些技术只能提供单个离散点的观测数据，无法全面反映隧道的变形情况，测量效率较低。三维激光扫描技术通过激光测距的方法获取被测物体的三维点云坐标，可以全面的采集隧道的整体信息，且具有较高的精度。三维激光扫描仪的单站测距有限，对于长距离隧道，需要进行多站测量，由于现场工期等原因，外业测量时间受限；且由于隧道空间单一，具有较少的特征点，故而对测站拼接方式提出较高的要求；隧道断面中心点坐标Xc、Yc及椭圆度Δ是成型盾构隧道竣工验收、隧道运维期间变形检测的关键量。针对上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于三维激光扫描技术的圆形盾构隧道断面拟合方法，其特征在于，包括：/nS1、根据设计图及现场考察结果确定隧道的长度、内径尺寸、曲率半径，选择扫描方式、测站间距和扫描分辨率；在两个测站之间布设球型标靶，在隧道两侧管片上贴平面十字标靶纸；/nS2、对采集到的点云数据进行预处理并截取断面；数据预处理过程包括点云拼接，去除噪点及点云简化，在对点云数据进行简化时，采用格栅采样方法；/nS3、结合随机原理与最小平方中值法对隧道断面进行椭圆拟合，并应用莱特准则确定阈值进行优化。/n

【技术特征摘要】
1.基于三维激光扫描技术的圆形盾构隧道断面拟合方法，其特征在于，包括：
S1、根据设计图及现场考察结果确定隧道的长度、内径尺寸、曲率半径，选择扫描方式、测站间距和扫描分辨率；在两个测站之间布设球型标靶，在隧道两侧管片上贴平面十字标靶纸；
S2、对采集到的点云数据进行预处理并截取断面；数据预处理过程包括点云拼接，去除噪点及点云简化，在对点云数据进行简化时，采用格栅采样方法；
S3、结合随机原理与最小平方中值法对隧道断面进行椭圆拟合，并应用莱特准则确定阈值进行优化。


2.根据权利要求1所述的基于三维激光扫描技术的圆形盾构隧道断面拟合方法，其特征在于，所述S1，包括：
将三维激光扫描仪架设在任意位置扫描，借助十字平面标靶纸赋予绝对坐标的方法，两个测站之间布设4个球型标靶；隧道直线段部分，沿着隧道轴向每隔4倍测站间距，在左右两侧的衬砌管片上交替布设平面十字标靶纸；隧道曲线段部分，沿着隧道轴向每隔3倍测站间距，在左右两侧的衬砌管片上交替布设平面十字标靶纸...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍艳，王莹莹，孔恒，郭飞，艾中亮，李瑞琦，鲍逸玮，倪树新，
申请(专利权)人：北京工业大学，北京市政建设集团有限责任公司，南京慧筑信息技术研究院有限公司，南通昊创智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11