隧道内径断层扫描测量数据附着冗余数据的清除方法技术

本发明专利技术公开了一种隧道内径断层扫描测量数据附着冗余数据的清除方法，其通过对前激光采集系统的轮廓扫描采集数据通过对轮廓坐标通过最小二乘法获取管片数据的拟合圆心值后使用以该圆心为中点渐进比例的附着物坐标去除方式进行多次清洗而最终获取有效的真实管片内径轮廓数据

【技术实现步骤摘要】
隧道内径断层扫描测量数据附着冗余数据的清除方法


[0001]本专利技术涉及测量
，具体为一种基于激光全站仪或激光断层扫描测距仪，对隧道内径进行扫描时产生的测量数据中管片内径附着物冗余测量数据对于管片表面检测真实数据的干扰影响的清除方法和计算机设备
。

技术介绍

[0002]隧道盾构管片是隧道盾构的主要装配构件，是隧道的最内层屏障，承担着抵抗土层压力
、
地下水压力以及一些特殊荷载的作用
,
参见图1，安装各设备后的隧道如图2所示，包括各类设备
。
因此，在日常的运行维护中持续对隧道盾构进行断面结构扫描和测量计算盾构管片的持续形变是保证隧道持续运营和安全维护的基本工作
。
因此，隧道盾构管片在安装和运营过程中，需要持续的监测隧道盾构管片内径的形变量和形变程度以保证隧道内径的形变在可控范围内
。
[0003]通常，隧道盾构管片是一个刚性呈类圆形外观的截面结构
。
在安装的初期有多片水泥预制件构成
。
盾构隧道管片的隧道管片通常采用刚性的混凝土结构
。
管片安装完成后管片内径保持一个近似完美圆心的内径
。
激光全站仪或者激光断层扫描仪扫描管片内径后获取一个近似的圆的一个轮廓数据
。
根据正常的检测流程，采用多次获取不同时间段的隧道管片扫描数据进行横向比较
。
以获取管片在单位时间段内内径变化率和变化量
。
通过对这些数据持续的检测和及时的报警保证管片在地下持续应力环境下的形变可检测
。
但是通常现场在管片土方工程实施完毕后，根据实际情况会进行在管片表面的机电设备的安装
。
这些设备包括动力，弱电，照明，线缆，支撑辅助，轨道地基和路轨设备和相应的附件，如图2所示
。
这些附件长期附着在管片内壁，激光扫描系统在进行环形扫描时将扫描内径轮廓附着物的表面，在测量过程中获取的隧道盾构管片激光断层扫描数据中存在这些附着阻挡了真实的管片内径断层测量数据，而不能真正的扫描到管片的内径表面
。
这样的测量导致测量过程中实际盾构管片的内侧附着物存在阻挡了激光对于管片内侧表面的扫描精度，也不能获得真正的内径表面的坐标参数进行后期的形变计算，也无法保证对于管片内径形变的真正数据的计算和分析
。
[0004]针对隧道管片的检测，现有技术中也存在不少研究，并取得了相应的成果，如
[0005]专利申请
CN101763102A
公开了一种隧道监控数据粒度处理方法，包括如下步骤：智能选择采集的数据；将所述智能选择的数据粒化处理存储在粒度数据库中；建立预控数据库，所述预控数据库存储各个粒度层次的训练样本数据；根据查询的某一粒度层次的数据与同粒度层次的训练样本数据，确定目前隧道的实时状态以做出监控决策
。
本方法对智能选择采集的数据并进行粒化处理存储，并根据查询的某一粒度层次的数据与同粒度层次的训练样本数据，从而确定目前隧道的实时状态，进而做出隧道监控决策
。
因此，本方法能对传感器采集的数据进行分析，确定隧道的实时状态
。
[0006]专利申请
CN114692080A
公开一种基于主动预测的轨迹数据异常检测及修正方法，首先对已有的基于位置的轨迹数据根据
K
邻居信息进行主动预测，接着将预测产生的新数
