【技术实现步骤摘要】
本申请隧道建设施工测量领域，具体涉及一种基于三维激光扫描技术的隧道初支平整度测量方法及测量系统。高速铁路隧道、普速铁路隧道的初支平整度检测，城市轨道交通隧道可参照使用。
技术介绍
1、隧道初支平整度是隧道混凝土施工质量检测和验收的重要指标之一。如果隧道初支平整度不合格，会影响防水板施工质量，造成二衬背后脱空，二衬背后脱空将显著改变结构的受力状态，增大二次衬砌结构受拉破坏的可能性，不利于衬砌结构继续承载。
2、传统的隧道初支平整度测量采用钢卷尺、钢直尺、塞尺和全站仪等仪器，一般采用人工、局部、抽样的测量方式，对于难以测量的部位则采用目测传统的测量方式存在工作量大且过程繁琐、准确度低、易受人为误差影响、测量区域不完整以及纸质记录易丢失等问题，难以为质量评价提供有效依据。
技术实现思路
1、为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供了一种隧道初支平整度测量方法及测量系统。
2、根据本申请实施例的第一方面，本申请提供了一种隧道初支平整度测量方法，其包括以下步骤：
3、读取隧道初支断面三维扫描点云数据，并将该点云数据作为实测值；
4、读取隧道初支断面设计参数并建立轮廓方程，根据设计参数和轮廓方程构建参考值；所述参考值的数据密度应大于或等于实测值的数据密度；
5、在参考值中对隧道初支断面的三维点云实测值进行匹配，得到匹配后的实测值；
6、计算匹配后的实测值与参考值的欧式距离，得到平整度轮廓数据集；将平整度轮廓数
7、上述隧道初支平整度测量方法中，还包括以下步骤：
8、将得到的平整度与预设的平整度阈值进行比较分析，以确定是否发出预警或报警信息；
9、对实测值、参考值、平整度计算结果和预警或报警信息进行显示。
10、上述隧道初支平整度测量方法中，所述隧道断面三维扫描点云数据通过三维激光扫描仪获取。
11、上述隧道初支平整度测量方法中，所述隧道初支断面采用多段圆曲线和线段建立时，以某一段圆曲线为例，所述读取设计参数并建立轮廓方程，根据设计参数和轮廓方程构建参考值的过程为：
12、隧道初支断面某圆曲线的设计参数包括半径r和设计圆心(x0,y0)，则截面设计的轮廓方程为：(x-x0)2+(y-y0)2＝r2；
13、对于任意x，根据轮廓方程计算得到y，则参考值为：c＝{(x,y)(x-x0)2+(y-y0)2＝r2}。
14、进一步地，所述在参考值中对隧道初支断面的三维点云实测值进行匹配，得到匹配后的实测值的过程为：
15、对于隧道初支断面的实测值，利用最小二乘法拟合得到实测圆心(x1,y1)；
16、将某圆曲线的实测圆心平移至设计圆心，得到平移向量为a(x0-x1,y0-y1)，则匹配后的实测值s′为：s′＝s+a，其中，s为三维点云实测值。
17、更进一步地，所述匹配后的实测值中任意一点在参考值中的对应点为该点和设计圆心(x0,y0)的连线与参考值c表示的曲线的交点。
18、更进一步地，所述平整度轮廓数据集用于计算得到轮廓最大峰高、轮廓最大谷深、轮廓最大高度、轮廓算数平均偏差和轮廓均方根偏差。
19、根据本申请实施例的第二方面，本申请还提供了一种隧道初支平整度测量系统，其包括三维激光扫描仪和平整度计算模块；所述三维激光扫描仪用于获取隧道初支断面三维扫描点云数据，所述平整度计算模块用于根据隧道初支断面三维扫描点云数据和设计参数计算得到平整度；
20、所述平整度计算模块包括读取子模块、匹配子模块、计算子模块和判断子模块；所述读取子模块用于读取隧道初支断面三维扫描点云数据，并将所述点云数据作为实测值；还用于读取隧道初支断面设计参数并建立轮廓方程，进而根据设计参数和轮廓方程构建参考值；所述匹配子模块用于将隧道初支断面的三维点云实测值与参考值进行匹配，得到匹配后的实测值；所述计算子模块用于计算匹配后的实测值与参考值的欧式距离，得到平整度轮廓数据集，并将平整度轮廓数据集中的最大值和最小值作差得到平整度。
21、上述隧道初支平整度测量系统中，所述平整度计算模块还包括判断子模块，所述判断子模块用于将得到的平整度与预设的平整度阈值进行比较分析，以判定隧道初支平整度是否满足要求，如果不满足需求则发出预警或报警信息。
22、进一步地，上述隧道初支平整度测量系统中还包括显示模块，所述显示模块用于显示实测值、参考值、平整度计算结果和预警或报警信息
