一种地铁轨道面三维中心线生成方法技术

本发明专利技术提供了一种地铁轨道面三维中心线生成方法，该方法通过对获取的纵断面图进行处理，提取地铁轨道面中心线的里程与高程的对应信息；对地铁轨道面二维中心线的各条线画进行有序化处理，得到各线画沿线路方向的起点及其所对应的起点里程，再根据起点里程和各线画的实际长度，计算出各线画端点的实际里程；根据里程相等原则，将线画端点与纵断面信息进行匹配，获得各线画端点对应的高程；对线画内任一点，根据该点的实际里程和线性插值方法确定该点所对应的高程；进而得到地铁轨道面三维中心线。本发明专利技术的有益效果：该方法简单易操作，获得的三维中心线可与隧道点云数据相结合，进行各种横断面计算，提高隧道限界测量、运营监测等工作的生产效率。

A method of generating three-dimensional center line of metro track surface

【技术实现步骤摘要】
一种地铁轨道面三维中心线生成方法
本专利技术涉及地铁建筑领域，尤其涉及一种地铁轨道面三维中心线生成方法。
技术介绍
地铁轨道面中心线是地铁限界测量、运营监测等应用的基础，一般在地铁中心线根据曲线类别和监测要求，按照监测要求的间距，利用高精度全站仪测定隧道横断面信息。这种方法效率低下，不能直观表达差异信息。随着时代的发展，三维激光扫描技术获得了快速发展，它能高精度快速获得目标对象的三维表面信息，被称为是“实景复制技术”，因此，可利用该技术将隧道的真实空间位置信息复制到电脑中，在此基础上，利用地铁的设计轨道面中心线进行隧道的虚拟测量。但是，在现实中，地铁轨道的设计中心线仍然以二维表达形式为主，因此无法直接利用其进行隧道横断面测量。为了能够获得三维的地铁轨道面中心线，本专利技术专利在里程匹配的基础上，将地铁轨道面设计信息的二维中心线和二维纵断面信息进行匹配，获得隧道中心线特征点的高程信息，从而生成地铁轨道面的三维中心线。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种地铁轨道面三维中心线生成方法主要包括以下步骤：S1：获取地铁轨道设计中对应里程的纵断面图和地铁轨道面二维中心线图，地铁轨道面二维中心线由若干直线、缓和曲线及圆曲线组成，该纵断面图中附加有对应所述地铁轨道面二维中心线的坡度图；对该坡度图进行如下处理，提取地铁轨道面的高程信息：该坡度图中具有若干个坡度变化点，每两个相邻坡度变化点之间对应有一个矩形，该矩形以这两个相邻坡度变化点的连线为对角线；通过空间关系赋属性的方法，将每两个相邻坡度变化点之间的水平距离和坡度作为属性赋给该相邻两个坡度变化点间的空间位置所对应的矩形；根据这个公式，由水平距离和坡度计算出该矩形在前进方向上所对应的高差；采用同样的方法，计算出所有矩形所对应的高差；在水平方向上按照左下角点横坐标增加的原则，对所有矩形进行排序；以最左侧矩形作为起始矩形，并以起始矩形的左侧点对应里程的高程作为该段轨道面二维中心线的起始高程，沿前进方向，依次有序地计算出所有矩形所对应里程的高程，即完成地铁轨道的地铁轨道面高程信息的提取；S2：以弧段形式表达组成地铁轨道面二维中心线的各条线画，对所述各条线画进行有序化处理，得到各条线画沿着行进方向的有序连接，并得到各条线画的起点、终点及其所对应的里程；S3：根据地铁轨道面二维中心线的起点及起点里程和各条线画的实际长度，直接相加得到各条线画端点的实际里程；S4：根据里程相等原则，结合步骤S1中取到的纵断面高程信息，得到各条线画端点的实际里程所对应的高程；对线画内任一点，根据该点的实际里程确定所对应的高程区间，然后根据线性插值方法确定该点所对应的高程；从而得到地铁轨道面二维中心线上任一点所对应的高程；S5：将地铁轨道面二维中心线上任一点与地铁轨道面二维中心线上每点对应的高程进行匹配，得到若干个三维中心点，将所述若干个三维中心点依次连接起来即得到地铁轨道面三维中心线。进一步地，所述的纵断面图和坡度图均为二维图。进一步地，所述坡度图，用来表示地铁线路沿行进方向的高差和坡度情况。进一步地，所述的水平距离和坡度是必要标注。进一步地，通过提取到的高程信息，实现了里程与高程的一一对应。进一步地，所述的各条线画由直线、缓和曲线与圆曲线组成。进一步地，对地铁轨道面二维中心线的线画进行有序化处理的过程如下：(1)标记所有弧段为待调整方向；(2)通过人机交互方式，在绘制地铁轨道的系统的图形界面上确定地铁轨道线路的起点及该起点对应的里程，即起点里程；(3)遍历所有弧段，若存在弧段的端点为步骤(2)中所述的起点，则将该端点作为地铁轨道面二维中心线的起点，得到该起点所对应的起点里程；设置该弧段另一端点为弧段终点，并根据所对应线画长度确定终点里程；标记该弧段为已调整方向；(4)以步骤(3)中所述的弧段终点为新的起点，搜索未标记的所有弧段中，与上一已标记弧段在线路前进方向上的相邻弧段，参照步骤(3)中的方法，依次标记所有弧段，即完成了地铁轨道面二维中心线的线画进行有序化处理，得到有序化后的地铁轨道二维中心线。进一步地，各弧段的方向调整为与线路行进的方向一致。本专利技术提供的技术方案带来的有益效果是：该方法简单易操作，获得的三维中心线可与隧道点云数据相结合，进行各种横断面计算，提高隧道限界测量、运营监测等工作的生产效率。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术实施例中一种地铁轨道面三维中心线生成方法的流程图；图2是本专利技术实施例中纵断面图中附加的坡度图；图3是本专利技术实施例中地铁轨道面二维中心线的线条类型图；图4是本专利技术实施例中基于里程的二维中心线与纵断面匹配示意图；图5是本专利技术实施例中截取的部分纵断面的示意图；图6是本专利技术实施例中生成轨道面三维中心线的相关菜单示意图；图7是本专利技术实施例中纵断面信息提取示意图；其中，图(a)为框选纵断面数据示意图，图(b)为纵断面信息输出示意图；图8是本专利技术实施例中地铁轨道面三维中心线生成的示意图；其中，图(a)为框选轨道面二维中心线示意图，图(b)为二维中心线起始线画选择示意图，图(c)为设置二维中心线起点和起点里程示意图，图(d)为地铁轨道面三维中心线生成效果图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。本专利技术的实施例提供了一种地铁轨道面三维中心线生成方法。请参考图1，图1是本专利技术实施例中一种地铁轨道面三维中心线生成方法的流程图，具体包括如下步骤：S1：从设计院获取地铁轨道设计中对应里程的纵断面图和地铁轨道面二维中心线图，地铁轨道面二维中心线由若干直线、缓和曲线及圆曲线组成，该纵断面图中附加有如图2所示的对应所述地铁轨道面二维中心线的坡度图；对该坡度图进行如下处理，提取地铁轨道面的高程信息：该坡度图中具有若干个坡度变化点，每两个相邻坡度变化点之间对应有一个矩形，该矩形以这两个相邻坡度变化点的连线为对角线；通过空间关系赋属性的方法，将每两个相邻坡度变化点之间的水平距离和坡度作为属性赋给该相邻两个坡度变化点间的空间位置所对应的矩形；根据这个公式，由水平距离和坡度计算出该矩形在前进方向上所对应的高差；采用同样的方法，计算出所有矩形所对应的高差；如图2所示的坡度图中，每两个相邻坡度变化点对应一个矩形，在每个矩形内，都有水平距离、坡度或高差的标注，其中，水平距离和坡度是必要标注，也就是这些标注均被包含于某个矩形范围之内，因此，可通过空间关系赋属性的方法，将水平距离和坡度信息作为属性赋给某个矩形，也就是某两个相邻坡度变化点所组成的线段为对角线的矩形。由水平距离和坡度即可算出该矩形所对应的在前进方向上的高差，同理，即可计算出所有矩形的高差。在水平方向上按照左下角点横坐标增加的原则，对所有矩形进行排序；以最左侧矩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地铁轨道面三维中心线生成方法，其特征在于：包括以下步骤：/nS1：获取地铁轨道设计中对应里程的纵断面图和地铁轨道面二维中心线图，地铁轨道面二维中心线由若干直线、缓和曲线及圆曲线组成，该纵断面图中附加有对应所述地铁轨道面二维中心线的坡度图；对该坡度图进行如下处理，提取地铁轨道面的高程信息：/n该坡度图中具有若干个坡度变化点，每两个相邻坡度变化点之间对应有一个矩形，该矩形以这两个相邻坡度变化点的连线为对角线；/n通过空间关系赋属性的方法，将每两个相邻坡度变化点之间的水平距离和坡度作为属性赋给该相邻两个坡度变化点间的空间位置所对应的矩形；根据

