隧道點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理及可視化關(guān)鍵技術(shù)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(dān)著越來越重要的作用，地鐵隧道的實(shí)時安全監(jiān)測是保證其安全高效運(yùn)營的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的監(jiān)測手段無法反應(yīng)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(shù)突破傳統(tǒng)的單點(diǎn)測量方法，具有高精度、高效率、非接觸性、實(shí)時動態(tài)等獨(dú)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(diǎn)云數(shù)據(jù)采集、隧道點(diǎn)云處理和隧道點(diǎn)云分析三個方面，研究了三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用于隧道監(jiān)測的多個關(guān)鍵技術(shù)。
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2、）首先闡述了三維激光掃描技術(shù)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(jù)已有的靶標(biāo)布設(shè)和拼接方案，設(shè)計了一種基于掃描儀后視點(diǎn)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(jìn)的 ICP算法，將迭代最近點(diǎn)算法應(yīng)用于臨站點(diǎn)云的精細(xì)拼接中，不僅解決了掃描儀后視點(diǎn)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(shí)驗(yàn)證明該方法能達(dá)到毫米級拼接效果。
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3、在隧道點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理方面，實(shí)現(xiàn)了基于RANSAC算法的隧道點(diǎn)云濾波去噪和基于八叉樹原理的點(diǎn)云壓縮精簡，結(jié)合上海地鐵隧道實(shí)際點(diǎn)云數(shù)據(jù)，給出了最佳的濾波和壓縮精簡參數(shù)；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(diǎn)云法線的叉乘驗(yàn)證了空間中軸線的提取精度；將截取得到的斷面點(diǎn)云通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和坐標(biāo)投影得到二維坐標(biāo)的斷面點(diǎn)云，討論了五種函數(shù)逼近的擬合方法的擬合精度，采用基于傅里葉函數(shù)逼近的方法對斷面點(diǎn)云進(jìn)行分段擬合得到最終的斷面線，該方法保證