【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高精度变形监测，更具体的说是涉及一种无固定目标的基坑三维变形监测方法及监测系统。
技术介绍
1、目前，基坑变形监测手段主要有传统地面测量手段，包括高精度水准仪和全站仪；专用测量手段，包括测斜仪和轴力计。但总体上，这些手段提供的是局部尺度的变形信息。为此，相关研究将地面激光扫描(terrestrial laserscanning,tls)技术应用于各类变形监测，其可获得全局的变形信息。
2、然而在基于tls进行变形监测时，主要针对平面、圆柱体等常规几何对象，利用扫描观测的高冗余性克服tls单点精度的局限性，可得到隧道、大坝、建筑墙壁等规则形状对象的较高精度变形信息，但这依赖于特定规则对象，且得到的通常为特定方向的一维变形。为实现不规则对象的变形监测，相关研究直接比较不同监测时期点云的不规则模型，但该方法对小变形不敏感，且主要提供垂向变形信息。为提取被监测体的三维变形信息，相关研究在被监测体设置固定的标靶，但其较难应用于土质为主的基坑边坡。
3、因此，如何利用tls对不规则基坑进行三维变形信息监测仍是本领域技术人员亟需解决的。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种无固定目标的基坑三维变形监测方法及监测系统。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种无固定目标的基坑三维变形监测方法，包括以下步骤：
4、s1.采用三维激光扫描仪获取两期基坑扫描的点云数据，并对所述点云数据进行预处理，得
5、s2.分别将所述两期基坑点云数据进行点云网格划分；
6、s3.以划分的网格点云作为伪监测点进行两期点云的icp计算，获取伪监测点的三维平移信息和三维旋转信息；
7、s4.基于所述伪监测点的三维平移和旋转信息确定伪监测点存在变形的阈值，输出基坑变形的可视化图形。
8、可选的，s1中对所述点云数据进行预处理，得到高质量的同一地理参考系的两期基坑点云数据，包括：
9、分别对两期基坑扫描的点云数据依次进行点云去噪处理、点云拼接处理及地理参考处理得到具有地理参考的基坑点云数据，其中，两期基坑扫描的点云数据做的地理参考处理相同，得到高质量的同一地理参考系的两期基坑点云数据。
10、可选的，s2分别将所述两期基坑点云数据进行点云网格划分，包括：
11、根据k邻近搜索确定点云密度，根据点云密度自适应选取网格尺寸。
12、可选的，s3包括：
13、s3.1：以划分的网格点云作为伪监测点，得到第一期具有地理坐标的伪监测点以及第二期具有地理坐标的伪监测点；
14、s3.2：进行初始化，并进行对应点匹配；
15、s3.3：计算变换并应用变换；
16、s3.4：判断是否满足预设的收敛条件，其中，若否，则返回s3.2，若是，则输出伪监测点的三维平移信息和三维旋转信息。
17、可选的，s4包括：
18、s4.1：基于多个伪监测点的三维平移信息和三维旋转信息构建t统计量；
19、s4.2：进行显著性检验和粗差剔除；
20、s4.3：将满足检验条件的伪监测点的三维变形作为基坑整体变形，输出基坑整体变形的可视化图形。
21、一种无固定目标的基坑三维变形监测系统，包括：
22、预处理模块：采用三维激光扫描仪获取两期基坑扫描的点云数据，并对所述点云数据进行预处理，得到高质量的同一地理参考系的两期基坑点云数据；
23、划分模块：分别将所述两期基坑点云数据进行点云网格划分；
24、计算模块：以划分的网格点云作为伪监测点进行两期点云的icp计算，获取伪监测点的三维平移信息和三维旋转信息；
25、显示模块：基于所述伪监测点的三维平移和旋转信息确定伪监测点存在变形的阈值，输出基坑变形的可视化图形。
26、可选的，预处理模块中对所述点云数据进行预处理，得到高质量的同一地理参考系的两期基坑点云数据，包括：
27、分别对两期基坑扫描的点云数据依次进行点云去噪处理、点云拼接处理及地理参考处理得到具有地理参考的基坑点云数据，其中，两期基坑扫描的点云数据做的地理参考处理相同，得到高质量的同一地理参考系的两期基坑点云数据。