【技术特征摘要】
1.一种地铁轨道面三维中心线生成方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：获取地铁轨道设计中对应里程的纵断面图和地铁轨道面二维中心线图，地铁轨道面二维中心线由若干直线、缓和曲线及圆曲线组成，该纵断面图中附加有对应所述地铁轨道面二维中心线的坡度图；对该坡度图进行如下处理，提取地铁轨道面的高程信息：
该坡度图中具有若干个坡度变化点，每两个相邻坡度变化点之间对应有一个矩形，该矩形以这两个相邻坡度变化点的连线为对角线；
通过空间关系赋属性的方法，将每两个相邻坡度变化点之间的水平距离和坡度作为属性赋给该相邻两个坡度变化点间的空间位置所对应的矩形；根据这个公式，由水平距离和坡度计算出该矩形在前进方向上所对应的高差；采用同样的方法，计算出所有矩形所对应的高差；
在水平方向上按照左下角点横坐标增加的原则，对所有矩形进行排序；以最左侧矩形作为起始矩形，并以起始矩形的左侧点对应里程的高程作为该段轨道面二维中心线的起始高程，沿前进方向，依次有序地计算出所有矩形所对应里程的高程，即完成地铁轨道的地铁轨道面高程信息的提取；
S2：以弧段形式表达组成地铁轨道面二维中心线的各条线画，对所述各条线画进行有序化处理，得到各条线画沿着行进方向的有序连接，并得到各条线画的起点、终点及其所对应的里程；
S3：根据地铁轨道面二维中心线的起点及起点里程和各条线画的实际长度，直接相加得到各条线画端点的实际里程；
S4：根据里程相等原则，结合步骤S1中取到的纵断面高程信息，得到各条线画端点的实际里程所对应的高程；对线画内任一点，根据该点的实际里程确定所对应的高程区间，然后根据线性插值方法确定该点所对应的高程；从而得到地铁轨道面二维中心线上任一点所对应的高程；
S5：将地铁轨道面二维中心线上任一点与地铁轨道面二维中心线上每点对应的高程进行匹配，得到若干个三维中心点，将所述若干个三维中心点依次连接起来即得到地铁轨道面三维中心线。...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐杨青，张二勇，江威，
申请(专利权)人：中煤科工集团武汉设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42