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随着我国城镇化的进程,各大城市地下轨道交通线路不断壮大,高效隧道检测技术将有极大市场需求。现阶段,存在两种高效的隧道检测方法:移动式摄像检测法和移动式激光检测法。移动摄像检测法不能采集隧道点云,无法给隧道收敛、管片转角变形等定量。而移动激光法既能提供隧道高精度点云,又能生成隧道的平铺图。
在国内外,成型的移动激光系统,有两种设计方向:“真三维”和“假三维”法。“真三维”法扫描系统由定位、定姿、扫描仪、轨道小车、及控制模块组成,试图恢复真实隧道点云;本文介绍系统不包含定姿模块,通过“数形结合”的方法提供系统姿态信息,使用二维断面匹配一维里程恢复隧道“假三维”点云。本文完成的工作和研究成果主要有以下几方面:
(1)编制了移动激光扫描系统外业采集控制软件。根据FAROLSSDK函数及里程计接口函数,使用笔记本电脑控制里程计、扫描仪同步采集数据。
(2)深入分析了移动监测点云误差。由于系统未提供小车定姿模块,以及定位模块的精度限制,本文推导了四种类型误差对隧道平铺图的影响;反之,从隧道平铺图中,求解各类误差的改正数,弥补了系统硬件缺陷。
(3)本文给出了一套移动激光点云盾构隧道收敛定点计算方法。首先,依次经过点云标准圆柱面投影、标准柱面展开并灰度栅格化、图像内插、灰度增强处理得隧道平铺图。其次,通过图像二值化、连通域分析、自动识别及人工纠正环缝,准确定位盾构隧道每环点云区间。接下来,绘制每环管片定接缝在平铺图位置,推出收敛定点方位。最后,通过分管片拟合,计算收敛定点的坐标并计算收敛值。
(4)盾构隧道每环是由多个独立的管片拼接而成,因而使用一个椭圆模型来描述隧道断面不合理。本文采用两种曲线模型,描述管片的形状。方法一为:旋转平移管片测量点,使其最能与椭圆符合。方法二为:直接使用圆弧拟合管片观测点。
(5)编制了移动监测数据后处理软件。软件主要具备收敛计算、渗漏水筛查、全断面分析、管片转角及错台、数据管理等功能。
最后,总结了本文的研究内容,并为下一步工作提出了研究方向。
在国内外,成型的移动激光系统,有两种设计方向:“真三维”和“假三维”法。“真三维”法扫描系统由定位、定姿、扫描仪、轨道小车、及控制模块组成,试图恢复真实隧道点云;本文介绍系统不包含定姿模块,通过“数形结合”的方法提供系统姿态信息,使用二维断面匹配一维里程恢复隧道“假三维”点云。本文完成的工作和研究成果主要有以下几方面:
(1)编制了移动激光扫描系统外业采集控制软件。根据FAROLSSDK函数及里程计接口函数,使用笔记本电脑控制里程计、扫描仪同步采集数据。
(2)深入分析了移动监测点云误差。由于系统未提供小车定姿模块,以及定位模块的精度限制,本文推导了四种类型误差对隧道平铺图的影响;反之,从隧道平铺图中,求解各类误差的改正数,弥补了系统硬件缺陷。
(3)本文给出了一套移动激光点云盾构隧道收敛定点计算方法。首先,依次经过点云标准圆柱面投影、标准柱面展开并灰度栅格化、图像内插、灰度增强处理得隧道平铺图。其次,通过图像二值化、连通域分析、自动识别及人工纠正环缝,准确定位盾构隧道每环点云区间。接下来,绘制每环管片定接缝在平铺图位置,推出收敛定点方位。最后,通过分管片拟合,计算收敛定点的坐标并计算收敛值。
(4)盾构隧道每环是由多个独立的管片拼接而成,因而使用一个椭圆模型来描述隧道断面不合理。本文采用两种曲线模型,描述管片的形状。方法一为:旋转平移管片测量点,使其最能与椭圆符合。方法二为:直接使用圆弧拟合管片观测点。
(5)编制了移动监测数据后处理软件。软件主要具备收敛计算、渗漏水筛查、全断面分析、管片转角及错台、数据管理等功能。
最后,总结了本文的研究内容,并为下一步工作提出了研究方向。