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、隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，隧道建設規(guī)模己位居世界前列。但是在建設或運營維護階段使用傳統(tǒng)的全站儀等測量工具不能準確監(jiān)測隧道斷面整體變形，觀測需要較長的時間，勞動強度高。為了安全、有效、便捷地對隧道進行變形監(jiān)測，以及解決隧道斷面數(shù)據(jù)采集困難的問題，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)測方法，該方法分為以下四個步驟：掃描計劃及數(shù)據(jù)采集、點云數(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。首先通過模擬隧道掃描制訂隧道掃描

2、計劃，獲取隧道點云數(shù)據(jù)，并對獲取數(shù)據(jù)進行全局拼接；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，確定收斂或擴張區(qū)域以及變形量。
　　針對本文所提方法，根據(jù)掃描計劃，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，通過實驗本文斷面提取的點精度在3mm以內(nèi)，并通過連續(xù)橢圓特征得到了某區(qū)段的收斂性特征。然后基于 MDP對提取的斷面進行斷面變形分析，實驗證明該方法能夠判斷出斷面的收斂或擴張及得到其斷面點的變形量，且高分辨率的點云斷面的變形信息精度更高。最后基于 MDP對三維隧道曲面進行變形分析，得到了隧道區(qū)段的收斂和擴張區(qū)域，及其曲面上點的變形量。實驗結(jié)果表明，本