据和数据集中原有数据相减，构造差值矩阵，在此基础上进行移动轨迹数据异常的概率推断，然后在时间维度上进行时间窗口前向扫描，对每个窗口内的数据异常概率进行构造，寻找异常数据区域进行矩阵数据修补，最终修正完整个数据矩阵
。
本专利技术所述方法可以应用于包括智慧城市中普通道路
、
隧道与桥梁的交通监测中
。
[0007]专利申请
CN105735375A
公开了一种黄土隧道隧底稳定性监测方法
、
系统及施工方法，该系统包括基底与仰拱接触压力监测子系统
、
桩身应力监测子系统
、
桩间土体孔隙水压力及含水率监测子系统
、
桩间土体含水率监测子系统
、
基底变形监测子系统
、
数据采集模块和数据分析软件模块；本专利技术可以很好的掌握隧道隧底的受力
、
沉降以及孔隙水压力和含水率情况，为基底稳定性判别提供确实可靠的依据，也为制定基底应急处理方案提供有力的数据资料，从而填补现有规范的不足，避免了黄土隧道隧底稳定性不受控的情况，为确保黄土隧道隧底施工及运营期间基底处于安全
、
稳定受控状态提供了有力的分析依据
。
[0008]专利申请
CN113885379A
公开了一种基于大数据的隧道掘进机远程监控平台，包括集成处理模块，所述集成处理模块是掘进机内部管路信息处理中心，主要负责数据传输
、
储存和比对
。
该基于大数据的隧道掘进机远程监控平台通过设置增压过滤机构，当设备工作时，将增压过滤机构安装在管道的进水端，外罩将大块的杂质阻挡在管道的外部，从源头降低内部堵塞顶端几率，滤芯可将另一部分杂质过滤，当管道内部发生堵塞时，外罩内部堵塞的几率最大，方便寻找堵塞位置，避免拆开设备分节点寻找，费时费力，外罩可以预防管道堵塞，解决了传统隧道掘进机在工作时，内部输送管路容易堵塞，且堵塞点寻找不方便的问题
。
[0009]专利申请
CN112284327A
公开了一种基于数据信息控制和传输的轨道检测仪及其使用方法，包括车体内设有开口向上的开口槽，所述开口槽内前后侧壁转动安装有支撑轴，所述支撑轴上固设有第一皮带轮，所述支撑轴上前后位置对称固设有摆动板，所述摆动板外侧转动安装有转动板，前侧的所述摆动板内固设有驱动所述转动板转动的驱动器，所述摆动板之间转动安装有机械臂，所述机械臂左侧铰接有铰接杆，所述铰接杆与所述转动板铰接；通过观看显示屏上的画面来调节身长程度，使得检测精准，在机器行走过程中对前方为检测到的进行预先清理，使得检测精准，大大减少误差，减少维护麻烦
。
[0010]专利申请
CN113093217A
公开了多线激光扫描隧道三维重构方法，对隧道进行扫描
、
测量，获取数据并记录行进速度及距离；提取同一位置的点云三维数据，分析
、
处理并进行统计离群值清除；对经过离群值清除后的数据进行分析，计算出其重心，用其重心来表示当前位置的实际三维点，根据移动的实际位置进行适应性拉伸和延展，得到隧道三维初步模型，利用双边滤波进行滤波，在保持边缘数据不受较远数据的影响的同时对数据进行去噪
。
本专利技术充分利用多线雷达数据量多的特点，对数据进行融合滤波，可以得到更高的精度的测量数据；移动式多线雷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种隧道内径断层扫描测量数据附着冗余数据的清除方法，其特征是，包括如下步骤：步骤
S1
，激光扫描系统对所述隧道管片的内径进行激光扫描，获取的数据形成管片检测数据集合；步骤
S2
，对获取的管片检测数据集合进行前置预分解处理，分解出所述管片的检测坐标数据，并设定从大到小的管片收敛清洗边界系数，设置收敛边界系数展开收敛递归级数；步骤
S3
，基于获取的所述检测坐标数据，利用最小二乘法拟合计算出当前检测坐标数据的拟合圆心，逐步收敛区间边界区检测坐标数据范围，删除收敛区间边界区外的无效附着检测坐标数据；步骤
