基于三維激光掃描技術(shù)的隧道連續(xù)斷面提取及變形分析.pdf

1、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，隧道建設(shè)規(guī)模己位居世界前列。但是在建設(shè)或運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段使用傳統(tǒng)的全站儀等測(cè)量工具不能準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)隧道斷面整體變形，觀測(cè)需要較長(zhǎng)的時(shí)間，勞動(dòng)強(qiáng)度高。為了安全、有效、便捷地對(duì)隧道進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，以及解決隧道斷面數(shù)據(jù)采集困難的問(wèn)題，本文提出了一種基于三維激光掃描技術(shù)的隧道連續(xù)斷面提取及變形監(jiān)測(cè)方法，該方法分為以下四個(gè)步驟：掃描計(jì)劃及數(shù)據(jù)采集、點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接、局部中軸線擬合、連續(xù)斷面提取及變形監(jiān)測(cè)。首先通過(guò)模擬隧道掃描制訂隧道掃描

2、計(jì)劃，獲取隧道點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并對(duì)獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行全局拼接；然后利用三維不變矩的方法提取隧道局部中軸線；依據(jù)中軸線調(diào)整局部隧道姿態(tài)，使隧道中軸線與提取參考方向一致，沿參考方向提取斷面，對(duì)提取的斷面采用二階矩的方法獲取斷面橢圓特征，連續(xù)斷面的橢圓特征可用于分析隧道的收斂性；最后采用MDP最小距離投影算法分析隧道的斷面及三維變形，確定收斂或擴(kuò)張區(qū)域以及變形量。
　　針對(duì)本文所提方法，根據(jù)掃描計(jì)劃，使用萊卡 C10三維激光掃描儀選取中分辨率，以8

3、.14m的間距掃描某隧道，提取不同時(shí)期的隧道區(qū)段中軸線，然后沿中軸線方向連續(xù)提取隧道斷面，通過(guò)實(shí)驗(yàn)本文斷面提取的點(diǎn)精度在3mm以?xún)?nèi)，并通過(guò)連續(xù)橢圓特征得到了某區(qū)段的收斂性特征。然后基于 MDP對(duì)提取的斷面進(jìn)行斷面變形分析，實(shí)驗(yàn)證明該方法能夠判斷出斷面的收斂或擴(kuò)張及得到其斷面點(diǎn)的變形量，且高分辨率的點(diǎn)云斷面的變形信息精度更高。最后基于 MDP對(duì)三維隧道曲面進(jìn)行變形分析，得到了隧道區(qū)段的收斂和擴(kuò)張區(qū)域，及其曲面上點(diǎn)的變形量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本