原文传递
三维激光扫描技术在隧道工程监测中的应用研究
| 论文题名： | 三维激光扫描技术在隧道工程监测中的应用研究 |
| 关键词： | 变形监测;三维激光扫描技术;点云压缩;超欠挖检测计算;断面收敛变形分析 |
| 摘要： | 传统监测建筑工程变形的方法有常规地面测量方法、GPS测量方法、摄影测量方法等。这些方法虽都有较好的应用，却仍是单点式和影像式的数据采集模式。单点式数据采集模式监测覆盖面较小，难以表达监测对象的整体形变信息。影像式数据采集模式监测覆盖面较广，但精度不高。相比之下利用三维激光扫描技术采集建筑物表面数据时效率更高、范围更广、人力要求更低，且能以一定的精度获取建筑工程的整体形变信息。因此，研究三维激光扫描点云数据处理显得十分重要，本文对此提出了一种基于点云数据的隧道工程整体变形分析方法。 该方法以地面型三维激光扫描点云数据为数据源，共包括5个部分:基于公共控制点的点云坐标系归化、加权分层的点云压缩、基于斜率收敛的隧道的断面截取、隧道超欠挖计算和隧道变形分析。在坐标系归化过程中，根据多个控制点平差计算旋转参数，保证了坐标系归化过程中的准确性。在点云压缩过程中，把加权分层的点云压缩方法与传统的八叉树分割的点云压缩方法进行对比，证明了加权分层的点云压缩算法更适用于隧道等长大线型工程的点云数据压缩。在隧道断面截取过程中，实现了由斜率限差的迭代计算来控制隧道中心线的拟合精度，其中还引入了顾及三个坐标方向的最小二乘平面拟合方法。在超欠挖计算与检测过程中，通过对隧道断面的面积进行检测，联合隧道断面半径的变化值进行断面的收敛变形分析。最后对传统的变形分析方法进行了改进，将固定单点变形分析方法拓展为整体变形分析方法。 针对上述的方法，开发了隧道工程三维激光扫描数据处理原型系统，此软件的主要功能是处理点云数据，对其实施坐标系归化、点云压缩、断面截取、超欠挖计算、估算土方量、3DS模型演示和断面收敛变形分析等。并采用新疆盐水沟隧道两期三维激光扫描实测数据对系统进行可靠性验证。验证过程中分别计算了各期数据中断面的直径，其中绝大部分断面的直径的拟合中误差在(5.57-10.23)毫米内，超出了允许的管径测量中误差。说明运用三维激光扫描技术进行隧道断面的收敛变形监测还需进一步的研究。但对比于传统的数据采集方式，三维激光扫描技术在数据量、数据采集速度和人力要求等方面都具有比较明显的优势。 |
| 作者： | 胡琦佳 |
| 专业： | 大地测量学与测量工程 |
| 导师： | 张献州 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
