隧道點云數據處理及可視化關鍵技術研究.pdf

1、隨著城市的快速發(fā)展，地鐵隧道在城市交通中承擔著越來越重要的作用，地鐵隧道的實時安全監(jiān)測是保證其安全高效運營的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的監(jiān)測手段無法反應隧道的整體變形情況，同時監(jiān)測效率低、成本高。三維激光掃描技術突破傳統(tǒng)的單點測量方法，具有高精度、高效率、非接觸性、實時動態(tài)等獨特優(yōu)勢，為解決隧道監(jiān)測提供了新的手段。鑒于此，本文圍繞隧道點云數據采集、隧道點云處理和隧道點云分析三個方面，研究了三維激光掃描技術應用于隧道監(jiān)測的多個關鍵技術。
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2、）首先闡述了三維激光掃描技術的原理，針對三維激光掃描儀在隧道測量中的誤差來源，討論了掃描間距和測站分辨率的確定方法。根據已有的靶標布設和拼接方案，設計了一種基于掃描儀后視點拼接的優(yōu)化方案，提高測量效率的同時有效避免多站拼接的誤差傳遞；研究了一種改進的 ICP算法，將迭代最近點算法應用于臨站點云的精細拼接中，不僅解決了掃描儀后視點拼接帶來的誤差，而且得到了滿足隧道變形監(jiān)測的拼接精度。通過實驗證明該方法能達到毫米級拼接效果。
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3、在隧道點云數據處理方面，實現了基于RANSAC算法的隧道點云濾波去噪和基于八叉樹原理的點云壓縮精簡，結合上海地鐵隧道實際點云數據，給出了最佳的濾波和壓縮精簡參數；研究了空間中軸線截取隧道連續(xù)斷面的方法，通過斷面隧道點云法線的叉乘驗證了空間中軸線的提取精度；將截取得到的斷面點云通過坐標轉換和坐標投影得到二維坐標的斷面點云，討論了五種函數逼近的擬合方法的擬合精度，采用基于傅里葉函數逼近的方法對斷面點云進行分段擬合得到最終的斷面線，該方法保證