隧道局部变形识别方法及装置制造方法及图纸

本申请公开了一种隧道局部变形识别方法及装置，该方法包括：根据当前点群中空间点的当前大地坐标确定节段的当前轴线；调整当前轴线与历史基准轴线平行且中点重合，确定当前点群中空间点的转换坐标，进而确定当前点群中空间点在垂直于历史基准轴线的平面上投影点坐标，并利用NURBS拟合获取当前投影拟合函数；根据历史点群中空间点的历史大地坐标，确定历史点群中各个空间点在垂直于历史基准轴线的平面上投影点坐标，并利用NURBS拟合获取历史投影拟合函数；确定拟合圆上指定点处隧道局部变形参数；如果隧道局部变形参数不等于0，则将隧道局部变形参数的绝对值确定为隧道变形量。本申请可以提高隧道节段的局部变形识别精度。

【技术实现步骤摘要】
隧道局部变形识别方法及装置
本申请涉及隧道检测
，尤其涉及一种隧道局部变形识别方法及装置。
技术介绍
本部分旨在为权利要求书中陈述的本专利技术实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。隧道结构主要由洞身、洞门组成。为防止围岩变形或坍塌，沿洞身周边用钢筋混凝土等材料构建的永久性支护结构称为衬砌，沿线路长度方向，衬砌一般分节段设置，节段之间设置接缝。圆形或椭圆形是洞身主要的断面形式。为提高隧道结构寿命和安全性，需要定期对隧道结构开展状态评估，其中隧道洞身衬砌变形是表征结构受力和隧道稳定性的重要指标。采集洞身衬砌轮廓几何信息是开展隧道结构变形分析的基础工作。因具有测量精度高、非接触等优点，三维激光扫描技术广泛应用在建设期或运营期隧道几何信息采集，按测量方式的不同三维激光扫描技术主要分为逐站联测和移动式两种类型，逐站联测主要应用在隧道建设期，移动式扫描具有测量效率高、交通干扰小等优点，主要应用在运营期，移动式扫描的工作原理如图1所示。国内外技术人员围绕隧道三维扫描数据开展了大量研究，主要集中在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧道局部变形识别方法，其特征在于，所述方法包括：/n将隧道每个节段划分为多个单元，获取每个单元上当前点群中各个空间点在大地坐标系下的当前大地坐标，以及每个节段的历史基准轴线和每个单元上历史点群中各个空间点的历史大地坐标；/n根据每个单元上当前点群中各个空间点的当前大地坐标，确定每个节段的当前轴线；/n调整当前轴线与历史基准轴线平行且当前轴线的中点与历史基准轴线的中点重合，将每个单元上当前点群中各个空间点的大地坐标转换为当前轴线平行于历史基准轴线且当前轴线的中点与历史基准轴线的中点重合时的转换坐标；/n根据每个单元上当前点群中各个空间点的转换坐标，确定当前点群中各个空间点在垂直于历史基准...

【技术特征摘要】
1.一种隧道局部变形识别方法，其特征在于，所述方法包括：
将隧道每个节段划分为多个单元，获取每个单元上当前点群中各个空间点在大地坐标系下的当前大地坐标，以及每个节段的历史基准轴线和每个单元上历史点群中各个空间点的历史大地坐标；
根据每个单元上当前点群中各个空间点的当前大地坐标，确定每个节段的当前轴线；
调整当前轴线与历史基准轴线平行且当前轴线的中点与历史基准轴线的中点重合，将每个单元上当前点群中各个空间点的大地坐标转换为当前轴线平行于历史基准轴线且当前轴线的中点与历史基准轴线的中点重合时的转换坐标；
根据每个单元上当前点群中各个空间点的转换坐标，确定当前点群中各个空间点在垂直于历史基准轴线的平面上的当前投影点坐标，并利用NURBS拟合得到当前投影拟合函数；根据每个单元上历史点群中各个空间点的历史大地坐标，确定历史点群中各个空间点在垂直于历史基准轴线的平面上的历史投影点坐标，并利用NURBS拟合得到历史投影拟合函数；
确定拟合圆的圆心坐标、拟合圆上指定点的局部坐标、拟合圆上指定点在当前投影拟合函数上的当前最佳投影点坐标，以及在历史投影拟合函数上的历史最佳投影点坐标，其中，所述拟合圆由每个单元上当前点群中各个空间点在与历史基准轴线垂直的平面上的投影点拟合得到；
根据当前最佳投影点坐标、历史最佳投影点坐标、拟合圆上的指定点的局部坐标及拟合圆的圆心坐标确定拟合圆上该指定点处隧道局部变形参数；
如果隧道局部变形参数不等于0，则确定隧道局部发生变形，并将隧道局部变形参数的绝对值确定为隧道变形量。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将每个单元上当前点群中各个空间点的大地坐标转换为当前轴线平行于历史基准轴线且当前轴线的中点与历史基准轴线的中点重合时的转换坐标，包括：
根据(X(0)，Y(0)，Z(0))T＝R1(X(1)，Y(1)，Z(1))T+T1确定当前点群中各个空间点的大地坐标(X(1)，Y(1)，Z(1))对应的转换坐标(X(0)，Y(0)，Z(0))；
其中，R1表示空间旋转矩阵，R1＝R(γ)·R(τ)·R(β)，T1表示平移向量，T1＝(xc0，yc0，zc0)T-R1(xc1，yc1，zc1)T；(xc0，yc0，zc0)表示历史基准轴线的中点坐标；(x0，y0，z0)表示历史基准轴线的单位方向向量；(xc1，yc1，zc1)表示当前轴线的中点坐标；(x1，y1，z1)表示当前轴线的单位方向向量。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据每个单元上当前点群中各个空间点的转换坐标，确定当前点群中各个空间点在垂直于历史基准轴线的平面上的当前投影点坐标，并利用NURBS拟合得到当前投影拟合函数，包括：
在每个单元中心建立与历史基准轴线垂直的垂直平面，将每个单元上当前点群中各个空间点投影到垂直平面上，得到当前点群中各个空间点对应的当前投影点；
以历史基准轴线与垂直平面的交点为原点，构建局部坐标系，根据当前点群中空间点的转换坐标确定局部坐标系下当前投影点的局部坐标；
利用当前投影点拟合圆，根据当前投影点的局部坐标确定拟合圆的圆心和圆心坐标，以拟合圆的圆心为中心，以预设角度为圆心角，将拟合圆划分为多个扇形；
根据每个扇形范围内投影点的局部坐标确定每个扇形范围内投影点的特征点，对所有扇形范围内的特征点进行NURBS拟合，得到当前投影拟合函数。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据每个扇形范围内投影点的局部坐标确定每个扇形范围内投影点的特征点，包括：
计算每个扇形范围内所有投影点的局部坐标的平均值，将计算得到的平均值对应的点作为每个扇形范围内投影点的特征点。


5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，指定点为拟合圆上划分的扇形的角平分线与拟合圆的交点；
确定拟合圆上的指定点的局部坐标，包括：
根据确定拟合圆上划分的扇形的角平分线与拟合圆的交点的局部坐标
其中，(xo，yo)表示拟合圆的圆心坐标；R圆表示拟合圆的半径；i表示划分的第i个扇形；表示扇形的圆心角；表示扇形的两条半径沿顺时针方向与局部坐标系的x轴的两个夹角中较小的夹角。


6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王石磊，宋国华，齐法琳，冯乾宽，田甜，王兆宁，雷洋，江波，贾飞宇，郑金涛，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所，北京铁科英迈技术有限公司，中国铁道科学研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11