28、可选的，划分模块分别将所述两期基坑点云数据进行点云网格划分，包括：
29、根据k邻近搜索确定点云密度，根据点云密度自适应选取网格尺寸。
30、可选的，计算模块包括：
31、s3.1：以划分的网格点云作为伪监测点，得到第一期具有地理坐标的伪监测点以及第二期具有地理坐标的伪监测点；
32、s3.2：进行初始化，并进行对应点匹配；
33、s3.3：计算变换并应用变换；
34、s3.4：判断是否满足预设的收敛条件，其中，若否，则返回s3.2，若是，则输出伪监测点的三维平移信息和三维旋转信息。
35、可选的，显示模块包括：
36、s4.1：基于多个伪监测点的三维平移信息和三维旋转信息构建t统计量；
37、s4.3：进行显著性检验和粗差剔除；
38、s4.3：将满足检验条件的伪监测点的三维变形作为基坑整体变形，输出基坑整体变形的可视化图形。
39、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种无固定目标的基坑三维变形监测方法及监测系统，利用三维激光扫描获取基坑三维点云，在点云自动网格划分形成伪监测点基础上，借鉴迭代最近点(iterative closest point,icp)算法求解地理参考系中伪监测点的三维平移和旋转，在不设置固定监测目标的前提下，可实现基坑的三维变形信息的准确提取，可以较好反映基坑变形信息，提高无固定目标的基坑三维变形监测准确性。
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1.一种无固定目标的基坑三维变形监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种无固定目标的基坑三维变形监测方法，其特征在于，所述S1中对所述点云数据进行预处理，得到高质量的同一地理参考系的两期基坑点云数据，包括：
3.根据权利要求1所述的一种无固定目标的基坑三维变形监测方法，其特征在于，所述S2分别将所述两期基坑点云数据进行点云网格划分，包括：
4.根据权利要求1所述的一种无固定目标的基坑三维变形监测方法，其特征在于，所述S3包括：
5.根据权利要求1所述的一种无固定目标的基坑三维变形监测方法，其特征在于，所述S4包括：
6.一种无固定目标的基坑三维变形监测系统，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的一种无固定目标的基坑三维变形监测系统，其特征在于，所述预处理模块中对所述点云数据进行预处理，得到高质量的同一地理参考系的两期基坑点云数据，包括：
8.根据权利要求6所述的一种无固定目标的基坑三维变形监测系统，其特征在于，所述划分模块分别将所述两期基坑点云数据进行点云网格划分，
9.根据权利要求6所述的一种无固定目标的基坑三维变形监测系统，其特征在于，所述计算模块包括：
10.根据权利要求6所述的一种无固定目标的基坑三维变形监测系统，其特征在于，所述显示模块包括：
...【技术特征摘要】
1.一种无固定目标的基坑三维变形监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种无固定目标的基坑三维变形监测方法，其特征在于，所述s1中对所述点云数据进行预处理，得到高质量的同一地理参考系的两期基坑点云数据，包括：
3.根据权利要求1所述的一种无固定目标的基坑三维变形监测方法，其特征在于，所述s2分别将所述两期基坑点云数据进行点云网格划分，包括：
4.根据权利要求1所述的一种无固定目标的基坑三维变形监测方法，其特征在于，所述s3包括：
5.根据权利要求1所述的一种无固定目标的基坑三维变形监测方法，其特征在于，所述s4包括：
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【专利技术属性】
技术研发人员：尹潇，党西锋，高成发，武金城，吴胜涛，王鑫，刘永强，王斌，
申请(专利权)人：中铁一局集团城市轨道交通工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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