S4
，重复最小二乘法拟合清洗剩余测量坐标数据的拟合圆心，重复对逐步收敛区间边界区外的检测坐标数据进行删除，将清洗后剩余的检测坐标数据转换为弧度计算的顺序坐标值；步骤
S5
，按照顺序坐标值获取相应的有效测量管片数据边界，进行剩余管片弧度密度差超范围区间计算；步骤
S6
，对管片弧度密度差超范围区间，利用最小二乘法进行拟合检测坐标数据以进行等密度点位插值，合并管片弧度密度差超范围区间等密度点位插值与清洗后剩余的测量坐标数据，形成最终的清洗矫正管片坐标数据
。2.
根据权利要求1所述的一种隧道内径断层扫描测量数据附着冗余数据的清除方法，其特征在于：在所述步骤
S1
中，提供基于激光全站仪或激光断层扫描仪来对隧道管片的内径轮廓进行激光扫描，获取精确的隧道管片表面的反射坐标数据，所述反射坐标数据形成管片检测数据集合
。3.
根据权利要求1或2所述的一种隧道内径断层扫描测量数据附着冗余数据的清除方法，其特征在于，对管片的第
n
轮扫描数据作为当前轮的基础坐标数据，进行清洗，具体的清洗方法步骤如下：步骤
S01
，盾构隧道管片测量数据从激光检测设备获取检测数据集合文件，该检测数据集合包含激光检测设备的检测信息及检测坐标数据集合
D(x
m
,y
m
)
，
m
为获取的测量点编号；步骤
S02
，对检测数据集合文件的属性数据和坐标数据进行分解，并提取检测管片的测量属性数据和基于直角坐标系的管片坐标数据集合；步骤
S03,
从系统中读出与工程项目匹配的管片工程设计参数，包含管片工程设计半径距离参数
R0；步骤
S04
，从系统中读出与工程项目匹配的管片工程附着物收敛边界系数参数集合
Fit(n)
，
n>0
和检测弧度密度
Rt,Rt>0
；收敛边界系数参数集合按照从外至内逐步从大范围清洗逐步退缩并缩小清洗条状区的范围边缘；步骤
S05
，根据收敛边界系数展开收敛递归级数
S
n
，逐步的开始对进行管片内径附着物异常离散坐标数据的清洗；将当前的管片数据坐标集合使用最小二乘法拟合计算出当前的圆心
(x
n
,y
n
)
；步骤
S06
，以当前
(x
n
,y
n
),n>0
为相对坐标原点，管片的工程设计半径
R0为距离，划定一个基于半径
R0的圆
C
n
；以圆
C
n
的弧为边界，按照当前收敛边界系数
Fit(n)
分别求出收敛区间
条的外边界和收敛区间条的内测边界
DI
＝
R0*Fit(n)
；计算测量坐标
D(x
m
,y
m
)
至拟合圆心
(x
n
,y
n
)
的距离
D
n
，当
D
n
>DO
或
D
n
<DI
测量点位坐标
D(x
m
,y
m
)
位于收敛区间条外则从数据集合
D
n
中进行数据坐标删除；步骤
S07
，当收敛边界系数尚未完成完整的收敛递归级数
S
n
，
n>0
则回到步骤
S05
重复执行收敛拟合圆心，并将不符合条件的测量坐标点坐标删除出
D(x
m
,y
m
)
，最后获得剩余的
D
r
(x
m
,y
m
)
内径扫描保留坐标数据集合；步骤
S08
，对于内径扫描保留坐标数据集合
D
r
(x
m
,y
m
)
坐标数据集转换成按照弧度计算的扫描坐标集合
D
ra
(dis
n
,ra
n
),
‑
π
≤ra
n
≤
π
,D
r...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵和平，沈新锋，陈骏敏，姜明，何伟，胡明捷，段林忠，郑高柱，何灿飞，龚金辉，
申请(专利权)人：浙大网新系统工程有限公司，
类型：发明
国别省市：