23、根据本申请的上述具体实施方式可知，至少具有以下有益效果：本申请提供的隧道初支平整度测量方法能够实现从数据读取、匹配，到计算、分析、显示完整隧道初支平整度测量流程，测量方法更加精准、完整、高效，能够为隧道初支断面质量评价提供有效依据，有利于隧道施工建设单位与管理部门根据预警、报警信息判识并及时采取应对措施，进而改进工艺流程、防范危险事故的发生。
24、通过获得隧道初支断面不同时间下的平整度，建立数据集，更有利于建设期全生命周期的质量分析与管理。
25、应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本申请所欲主张的范围。
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1.一种隧道初支平整度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的隧道初支平整度测量方法，其特征在于，还包括以下步骤：
3.根据权利要求1或2所述的隧道初支平整度测量方法，其特征在于，所述隧道初支断面三维扫描点云数据通过三维激光扫描仪获取。
4.根据权利要求1或2所述的隧道初支平整度测量方法，其特征在于，所述隧道初支断面采用多段圆曲线和线段建立时，以某一段圆曲线为例，所述读取设计参数并建立轮廓方程，根据设计参数和轮廓方程构建参考值的过程为：
5.根据权利要求4所述的隧道初支平整度测量方法，其特征在于，所述隧道初支断面采用多段圆曲线和线段建立时，所述在参考值中对隧道断面的三维点云实测值进行匹配，得到匹配后的实测值的过程为：
6.根据权利要求5所述的隧道初支平整度测量方法，其特征在于，所述匹配后的实测值中任意一点在参考值中的对应点为该点和设计圆心(x0,y0)的连线与参考值C表示的曲线的交点。
7.根据权利要求5所述的隧道初支平整度测量方法，其特征在于，所述隧道初支断面轮廓数据集用于计算得到轮廓
8.一种隧道初支平整度测量系统，其特征在于，包括三维激光扫描仪和平整度计算模块；所述三维激光扫描仪用于获取隧道初支平整度三维扫描点云数据，所述平整度计算模块用于根据隧道初支断面三维扫描点云数据和隧道初支断面设计参数计算得到平整度；
9.根据权利要求8所述的隧道初支平整度测量系统，其特征在于，所述平整度计算模块还包括判断子模块，所述判断子模块用于将得到的平整度与预设的平整度阈值进行比较分析，以判定隧道初支平整度是否满足要求，如果不满足需求则发出预警或报警信息。
10.根据权利要求9所述的隧道初支平整度测量系统，其特征在于，还包括显示模块，所述显示模块用于显示实测值、参考值、平整度计算结果和预警或报警信息。
...【技术特征摘要】
1.一种隧道初支平整度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的隧道初支平整度测量方法，其特征在于，还包括以下步骤：
3.根据权利要求1或2所述的隧道初支平整度测量方法，其特征在于，所述隧道初支断面三维扫描点云数据通过三维激光扫描仪获取。
4.根据权利要求1或2所述的隧道初支平整度测量方法，其特征在于，所述隧道初支断面采用多段圆曲线和线段建立时，以某一段圆曲线为例，所述读取设计参数并建立轮廓方程，根据设计参数和轮廓方程构建参考值的过程为：
5.根据权利要求4所述的隧道初支平整度测量方法，其特征在于，所述隧道初支断面采用多段圆曲线和线段建立时，所述在参考值中对隧道断面的三维点云实测值进行匹配，得到匹配后的实测值的过程为：
6.根据权利要求5所述的隧道初支平整度测量方法，其特征在于，所述匹配后的实测值中任意一点在参考值中的对应点为该点和设计圆心(x0,y0)的连线与参考值...
【专利技术属性】
技术研发人员：庞庆，郭有为，张志鹏，邵学君，王巍，王建盛，胡所亭，赵隽，姚京川，方兴，武慧杰，刘云锴，李祉萱，刘亚强，刘超鹏，
申请(专利权)人：中国国家铁路集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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