地鐵盾構(gòu)隧道激光掃描海量數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用研究.pdf

1、近年來，隨著測繪技術(shù)的不斷革新，在測量工作中獲取被測物體信息的方式也在不斷變化:由過去的接觸式測量到現(xiàn)在的非接觸式測量，由單點(diǎn)測量逐步到面的綜合信息采集。三維激光掃描技術(shù)作為集這些變化為一體的產(chǎn)物，突破了傳統(tǒng)的測量方式的缺點(diǎn)，具有高效率、高精度、數(shù)據(jù)量大、數(shù)字化采集等優(yōu)點(diǎn)，成為海量數(shù)據(jù)采集的主要方法之一。隨著三維激光掃描技術(shù)的不斷進(jìn)步，它的運(yùn)用領(lǐng)域也日益廣泛。在地鐵盾構(gòu)隧道變形監(jiān)測中運(yùn)用激光掃描技術(shù)，可以采用手推式激光掃描儀快速地對整個

2、隧道進(jìn)行掃描，得到隧道內(nèi)部完整的海量數(shù)據(jù)信息，然后根據(jù)對數(shù)據(jù)處理的結(jié)果來分析隧道的變形。因此，研究地鐵盾構(gòu)隧道三維激光掃描海量點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理及應(yīng)用在隧道變形監(jiān)測中具有重要的實(shí)用價值。本文主要對激光掃描隧道海量點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用展開了研究。主要工作如下:
　　1.介紹了地鐵盾構(gòu)隧道變形監(jiān)測研究的背景和意義，分析了隧道傳統(tǒng)監(jiān)測方法的不足及遇到的問題，論述了隧道監(jiān)測的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景。
　　2.論述了三維激光掃描儀海量點(diǎn)云數(shù)據(jù)的

3、采集方法，總結(jié)了移動式三維激光掃描儀對隧道進(jìn)行監(jiān)測的工作方式和流程，分析了三維激光掃描儀的特點(diǎn)及海量點(diǎn)云數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，討論了國內(nèi)外對海量點(diǎn)云數(shù)據(jù)的應(yīng)用及研究現(xiàn)狀。
　　3.對于地鐵盾構(gòu)隧道變形監(jiān)測，主要研究海量點(diǎn)云中隧道斷面數(shù)據(jù)的提取、數(shù)據(jù)噪聲點(diǎn)的處理以及隧道斷面的曲線擬合。由于移動式三維激光掃描儀在測量時的掃描線呈現(xiàn)螺旋狀，為確保提取的數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確地反映該里程斷面的狀態(tài)，需要提取該里程位置一定帶寬的斷面。對噪聲點(diǎn)數(shù)據(jù)的處理分兩次進(jìn)

4、行操作，首先采用直角坐標(biāo)法剔除冗余點(diǎn)，接著利用隨機(jī)取樣一致性算法（RANSAC）對數(shù)據(jù)再進(jìn)行精確去噪，使得數(shù)據(jù)中含有的噪聲點(diǎn)對后續(xù)的曲線擬合影響較小。在隧道斷面曲線擬合方法中，提出了一種基于最小二乘法(LSM)的新的擬合算法:RANSAC-LSM算法。用該算法對曲線進(jìn)行擬合，能夠同時有效地解決兩個問題，即隨機(jī)取樣一致性算法（RANSAC）因受迭代次數(shù)限制而影響擬合結(jié)果的可靠性和最小二乘法因受數(shù)據(jù)中噪聲點(diǎn)較多影響而降低擬合結(jié)果的精度，從而